Economico e affidabile, ma è sicuro? Come realizzare una caldaia a pirolisi fai da te

Dietro la splendida fiamma del legno che brucia si nasconde un complesso processo chimico.

Infatti, Non è il legno massiccio che brucia, ma i gas, che vengono rilasciati da essi ad alte temperature. Questo processo è chiamato pirolisi.

In cosa consiste una caldaia a pirolisi?

Nelle caldaie a pirolisi si sfrutta il principio della decomposizione del combustibile e della combustione dei gas risultanti. La combustione avviene ad alte temperature e in modo completo.

Progetto tali caldaie più complicato della griglia convenzionale, sono più costosi, ma molto più efficaci.

La caldaia a pirolisi è composta da:

1. Dalla camera primaria. Assomiglia al focolare di una caldaia convenzionale, in cui viene caricato il combustibile. A seconda del modello, la combustione può avvenire dal basso verso l'alto o dall'alto verso il basso.
2. Camera secondaria. In questo processo, i gas di pirolisi vengono miscelati con aria secondariamente riscaldata e la miscela risultante viene bruciata ad alta temperatura. A causa dell'elevata temperatura, si verifica la completa ossidazione del carbonio in anidride carbonica.
3. Sistemi di alimentazione, separazione e riscaldamento dell'aria. Esistono caldaie a tiraggio naturale o ad aria forzata.
4. Sistemi di scambio termico e di evacuazione fumi.
5. Controllo automatico.

Come funziona un'apparecchiatura di gassificazione a caricamento dall'alto?

La legna da ardere in una caldaia a pirolisi a carica dall'alto brucia in questo modo:

• Il focolare carico è acceso, la fiamma a tiraggio naturale riscalda il focolare ad una temperatura nella camera primaria 60 °C.
• La porta si chiude e l'alimentazione dell'aria primaria viene attivata. In pochi minuti la temperatura nella camera di combustione raggiunge 600 °C — la modalità ottimale per la decomposizione dei gas. La legna da ardere brucia senza fiamma in mancanza di ossigeno.

Foto 1. Il focolare della caldaia a pirolisi è caricato con legna da ardere; la fiamma la riscalda fino a 60 °C a tiraggio naturale.

• L'aria precedentemente fatta passare attraverso la fiamma della camera primaria viene immessa nella camera secondaria. I gas caldi si mescolano per produrre una miscela con un numero stechiometrico, ovvero il rapporto ottimale tra aria e gas combustibile.
• Passando attraverso l'ugello, la miscela si accende e brucia, liberando una grande quantità di calore. Una parte del calore viene utilizzata per mantenere la combustione nella camera primaria.
• Il calore viene catturato da un sistema di scambiatori di calore e l'anidride carbonica rilasciata viene eliminata attraverso il camino.

Costruire un dispositivo con le proprie mani: istruzioni passo passo

L'elevato costo di una caldaia a pirolisi prodotta in fabbrica incoraggia gli artigiani a costruire copie delle caldaie prodotte in fabbrica con le proprie mani o ricerca indipendente di soluzioni tecniche innovative. Il processo di costruzione di tali apparecchiature è complesso, ma interessante.

Selezione di un diagramma e disegno

Prima di iniziare il lavoro, la fase più importante è selezione del progettoSe possibile, vale la pena acquistare un progetto già pronto e testato, in modo da non dover imparare dalla propria esperienza.

Foto 2. Schema di autoassemblaggio di una caldaia a pirolisi con canale da fumo e porta di carico superiore.

Cosa bisogna tenere in considerazione quando si progetta e si crea un disegno:

• Potenza del bruciatore. Dipende dalla superficie della camera di combustione primaria e dalle dimensioni del focolare, nonché dall'intensità dell'iniezione di ossigeno.
• Dimensioni del focolare. Determina la quantità di combustibile che verrà aggiunta e, di conseguenza, per quanto tempo la caldaia funzionerà senza ricaricarsi.
• Tipo di sovralimentazione. Esistono caldaie a tiraggio naturale, ma non garantiscono una combustione stabile dei gas. Sulla caldaia è possibile installare sia un ventilatore che un estrattore di fumi.
• Tipo di scambiatore di calore. Il calore di scarico deve essere catturato in modo efficiente. Una camicia d'acqua o uno scambiatore di calore a piastre sullo scarico svolgeranno egregiamente il loro compito.
• Rivestimento delle camere primarie e secondarie, nonché un metodo per la regolazione dell'aria primaria e secondaria.

Foto 3. Esempio di disegno di una caldaia a pirolisi a combustione lunga con le dimensioni specificate. Viste laterali e frontali.

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Materiali e strumenti

Per costruire una caldaia a pirolisi con le nostre mani avremo bisogno di:

• Lamiere di acciaio altolegato da 4 mm di spessore. Sono più facili da saldare e non bruciano a causa delle alte temperature.
• Ventilatore a flusso forzato e automazione.

• Materiale di rivestimento. La camera di combustione secondaria deve essere rivestita con uno strato refrattario, poiché la temperatura di combustione dei gas di pirolisi è 1200 °CPotrebbe trattarsi di lana di caolino o mattoni di argilla refrattaria.

• Sensore di pressione e temperatura.
• Tubi, raccordi, aste, tende, valvole a sfera, vernice resistente al calore.

Per costruire una caldaia, è necessaria un'officina meccanica attrezzata. L'artigiano dovrà avere competenze nella marcatura e nel montaggio dei componenti, saper leggere i disegni e tagliare il metallo.

Avremo bisogno di:

• Utensili per la lavorazione e l'unione dei metalli. Smerigliatrice angolare, saldatrice, elettrodi. Idealmente, i pezzi verranno tagliati su misura con una macchina laser CNC: questo aggiungerà un tocco estetico e renderà il lavoro più semplice.

• Strumenti di misura: compasso, righello, squadra, metro a nastro.
• Utensili per la lavorazione dei mattoni refrattari: Disco per smerigliatrice angolare con punte in metallo duro.

Stato di avanzamento dei lavori

Istruzioni di costruzione passo dopo passo:

1. Marcatura delle parti della camera primaria e secondaria. Le dimensioni della camera secondaria sono selezionate in modo che i mattoni refrattari vengano posati senza rifilatura. Il fondo della camera primaria è ristretto e termina con un ugello a fessura per la combustione dei gas.
2. Disposizione della segnaletica e dell'accesso aereo. Da un lato è posizionato un ventilatore sul condotto dell'aria costituito da un tubo quadrato, dall'altro l'aria è divisa in primaria e secondaria.

La quantità d'aria immessa è regolata da una valvola: una sfera di grande diametro saldata a un bullone o a una valvola a sfera. Interrompe l'alimentazione dell'aria.

3. Installazione di condotti dell'aria primaria e secondaria. È importante tenere presente che l'ugello del gas di pirolisi si riscalda notevolmente e che questa energia deve essere efficacemente eliminata dai condotti dell'aria. L'aria secondaria deve essere calda, altrimenti la combustione sarà irregolare. Gli ugelli dell'aria devono essere paralleli al flusso dei gas di pirolisi.
4. La caldaia a pirolisi è dotata di due uscite del camino: una dalla camera primaria e una da quella secondaria. Dopo l'accensione e l'immissione dell'aria, il condotto dei fumi della camera primaria viene chiuso: è necessario prevedere una valvola sigillata con meccanismo di serraggio.
5. Rivestimento della camera secondaria.
6. Copriamo la struttura con una camicia d'acqua spessa 3 cm. Per aumentare la resistenza è possibile prevedere delle giunzioni; tutte le giunzioni devono essere sigillate.
7. Alla radice del camino viene installato uno scambiatore di calore aggiuntivo, a piastre o tubolare. È possibile utilizzare radiatori già pronti, ma la loro pulizia sarà più difficoltosa a causa del possibile intasamento da fuliggine.
8. L'alloggiamento contiene prese tecnologiche per sensori di temperatura. - nella camicia d'acqua, la termocoppia può essere installata nella zona di combustione lenta e nella camera secondaria.
9. Sono appese le porte di caricamento e della camera secondaria. Di fronte allo scambiatore di calore è presente uno sportello di pulizia fissato tramite bulloni.
10. Per un aspetto estetico, la caldaia deve essere verniciata, È meglio usare una vernice resistente al calore con effetto martellato.

Foto 4. Caldaia a pirolisi a pavimento all'interno, verniciata di blu con vernice resistente al calore.

Collegamento corretto

La caldaia a pirolisi ha diverse funzionalità durante la connessione. La decomposizione del carburante è ostacolata dalla bassa temperatura del liquido di raffreddamento, pertanto sulla tubazione è installata una valvola a tre vie.

Attrezzatura della sala caldaie

Per far funzionare una caldaia a pirolisi fatta in casa, avrai bisogno di una stanza attrezzata separata - locale caldaia.

Il locale caldaia deve essere dotato di scarico fumi e ventilazione naturale.

Il luogo di installazione della caldaia viene scelto in modo che tutte le superfici siano accessibili e facili da pulire.

Davanti al focolare è predisposta una piattaforma realizzata in materiali non combustibili; per l'installazione della caldaia sarà necessario fondazione. Il collegamento al camino deve essere il più corto possibile.

Difficoltà nel montaggio della caldaia

La principale difficoltà nella costruzione di una caldaia a pirolisi è scegliendo il design e i materiali giusti. Senza comprendere i processi che avvengono nelle fornaci, è impossibile costruire correttamente una caldaia.

Gli errori principali commessi quando si progetta autonomamente:

• Rivestimento insufficiente delle zone di combustione. I mattoni refrattari sono importanti perché mantengono una temperatura costante nella zona di combustione e proteggono la griglia e le pareti del focolare dalla combustione.
• Rimozione eccessiva del calore. Lo scambiatore di calore deve catturare il calore non necessario per il mantenimento dei processi interni della caldaia. La posizione della camicia d'acqua in prossimità della zona di combustione non è accettabile.
• Mancata corrispondenza tra le dimensioni della camera di carico e della camera di gassificazione. Una camera di gassificazione troppo piccola può causare l'inceppamento di ceppi di grandi dimensioni.
• Dimensioni o direzione errate degli ugelli dell'aria. La miscelazione dell'aria e dei gas di pirolisi deve essere il più uniforme possibile.
• Regolazione mal eseguita dei flussi d'aria primaria e secondaria, senza apporto di ossigeno forzato. È necessario installare un aspiratore di fumi o un ventilatore con controllo di potenza.

Come verificare il funzionamento delle apparecchiature fatte in casa?

Il risultato del lavoro a lungo termine sulla scelta del progetto della caldaia e sulla sua implementazione sarà fonte di calore economica e affidabile. Una caldaia ben funzionante presenta le seguenti qualità:

• Potenza selezionata correttamente. La pirolisi ha un intervallo di regolazione limitato. La caldaia non può essere "strozzata" o "accelerata" in modo eccessivo. In questo caso, la combustione si interrompe completamente o inizia nella camera di gassificazione. Pertanto, la capacità della caldaia deve essere commisurata alla dispersione termica dell'abitazione.
• Possibilità di funzionamento a lungo termine in modalità forzata. Un segnalibro dovrebbe essere sufficiente per molto tempo.
• Facile accesso alla gassificazione, la torcia di pirolisi nella camera di postcombustione dovrebbe già essere osservata 15–20 minuti dopo l'accensione.
• La temperatura dei gas nel camino non deve superare i 40–60 °C. Se la temperatura è più alta, aumentiamo la superficie dello scambiatore di calore.
• Durante il test della caldaia Una volta usciti dal processo di pirolisi, dal camino dovrebbero uscire solo anidride carbonica e vapore. La presenza di fumo scuro e di odore sgradevole indica una combustione incompleta del carburante.

Video utile

Il video mostra come realizzare autonomamente una caldaia a pirolisi utilizzando materiali preparati in precedenza.

Conclusione

Nella scelta di un sistema di riscaldamento, vale la pena prestare attenzione ai diversi tipi di caldaie e agli elementi aggiuntivi. Una caldaia a pirolisi è perfetta. per ottenere una temperatura costante del liquido di raffreddamento durante la stagione di riscaldamentoNon richiede frequenti aggiunte di legna da ardere. Tuttavia, è importante sapere che, per funzionare, necessita di elettricità e la caldaia richiede legna di qualità.