Caldaia per pirolisi fai-da-te: dispositivo, schemi, principio di funzionamento
Il termine “pirolisi” si riferisce a un processo in cui avviene la lenta combustione di un combustibile solido per produrre un mezzo gassoso.Nonostante il nome "professionale" della struttura, realizzare una caldaia per pirolisi con le proprie mani è relativamente semplice e nella pratica i prodotti fatti in casa sono abbastanza comuni.
La spiegazione è semplice: una caldaia con generatore di gas a legna è più facile da mantenere, spesso più efficiente ed economica rispetto ad altre apparecchiature simili. Scopriamo insieme come funziona tale attrezzatura e cosa è necessario per realizzarla.
Il contenuto dell'articolo:
Principio di funzionamento delle caldaie a pirolisi
Anche le caldaie per impianti di riscaldamento, dove come combustibile vengono utilizzati materiali combustibili solidi, oltre ai classici, appartengono anche alle strutture di pirolisi. Di solito sono chiamate caldaie con generatore di gas.
Per comprendere meglio il principio di funzionamento di una caldaia a pirolisi domestica, è logico considerare attentamente la progettazione di tali apparecchiature. Cominciamo con le caratteristiche del focolare come parte principale della struttura di riscaldamento. Essenzialmente, l'area di lavoro della camera del combustibile delle caldaie a pirolisi è divisa in due camere separate.
Una di queste camere è caricata con combustibile solido: legna da ardere, pellet, bricchette, ecc. Lì il processo primario di combustione del combustibile solido inizia con una fornitura d'aria limitata. In questo stato, il carburante non brucia, ma brucia senza fiamma.I gas rilasciati durante la combustione lenta entrano in un'altra area della camera, quella attiva, dove, con una maggiore fornitura d'aria, bruciano intensamente.
Tecnicamente, un tale processo di combustione viene implementato in modo semplice. Le sottoregioni della camera comune sono semplicemente separate da una griglia e da un ugello. La parte superiore della camera è un focolare passivo, la parte inferiore della camera è un focolare attivo. In questo caso, è necessario tenere conto della caratteristica del design: l'alimentazione d'aria superiore alla camera del carburante (esplosione superiore).
In realtà, questo è ciò che distingue il design della caldaia del generatore di gas dal classico design a camera singola, in cui viene utilizzata l'alimentazione dal basso.
Tecnologicamente, l'organizzazione del tiraggio forzato è anche una caratteristica della progettazione delle caldaie a pirolisi. Il design del focolare a due stadi ha una maggiore resistenza aerodinamica. Pertanto, non è possibile fare a meno dell'installazione di una pompa ad aria.
Come funziona in pratica una caldaia?
È conveniente considerare l'applicazione pratica dell'attrezzatura in un processo passo dopo passo:
- Caricamento della legna da ardere: posizionamento della parte superiore della camera sulla griglia.
- Accendere il carburante e avviare la pompa del fumo.
- Formazione di gas di legno ad una temperatura di 250-850 °C.
- Transizione del gas di legna nella zona inferiore del focolare.
- Combustione di gas di legna con alimentazione d'aria aggiuntiva.
Successivamente, il calore ottenuto nella regione inferiore della camera del carburante viene utilizzato per riscaldare il liquido di raffreddamento. Il liquido refrigerante può essere acqua o aria.
Se presti attenzione a tutti i progetti esistenti di caldaie domestiche funzionanti a combustibile solido, la principale alternativa alla caldaia a pirolisi è la progettazione di un design tradizionale.
Questa è una versione simile di una caldaia a legna, dove è presente un focolare indiviso e funziona il principio della fornitura d'aria inferiore nella camera di combustione. Ma un tale sistema è considerato meno efficiente e antieconomico a causa della rapida combustione del carburante.
Una caldaia a pirolisi è in grado di fornire un'efficienza dell'85-95% al 100% del carico. Tuttavia, l’efficienza diminuisce drasticamente se il carico è inferiore al 50%. Questo è il motivo per cui i produttori di apparecchiature per pirolisi consigliano agli utenti di utilizzare l'apparecchiatura al massimo carico.
Un approccio simile è valido anche per le strutture fatte in casa, a condizione che rispettino pienamente lo schema classico di pirolisi e i requisiti operativi.
Per la “pirolisi” i requisiti operativi, va sottolineato, sono piuttosto stringenti:
- attrezzatura obbligatoria con pompa d'aria;
- il contenuto di umidità consentito del carburante non è superiore al 25-35%;
- il carico sull'attrezzatura non è inferiore al 50%;
- la temperatura del liquido di raffreddamento non è inferiore a 60 °C;
- caricamento solo con gruppi di carburante di grandi dimensioni.
Va anche notato che è costoso sistemi di pirolisi produzione industriale. Questo è probabilmente il motivo per cui l’opzione fai-da-te è così popolare.
Caldaia per pirolisi fatta in casa
Di norma, quando si realizzano tali apparecchiature di riscaldamento con le proprie mani, viene preso come base il popolare schema Belyaev. Questo non vuol dire che si tratti di una soluzione semplice che consente di realizzare un riscaldatore senza problemi. Ma, forse, una di quelle soluzioni che possono davvero essere implementate.
Per produrre apparecchiature secondo questo schema, il master avrà bisogno di:
- tubo metallico (d = 32; 57; 159 mm);
- tubo profilato (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
- nastro di acciaio (20x4; 30x4; 80x5 mm);
- mattoni refrattari;
- una lamiera;
- pompa d'aria;
- termometro.
È inoltre necessario disporre di un set completo di strumenti idraulici, oltre a una saldatrice (e abilità di saldatura, rispettivamente). Il lavoro di realizzazione di una caldaia per pirolisi con le proprie mani non è chiaramente qualcosa che puoi fare da solo. È necessario almeno un assistente.
Innanzitutto, secondo lo schema scelto, è necessario preparare le parti in lamiera della struttura. Si consiglia di preparare i pannelli in lamiera tagliandoli a misura utilizzando attrezzature professionali di precisione.
Anche l'uso di utensili manuali come le “smerigliatrici” per il taglio richiede alcune abilità lavorative e rispetto delle norme di sicurezza durante il funzionamento, ma non garantisce la precisione del taglio, che successivamente influisce sulla qualità della saldatura. Questo punto dovrebbe essere preso in considerazione. Una soluzione ragionevole per il taglio delle lamiere è ordinarlo a un'officina meccanica.
Assemblaggio di parti interne di apparecchiature
È necessario realizzare una camera del carburante da una parte di lamiere.Per fare ciò, un materiale commisurato ai parametri del circuito viene collegato e saldato. Il risultato dovrebbe essere una struttura a due camere, che dovrebbe essere integrata con condotti dell'aria.
Questi elementi della camera del carburante sono costituiti da un canale metallico o per la produzione viene utilizzato un tubo profilato. I fori sono praticati su tutta l'area del lato anteriore del condotto dell'aria.
Al di sotto del livello, nella zona della camera di combustione attiva, sulla parete posta attraverso i condotti dell'aria, è incassato un tubo metallico (alimentazione dell'aria secondaria). Successivamente, il lavoro inizia con i tubi, poiché è arrivato il turno di assemblare lo scambiatore di calore tubolare.
Questa parte del sistema di pirolisi è costituita da tubi metallici d=57 mm:
- Prendi due fogli di metallo in base alle dimensioni del disegno e fai dei segni.
- Sulla base delle marcature per la posizione dei tubi, sulla lamiera vengono praticati dei fori d = 60 mm.
- I tubi d=57 mm vengono tagliati a misura.
- Le estremità dei tubi vengono inserite nei fori di un foglio e scottate.
- Ripetere l'operazione con un altro foglio.
L'uscita dovrebbe essere uno scambiatore di calore finito, che è fissato al corpo della caldaia come indicato nello schema.
Accanto allo scambiatore di calore (al livello superiore) è installata una valvola a farfalla. Questa parte è dotata di maniglia ed è anch'essa saldata alla struttura.La parte terminale del corpo farfallato è ricoperta da un pezzo di lamiera con tubo per il camino.
Successivamente non resta che saldare il pannello frontale della camera del carburante con le finestre per le porte sotto ciascuna delle due sezioni e un modulo per la pompa dell'aria.
Prima di installare il pannello frontale è necessario rinforzare l'interno delle camere di combustione con mattoni refrattari. Questo materiale è tagliato su misura, in parte ad angolo. Il mattone viene rettificato e adattato al luogo in cui viene posato.
Entrambe le sezioni di lavoro della camera del combustibile della caldaia sono trattate con mattoni refrattari. Allo stesso tempo, le aree delle serrande dei tubi di uscita dell'aria (alimentazione) sono accuratamente rivestite. Dopo aver posato il mattone, viene installato il pannello frontale.
In effetti, l'assemblaggio principale della caldaia di pirolisi in questa fase può essere considerato completo. La struttura assemblata deve essere elaborata: rimuovere le incrostazioni dalla saldatura, pulire le saldature, raddrizzare se sono presenti piccole irregolarità da qualche parte.
La fase successiva è racchiudere la struttura assemblata in un alloggiamento sigillato. Anche questa parte della struttura è realizzata in lamiera. Tuttavia, è necessaria prima la crimpatura.
Collaudo e montaggio finale della struttura
La struttura assemblata deve essere testata. Azioni obbligatorie: verificare la tenuta dell'area della caldaia in cui deve circolare il liquido di raffreddamento.Per eseguire la prova di pressione dello scambiatore di calore, vengono temporaneamente installati dei tappi sui tubi di alimentazione e ritorno del liquido di raffreddamento.
Quindi lo scambiatore di calore viene riempito con acqua. Si consiglia di utilizzare acqua calda della rete di riscaldamento o di fornitura di acqua calda per poter controllare le saldature in condizioni di dilatazione termica del metallo.
A condizione che non vi siano perdite sulle giunture dello scambiatore di calore, l'acqua viene scaricata e si inizia a incorniciare la struttura della caldaia di pirolisi con pannelli metallici esterni. Sempre in questa fase vengono realizzate e appese le porte delle finestre delle sezioni della camera di combustione.
Le porte di un'unità di pirolisi richiedono una progettazione che tenga conto delle condizioni operative ad alta temperatura. Pertanto, questi elementi strutturali sono solitamente realizzati (o utilizzati già pronti) in ghisa con ulteriore rinforzo termico con mattoni refrattari.
La fase finale è l'installazione di una caldaia a pirolisi nel luogo del suo futuro funzionamento. La struttura è installata su una fondazione o su una lastra di cemento. Si consiglia di mantenere l'altezza della fondazione (lastra) rispetto al piano campagna ad una dimensione non inferiore a 100 mm.
Dopo l'installazione e il bilanciamento del livello, la parte inferiore della caldaia viene fissata alla fondazione. Resta solo da collegare la canna fumaria, installare la pompa dell'aria e collegare le linee di alimentazione/scarico del liquido refrigerante.
Realizzare da soli la struttura di una caldaia a pirolisi è un lavoro che richiede un notevole investimento di impegno. Naturalmente, non si può fare a meno dei costi generali in termini di risorse finanziarie.
È possibile che il costo per l'acquisto di materiale e l'utilizzo di servizi di terzi sia inferiore al costo delle apparecchiature prodotte industrialmente. Tuttavia, molto probabilmente la differenza non sarà così significativa. Ma il problema principale non sono i soldi.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Informazioni sulla produzione indipendente di una caldaia a pirolisi:
Tecnicamente, la produzione indipendente di caldaie a pirolisi senza la base appropriata è un processo estremamente complesso. Sono inoltre richieste competenze professionali nella lavorazione dei metalli, una chiara comprensione degli schemi ingegneristici e delle sottigliezze tecnologiche della produzione di apparecchiature per caldaie. Senza tutto questo non dovresti nemmeno andare al lavoro.
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Nella fase di costruzione di una casa, ho deciso di acquistare una caldaia a pirolisi, poiché può processare qualsiasi tipo di combustibile e ha un'elevata efficienza. Ma sono andato a fare la spesa, ho guardato i prezzi e ho cambiato idea. Le caldaie più economiche hanno le pareti sottili, ma non potevo permettermi quelle costose importate.
Sicuramente non lo farò da solo, devi essere un saldatore professionista, ma io saldo a livello domestico.Bene, anche l’investimento in metallo, tubi e strumenti aggiuntivi è considerevole. Anche se, quando lo fai da solo, per te stesso, sei sicuro della qualità, questo è certo.