Pyrolysekessel zum Selbermachen: Gerät, Diagramme, Funktionsprinzip

Der Begriff „Pyrolyse“ bezeichnet einen Prozess, bei dem die langsame Verbrennung fester Brennstoffe zu einem gasförmigen Medium erfolgt.Trotz des „professionellen“ Namens der Struktur ist die Herstellung eines Pyrolysekessels mit eigenen Händen relativ einfach, und hausgemachte Produkte sind in der Praxis weit verbreitet.

Die Erklärung dafür ist einfach: Ein holzbefeuerter Gasgeneratorkessel ist einfacher zu warten, oft effizienter und wirtschaftlicher als andere ähnliche Geräte. Lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, wie solche Geräte funktionieren und was für ihre Herstellung erforderlich ist.

Funktionsprinzip von Pyrolysekesseln

Zu den Pyrolyseanlagen gehören neben den Klassikern auch Kessel für Heizungsanlagen, bei denen feste Brennstoffe als Brennstoff verwendet werden. Sie werden üblicherweise als Gasgeneratorkessel bezeichnet.

Um das Funktionsprinzip eines Heimpyrolysekessels besser zu verstehen, ist es logisch, die Konstruktion solcher Geräte sorgfältig zu prüfen. Beginnen wir mit den Merkmalen des Feuerraums als Hauptbestandteil der Heizstruktur. Im Wesentlichen ist der Arbeitsbereich der Brennstoffkammer von Pyrolysekesseln in zwei separate Kammern unterteilt.

Schnittaufbau eines Pyrolysekessels: 1 – Ladekammer (passiv), in der der Pyrolyseprozess (unvollständige Verbrennung) stattfindet; 2 – Gasbrennkammer (aktiv), die während der Pyrolyse entsteht

Eine dieser Kammern ist mit festen Brennstoffen beladen – Brennholz, Pellets, Briketts usw. Dort beginnt der Primärprozess der Festbrennstoffverbrennung mit einer begrenzten Luftzufuhr. In diesem Zustand verbrennt der Kraftstoff nicht, sondern glimmt.Die bei der langsamen Verbrennung freigesetzten Gase gelangen in einen anderen Bereich der Kammer – den aktiven, wo sie bei erhöhter Luftzufuhr intensiv ausbrennen.

Technisch ist ein solcher Verbrennungsprozess auf einfache Weise realisierbar. Die Teilbereiche der gemeinsamen Kammer werden lediglich durch einen Rost und eine Düse getrennt. Der obere Teil der Kammer ist ein passiver Feuerraum, der untere Teil der Kammer ist ein aktiver Feuerraum. In diesem Fall sollte man das Konstruktionsmerkmal berücksichtigen – die obere Luftzufuhr zur Brennstoffkammer (Top Blast).

Tatsächlich unterscheidet sich dadurch die Konstruktion eines Gasgeneratorkessels von der klassischen Einkammerkonstruktion, bei der die Bodenbeschickung zum Einsatz kommt.

Das klassische Design einer Luftpumpe (oft als Ventilator bezeichnet, aber technisch gesehen ist dies eine Fehlbezeichnung), die im Pyrolysekesselkreislauf eingesetzt wird. Dies ist ein wichtiger Teil, der die Effizienz der Ausrüstung gewährleistet.

Auch technologisch ist die Gestaltung des Zwangszuges ein charakteristisches Merkmal der Konstruktion von Pyrolysekesseln. Das Design des zweistufigen Feuerraums hat einen erhöhten aerodynamischen Widerstand. Daher kommt man an der Installation einer Luftpumpe nicht vorbei.

Wie funktioniert ein Heizkessel in der Praxis?

Es ist sinnvoll, die praktische Anwendung der Geräte Schritt für Schritt zu betrachten:

1. Brennholz laden – den oberen Bereich der Kammer auf den Rost stellen.
2. Zünden Sie den Kraftstoff an und starten Sie die Rauchpumpe.
3. Bildung von Holzgas bei einer Temperatur von 250–850 °C.
4. Übergang des Holzgases in den unteren Bereich des Feuerraums.
5. Verbrennung von Holzgas mit zusätzlicher Luftzufuhr.

Anschließend wird die im unteren Bereich der Brennstoffkammer anfallende Wärme zur Erwärmung des Kühlmittels genutzt. Das Kühlmittel kann entweder Wasser oder Luft sein.

1 – aktive Kamera; 2 – Wassereinlass; 3 – Sekundärluft; 4 – Schornstein; 5 – Auslassrohr; 6 – Drosselklappe; 7 – Wasserauslass; 8, 9 – Sensoren; 10 – Thermostat; 11 – Passivkammertür; 12 – Primärluft; 13 – Passivkammer; 14 – Luftpumpe; 15 – Wärmetauscherkreislauf; 16 – Düse; 17 – aktive Kammertür

Wenn wir uns alle vorhandenen Konstruktionen von Festbrennstoffkesseln für den Haushalt ansehen, ist die Hauptalternative zu einem Pyrolysekessel die Konstruktion einer traditionellen Konstruktion.

Dies ist eine ähnliche Version eines Holzkessels, bei dem es einen ungeteilten Feuerraum gibt und das Prinzip der unteren Luftzufuhr in die Brennkammer funktioniert. Aufgrund der schnellen Kraftstoffverbrennung gilt ein solches System jedoch als weniger effizient und unwirtschaftlich.

Ein Pyrolysekessel kann bei 100 % Last einen Wirkungsgrad von 85–95 % liefern. Allerdings sinkt der Wirkungsgrad stark, wenn die Last weniger als 50 % beträgt. Aus diesem Grund empfehlen Hersteller von Pyrolysegeräten den Anwendern, die Geräte mit maximaler Belastung zu betreiben.

Ein ähnlicher Ansatz gilt auch für selbstgebaute Strukturen, sofern diese dem klassischen Pyrolyseschema und den Betriebsanforderungen vollständig entsprechen.

Für die „Pyrolyse“ sind die Betriebsanforderungen recht streng:

• obligatorische Ausrüstung mit einer Luftpumpe;
• Der zulässige Feuchtigkeitsgehalt des Kraftstoffs beträgt nicht mehr als 25–35 %.
• die Belastung der Ausrüstung beträgt nicht weniger als 50 %;
• Die Temperatur des Rücklaufkühlmittels liegt nicht unter 60 °C.
• Beladung nur mit großen Brennstofffeldern.

Es sollte auch beachtet werden, dass es teuer ist Pyrolysesysteme industrielle Produktion. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum die Do-it-yourself-Variante so beliebt ist.

Selbstgebauter Pyrolysekessel

Bei der Herstellung solcher Heizgeräte mit eigenen Händen wird in der Regel das beliebte Belyaev-Schema zugrunde gelegt. Das soll nicht heißen, dass dies eine einfache Lösung ist, mit der Sie problemlos eine Heizung herstellen können. Aber vielleicht eine dieser Lösungen, die wirklich umgesetzt werden können.

Dreidimensionales Diagramm eines Pyrolysekessels für die DIY-Produktion. Dies ist eine der einfachen Schaltungsvarianten, die Sie zu Hause selbstständig durchführen können.

Um Geräte nach diesem Schema herzustellen, benötigt der Meister:

• Metallrohr (d = 32; 57; 159 mm);
• Profilrohr (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• Stahlband (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• Schamottstein;
• ein Metallblech;
• Luftpumpe;
• Temperatursensor.

Sie benötigen außerdem einen vollständigen Satz Sanitärwerkzeuge sowie ein Schweißgerät (und Schweißkenntnisse, jeweils). Die Arbeit, einen Pyrolysekessel mit eigenen Händen zu bauen, können Sie offensichtlich nicht alleine bewältigen. Es wird mindestens ein Assistent benötigt.

Zunächst müssen gemäß dem gewählten Schema die Blechteile der Struktur vorbereitet werden. Es wird empfohlen, Blechplatten durch Zuschneiden mit professionellen Präzisionsgeräten vorzubereiten.

Auch der Einsatz von Handwerkzeugen wie „Schleifmaschinen“ zum Schneiden erfordert einige handwerkliche Fähigkeiten und Einhaltung der Sicherheitsvorschriften während des Betriebs, gewährleistet jedoch nicht die Schnittgenauigkeit, was sich anschließend auf die Schweißqualität auswirkt. Dieser Punkt sollte berücksichtigt werden. Eine sinnvolle Lösung zum Schneiden von Blechen ist die Bestellung bei einer mechanischen Werkstatt.

Montage interner Geräteteile

Es ist notwendig, eine Brennstoffkammer aus einem Teil der Bleche herzustellen.Dazu wird ein den Schaltungsparametern entsprechendes Material verbunden und verschweißt. Das Ergebnis sollte eine Zweikammerkonstruktion sein, die durch Luftkanäle ergänzt werden sollte.

Diese Elemente der Kraftstoffkammer bestehen aus einem Metallkanal oder es wird ein Profilrohr zur Herstellung verwendet. Auf der gesamten Vorderseite des Luftkanals werden Löcher gebohrt.

Luftkanäle innerhalb der Brennkammer. Über diese Kanäle wird mit einer Luftpumpe Luft zugeführt. Um den Luftstrom gleichmäßig über die gesamte Länge des Kanals zu verteilen, werden Löcher gebohrt

Unterhalb des Niveaus, im Bereich der aktiven Brennkammer, ist an der Wand quer zu den Luftkanälen ein Metallrohr (Sekundärluftzufuhr) eingebettet. Als nächstes beginnt die Arbeit mit den Rohren, da nun die Montage des Rohrbündelwärmetauschers an der Reihe ist.

Dieser Teil des Pyrolysesystems besteht aus Metallrohren d=57 mm:

1. Nehmen Sie zwei Bleche entsprechend der Zeichnungsgröße und machen Sie Markierungen.
2. Anhand der Markierungen für die Lage der Rohre werden Löcher d = 60 mm in das Blech ausgeschnitten.
3. Rohre d=57 mm werden auf Länge geschnitten.
4. Die Enden der Rohre werden in die Löcher eines Blechs eingeführt und verbrüht.
5. Wiederholen Sie den Vorgang mit einem anderen Blatt.

Der Ausgang sollte ein fertiger Wärmetauscher sein, der an der im Diagramm angegebenen Stelle am Kesselkörper befestigt wird.

Ein Beispiel für die Herstellung eines Wärmetauschers aus zwei zugeschnittenen Stahlblechen und Rohren. Dies erfordert eine hochwertige Schweißung, damit es beim Betrieb des Kessels in Zukunft keine Probleme mehr gibt.

Neben dem Wärmetauscher (auf der oberen Ebene) ist eine Drosselklappe eingebaut. Dieser Teil ist mit einem Griff ausgestattet und ebenfalls mit der Struktur verschweißt.Der Endteil des Drosselklappengehäuses ist mit einem Stück Blech mit einem Rohr für den Schornstein abgedeckt.

Als nächstes müssen nur noch die Frontplatte der Kraftstoffkammer mit Fenstern für die Türen unter jedem der beiden Abschnitte und einem Modul für die Luftpumpe geschweißt werden.

Installierter Wärmetauscher und Teil der Drosselklappenkonstruktion. Variante des Verstellmechanismus in Form eines Handhebels mit der Möglichkeit, den Dämpfer in jeder Position zu fixieren

Vor dem Einbau der Frontplatte muss die Innenseite der Brennkammern mit Schamottsteinen verstärkt werden. Dieses Material wird teilweise schräg zugeschnitten. Der Ziegel wird geschliffen und an den Verlegeort angepasst.

Beide Arbeitsabschnitte der Kesselbrennstoffkammer sind mit Schamottesteinen behandelt. Gleichzeitig werden die Bereiche der Klappen der Luftaustrittsrohre (Zuluftrohre) sorgfältig ausgekleidet. Nach dem Verlegen des Ziegels wird die Frontplatte montiert.

Ein Beispiel für das Verlegen von Schamottsteinen auf der Innenseite einer Brennstoffkammer. Die Ausmauerung schützt die Wände der Pyrolysekesselkammer vor einem möglichen Durchbrennen im Langzeitbetrieb

Tatsächlich kann die Hauptbaugruppe des Pyrolysekessels zu diesem Zeitpunkt als abgeschlossen betrachtet werden. Die zusammengebaute Struktur muss bearbeitet werden – Zunder vom Schweißen entfernen, Schweißnähte reinigen, begradigen, wenn irgendwo kleine Unregelmäßigkeiten vorhanden sind.

Der nächste Schritt besteht darin, die zusammengebaute Struktur in einem versiegelten Gehäuse einzuschließen. Dieser Teil der Struktur besteht ebenfalls aus Metallblechen. Allerdings ist zunächst ein Crimpen erforderlich.

Prüfung und Endmontage der Struktur

Die zusammengebaute Struktur muss getestet werden. Obligatorische Maßnahmen – Überprüfen Sie die Dichtheit des Kesselbereichs, in dem das Kühlmittel zirkulieren soll.Um eine Druckprüfung des Wärmetauschers durchzuführen, werden vorübergehend Stopfen an den Kühlmittelvorlauf- und -rücklaufleitungen angebracht.

Anschließend wird der Wärmetauscher mit Wasser gefüllt. Um die Schweißnähte unter Bedingungen der Wärmeausdehnung des Metalls prüfen zu können, empfiehlt sich die Verwendung von Warmwasser aus dem Heizungsnetz oder der Warmwasserversorgung.

Der vordere Teil der fast fertigen Struktur mit Abgasrohren zur Luftzufuhr in die Arbeitskammern. Die Fenster der Brennstoffkammerabschnitte haben noch keine Türen. Diese Struktur wird mit Rumpfblechen ummantelt

Sofern an den Nähten des Wärmetauschers keine Undichtigkeiten vorliegen, wird das Wasser abgelassen und die Struktur des Pyrolysekessels wird mit äußeren Metallplatten umrahmt. In dieser Phase werden auch die Türen der Fenster der Brennkammerabschnitte hergestellt und aufgehängt.

Die Türen einer Pyrolyseanlage müssen unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen bei hohen Temperaturen konstruiert werden. Daher werden diese Bauelemente meist aus Gusseisen mit zusätzlicher Temperaturverstärkung durch Schamottesteine ​​hergestellt (oder fertig verwendet).

Ein Beispiel für die Türkonstruktion eines der Abschnitte der Brennstoffkammer eines Pyrolysekessels. Um den Schutz vor den Auswirkungen hoher Temperaturen während des Verbrennungsprozesses zu erhöhen, werden neben Metall auch Schamottesteine ​​verwendet.

Der letzte Schritt ist die Installation eines Pyrolysekessels am Ort seines zukünftigen Betriebs. Die Struktur wird auf einem Fundament oder einer Betonplatte installiert. Es wird empfohlen, die Höhe des Fundaments (Platte) im Verhältnis zum Boden auf mindestens 100 mm zu halten.

Nach der Installation und dem Niveauausgleich wird der untere Teil des Kessels am Fundament befestigt. Es müssen nur noch das Schornsteinrohr angeschlossen, die Luftpumpe installiert und die Kühlmittelzu-/-ableitungen angeschlossen werden.

Der Pyrolysekessel ist vollständig von einem Metallgehäuse umgeben und für die Installation am Arbeitsplatz vorbereitet. Als tragende Befestigungselemente werden Eckhaken an den Korpus angeschweißt

Die Herstellung einer Pyrolysekesselstruktur selbst ist eine Arbeit, die einen erheblichen Aufwand erfordert. Natürlich können Sie bei den finanziellen Mitteln nicht auf Overhead-Kosten verzichten.

Es ist möglich, dass die Kosten für den Materialeinkauf und die Inanspruchnahme von Dienstleistungen Dritter geringer sind als die Kosten für industriell gefertigte Geräte. Allerdings wird der Unterschied höchstwahrscheinlich nicht so groß sein. Aber das Hauptproblem ist nicht das Geld.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Über die unabhängige Herstellung eines Pyrolysekessels:

Technisch gesehen ist die eigenständige Herstellung von Pyrolysekesseln ohne entsprechende Basis ein äußerst komplexer Prozess. Erforderlich sind außerdem Fachkenntnisse im Umgang mit Metall, ein klares Verständnis technischer Schemata und technologischer Feinheiten bei der Herstellung von Kesselanlagen. Ohne all das sollten Sie gar nicht erst zur Arbeit kommen.

Wenn Sie über die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen und anderen Besuchern der Website wertvolle Ratschläge zum Zusammenbau eines Pyrolysekessels geben können, hinterlassen Sie bitte Ihre Kommentare, teilen Sie Ihre Fähigkeiten mit und stellen Sie im Block unter dem Artikel Fragen.