Pürolüüsikatel oma kätega: seade, skeemid, tööpõhimõte

Termin «pürolüüs» tähendab protsessi, kus toimub tahke kütuse aeglane põletamine gaasilise keskkonna saamiseks. Vaatamata konstruktsiooni «professorlikule» nimele on pürolüüsikatel oma kätega valmistamine suhteliselt lihtne ja isetehtud katel esineb praktikas üsna sageli.

Selgitus on lihtne – gaasigeneraatorikatel on hoolduses lihtsam, sageli tõhusam ja ökonoomilisem kui muu sarnane seade. Uurime koos, kuidas selline seade töötab ja mida selle valmistamiseks vaja läheb.

Pürolüüsikatelde tööpõhimõte

Küttesüsteemide katlad, kus kütusena kasutatakse tahkeid põlevmaterjale, kuuluvad lisaks klassikalistele ka pürolüüsikonstruktsioonide hulka. Tavaliselt nimetatakse neid gaasigeneraatorikateldeks.

Et paremini mõista koduse pürolüüsikatla tööpõhimõtet, on loogiline hoolikalt vaadata sellise seadme ehitust. Alustame koldepiirkonna eripäradega kui küttesüsteemi põhiosa. Sisuliselt jaguneb pürolüüsikatelde küttekambri tööala kaheks eraldatud kambriks.

Pürolüüsikatla konstruktsioon lõikes: 1 – laadimiskamber (passiivne), kus toimub pürolüüsiprotsess (mittetäielik põlemine); 2 – gaasi põlemiskamber (aktiivne), mis tekib pürolüüsiprotsessi käigus

Üks sellistest kambritest laaditakse tahke kütusega – puude, pelletite, brikettidega jne. Seal algab tahke kütuse esmane põlemisprotsess piiratud õhuvarustuse tingimustes. Sellises olekus kütus ei põle, vaid hõõgub. Aeglasel põlemisel eralduvad gaasid jõuavad teise kambripiirkonda – aktiivsesse, kus need juba suurenenud õhuvarustuse korral intensiivselt põlevad.

Tehniliselt teostatakse selline põlemisprotsess lihtsal viisil. Ühise kambri alamalad eraldatakse resti ja pihusti abil. Kambri ülemine osa on passiivne kolle, alumine osa on aktiivne kolle. Seejuures tuleb arvestada konstruktsiooni eripära – õhu ülemist andmist küttekambrisse (ülemine puhumine).

Sisuliselt erinebki gaasigeneraatorikatla konstruktsioon klassikalisest ühekambrilisest lahendusest, kus kasutatakse alumist etteannet.

Õhupumba klassikaline konstruktsioon (sageli nimetatakse seda ventilaatoriks, kuid tehniliselt on see ekslik nimetus), mida kasutatakse pürolüüsikatla skeemis. See on oluline detail, mis tagab seadme töö efektiivsuse.

Tehnoloogiliselt on pürolüüsikatelde seadme puhul iseloomulikuks hetkeks ka sundtõmbe korraldamine. Kaheastmelise koldepõhja konstruktsioonil on liiga suur aerodünaamiline takistus. Seetõttu ei saa siin hakkama ilma õhupumba paigalduseta.

Kuidas katel praktikas töötab?

Seadme praktilist kasutamist on mugav vaadata samm-sammulise protsessina:

1. Puidu laadimine – asetamine kambri ülemise piirkonna restile.
2. Kütuse süütamine ja suitsupumba käivitamine.
3. Puidugaasi moodustumine temperatuuril 250-850 °C.
4. Puidugaasi üleminek koldepõhja alumisse piirkonda.
5. Puidugaasi põlemine täiendava õhu juurdevoolu korral.

Järgnevalt kasutatakse kütusekambri alumises piirkonnas saadud soojust soojuskandja soojendamiseks. Soojuskandjaks võib olla nii vesikeskkond kui ka õhk.

1 – aktiivne kamber; 2 – vee sisenemine; 3 – sekundaarne õhk; 4 – korsten; 5 – väljundtoru; 6 – drosselklapp; 7 – vee väljumine; 8, 9 – andurid; 10 – termoregulaator; 11 – passiivse kambri uks; 12 – esmane õhk; 13 – passiivne kamber; 14 – õhupump; 15 – soojusvaheti kontuur; 16 – pihusti; 17 – aktiivse kambri uks

Kui pöörata tähelepanu kõigile olemasolevatele tahkel kütusel töötavate kodukatelde konstruktsioonidele, on pürolüüsikatla peamiseks alternatiiviks traditsioonilise teostusega konstruktsioon.

See on sarnane puuküttega katla variant, kus töötab üks jagamata kolle ja toimib põlemiskambrisse õhu alumise juurdevoolu põhimõte. Kuid sellist süsteemi peetakse vähem efektiivseks ja majanduslikult ebaotstarbekaks kütuse kiire põlemise tõttu.

Pürolüüsikatel suudab anda kasuteguri tasemel 85-95% 100% koormuse korral. Siiski langeb kasutegur järsult, kui koormus on alla 50%. Just seetõttu soovitavad pürolüüsiseadmete tootjad kasutajatel seadet maksimaalse koormusega käitada.

Sarnane lähenemine kehtib ka isetehtud konstruktsioonide puhul, tingimusel et need vastavad täielikult klassikalisele pürolüüsiskeemile ja kasutusnõuetele.

Pürolüüsi kasutusnõuded, tuleb märkida, on üsna ranged:

• Kohustuslik varustamine õhupumbaga;
• Kütuse lubatud niiskus mitte üle 25-35%;
• Seadme koormus mitte alla 50%;
• Tagasivoolu soojuskandja temperatuur mitte alla 60 °C;
• Laadimine ainult suure kütusemassiga.

Samuti tuleb märkida tööstuslikult valmistatud pürolüüsisüsteemide kallidust. Tõenäoliselt on seetõttu väga populaarne variant “tee ise”.

Isetehtud pürolüüsikatel

Tavaliselt võetakse sellise kütteseadme isetegemisel aluseks Beljajevi populaarne skeem. Ei saa öelda, et see on lihtne lahendus, mis võimaldab probleemideta kütteseadet valmistada. Kuid see on ilmselt üks neist lahendustest, mida tõesti saab realiseerida.

Isetegemiseks mõeldud pürolüüsikatla kolmemõõtmeline skeem. See on üks lihtsaid skeemivariante, mida on võimalik kodustes tingimustes ise teha.

Selle skeemi järgi seadmete valmistamiseks vajab meister:

• metalltoru (d = 32; 57; 159 mm);
• profiiltoru (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• terasriba (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• šamott tellis;
• metallleht;
• õhupump;
• temperatuuriandur.

Samuti on vaja täielikku lukksepa tööriistakomplekti, lisaks keevitusaparaati (ja keevitaja oskusi, vastavalt). Pürolüüsikatla isetegemise tööd ei jõua üksi ilmselt teha. Vähemalt on vaja ühte abilist.

Esimese asjana tuleb vastavalt valitud skeemile valmistada konstruktsiooni lehtdetailid. Soovitatav on valmistada lehtpaneelid, lõigates need professionaalse täppisseadmetega mõõtu.

Käsitööriista, nagu nurklihvija, kasutamine lõikamiseks nõuab samuti teatud tööoskusi ja tööohutuse reeglite järgimist, kuid ei taga lõiketäpsust, mis mõjutab hiljem keevituse kvaliteeti. See tuleb arvesse võtta. Mõistlik lahendus metalllehtede lõikamiseks on tellimine mehaanilises töökojas.

Seadme sisemiste osade kokkupanek

Ühest osast metalllehtedest tuleb teha küttekamber. Selleks ühendatakse ja keevitatakse skeemiparameetritele vastav materjal. Tulemus peaks olema kahekambriline konstruktsioon, mida tuleb täiendada õhukanalitega.

Need küttekambri elemendid tehakse metallkanalist või kasutatakse profiiltoru. Kogu õhukanali esikülje ulatuses puuritakse augud.

Õhukanalid põlemiskambri sees. Nende kanalite kaudu juhitakse õhku õhupumba abil. Ühtlase õhuvoolu jaotamiseks kogu kanali pikkuses puuritakse augud.

Madalamal tasemel, aktiivse põlemiskambri piirkonnas, õhukanalitega risti asetsevas seinas lõigatakse sisse metalltoru (sekundaarne õhu juhtimine). Seejärel algab töö torudega, sest kätte on jõudnud torukujulise soojusvaheti kokkupanek.

Selle pürolüüsisüsteemi osa tehakse metalltorudest d=57 mm:

1. Võetakse kaks joonise mõõtmetele vastavat metalllehte ja tehakse märgistus.
2. Märgistuse alusel lõigatakse lehele torude paigutuse jaoks augud d=60 mm.
3. Lõigatakse torud d=57 mm pikkuse mõõtu.
4. Torude otsad pistetakse ühe lehe aukudesse ja keevitatakse ümber.
5. Korratakse toimingut teise lehega.

Väljundiks peaks olema valmis soojusvaheti, mis kinnitatakse katla korpuse külge vastavalt skeemile.

Näide soojusvaheti valmistamisest kahest teraslehest ja mõõtu lõigatud torudest. Siin on vajalik kvaliteetne keevitamine, et hiljem katla käitamisel probleeme ei tekiks.

Soojusvaheti kõrvale (ülemisele tasemele) paigaldatakse drosselklapp. See osa on varustatud käepidemega ja keevitatakse samuti konstruktsiooni külge. Drosseli korpuse otsaosa suletakse lehtmetalli tükiga, millel on suitsutoru ühendus.

Edasi jääb üksnes keevitada kütusekambri esipaneel koos uste avadega iga kahe sektsiooni jaoks ning õhupumba moodul.

Paigaldatud soojusvaheti ja osa drosselklapi konstruktsioonist. Reguleerimismehhanismi variant käsitsihoova näol, mis võimaldab klapi fikseerida mis tahes asendis.

Enne esipaneeli paigaldamist tuleb põlemiskambrite sisemust tugevdada šamott-tellistega. See materjal lõigatakse mõõtu, osa nurga all. Tellis lihvitakse ja sobitatakse paigalduskohas.

Šamott-tellistega vooderdatakse mõlemad katla kütusekambri töösektsioonid. Samal ajal vooderdatakse ettevaatlikult õhuväljalaske (sissevõtu) torude klappide ala. Pärast telliste paigaldamist monteeritakse esipaneel.

Näide kütusekambri sisemuse vooderdamisest šamott-tellistega. Tellistest vooder kaitseb pürolüüsikatla kambri seinu võimaliku läbipõlemise eest pikaajalisel kasutamisel.

Põhimõtteliselt võib pürolüüsikatla põhikooste selles etapis lugeda lõpetatuks. Kokkupandud konstruktsiooni tuleb töödelda – eemaldada keevitusräbu, puhastada keevisõmblused, siluda, kui kuskil on väikesed ebatasasused.

Järgmises etapis suletakse kokkupandud konstruktsioon hermeetilisse korpusesse. See konstruktsiooni osa tehakse samuti metalllehtedest. Kuid enne on vajalik surveproov (pressimine).

Testimine ja konstruktsiooni lõplik kokkupanek

Kokkupandud konstruktsiooni tuleb testida. Kohustuslikud toimingud – katla piirkonna, kus peab ringlema soojuskandja, tiheduse kontroll. Soojusvaheti pressimiseks paigaldatakse ajutiselt korgid soojuskandja sisse- ja tagasivoolu torustikele.

Seejärel täidetakse soojusvaheti veega. Soovitatav on kasutada kuuma vett küttevõrgust või soojaveesüsteemist, et oleks võimalik kontrollida keevisõmblusi metalli soojuspaisumise tingimustes.

Eesmine osa on juba peaaegu valmis konstruktsioonist, millel on välja toodud otsikud õhu juhtimiseks töökambritesse. Kütusekambri sektsioonide aknad on praegu ilma usteta. See ehitis kaetakse korpuslehtedega.

Kui soojusvaheti õmblustest lekkeid ei esine, lastakse vesi välja ja alustatakse pürolüüsikatla konstruktsiooni raamimist välimiste metallpaneelidega. Samal etapil valmistatakse ja paigaldatakse põlemiskambri sektsioonide akende uksed.

Pürolüüsiseadme uksed tuleb valmistada kõrgete temperatuuridega arvestades. Seetõttu valmistatakse (või kasutatakse juba valmis) need konstruktsioonielemendid tavaliselt malmist, täiendava temperatuuritugevdusega šamotttellistest.

Näide pürolüüsikatla kütusekambri ühe sektsiooni ukse konstruktsioonist. Põlemisprotsessi kõrge temperatuuri mõju eest kaitsmise tugevdamiseks kasutatakse lisaks metallile šamotttellist.

Lõppetapp – pürolüüsikatla paigaldamine selle tulevasele töökohale. Konstruktsiooni paigaldatakse vundamendile või betoonplaadile. Vundamendi (plaadi) kõrgust maapinna suhtes soovitatakse hoida vähemalt 100 mm.

Pärast paigaldamist ja tasakaalustamist kinnitatakse katla alumine osa vundamendi külge. Ülejäänud on ühendada korsten, paigaldada õhupump ja ühendada soojuskandja etteande-/väljundliinid.

Pürolüüsikatel, täielikult metallkorpusesse suletud ja valmis paigaldamiseks töökohale. Kinnituse tugielementidena on korpusele keevitatud nurkkonksud.

Pürolüüsikatla konstruktsiooni ise valmistamine on töö, mis nõuab märkimisväärset pingutust. Loomulikult ei saa läbi ka ilma üldkuludeta rahaliste vahendite osas.

Võib-olla on materjali ostmisel ja kolmandate osapoolte teenuste kasutamisel kulud väiksemad kui tööstuslikult valmistatud seadmete hind. Kuid erinevus ei ole tõenäoliselt nii märkimisväärne. Kuid peamine küsimus ei ole rahas.

Järeldused ja kasulik video teemal

Pürolüüsikatla isevalmistamisest:

Tehniliselt on pürolüüsikatelde isetootmine ilma vastava baasita äärmiselt keeruline protsess. Samuti on vajalikud professionaalsed oskused metallitöös, selge arusaam inseneriskeemidest ja katelseadmete valmistamise tehnilistest nüanssidest. Ilma kõige selleta ei maksa isegi tööle asuda.

Kui teil on vajalikud teadmised ja oskused ning saate anda väärtuslikku nõu pürolüüsikatla kokkupanekul teistele saidi külastajatele – jätke palun oma kommentaarid, jagage meisterlikkuse saladusi, esitage küsimusi artikli all olevas plokis.