Pyrolysekedel selv: konstruktion, diagrammer, funktionsprincip

Begrebet 'pyrolyse' betegner en proces med langsom forbrænding af fast brændsel, hvor der dannes en gas. Selvom konstruktionen har et 'professoragtigt' navn, er det relativt nemt at lave en pyrolysekedel med egne hænder, og hjemmelavede udgaver ses ofte i praksis.

Forklaringen er enkel – en gasgenererende brændeovn er lettere at vedligeholde, ofte mere effektiv og økonomisk end andet tilsvarende udstyr. Lad os sammen se, hvordan sådant udstyr fungerer, og hvad der skal til for at fremstille det.

Funktionsprincip for pyrolysekedler

Varmesystemkedler, der bruger faste brændbare materialer som brændsel, hører ud over klassiske også til pyrolysekonstruktioner. De kaldes ofte gasgenererende kedler.

For bedre at forstå funktionsprincippet for en hjemmelavet pyrolysekedel, er det logisk at se nærmere på opbygningen af sådan udstyr. Lad os starte med forbrændingskammerets egenskaber som hoveddel af varmekonstruktionen. I bund og grund er arbejdsområdet i brændstofkammeret i pyrolysekedler opdelt i to separate kamre.

Pyrolysekedlens konstruktion i snit: 1 – påfyldningskammer (passiv), hvor pyrolyseprocessen (ufuldstændig forbrænding) finder sted; 2 – gasforbrændingskammer (aktiv) for den gas, der dannes under pyrolysen

Et af disse kamre fyldes med fast brændsel – træ, pellets, briketter osv. Her starter den primære forbrændingsproces af fast brændsel med begrænset lufttilførsel. I denne tilstand brænder brændslet ikke, men ulmer. De gasser, der frigives ved den langsomme forbrænding, går ind i et andet kammerområde – det aktive, hvor de ved øget lufttilførsel brænder intensivt.

Teknisk set realiseres en sådan forbrændingsproces på en enkel måde. Underområderne i det fælles kammer er simpelthen adskilt af en rist og en dyse. Den øverste del af kammeret er den passive forbrænding, den nederste del er den aktive forbrænding. Samtidig skal man være opmærksom på en konstruktionsmæssig egenskab – lufttilførslen ovenfra til brændstofkammeret (toppust).

Det er netop her, konstruktionen af en gasgenererende kedel adskiller sig fra den klassiske enkeltkammerkonstruktion, hvor der anvendes bundindblæsning.

Klassisk konstruktion af en luftpumpe (ofte kaldet ventilator, men teknisk set er det en forkert betegnelse), som anvendes i pyrolysekedlens skema. Det er en vigtig del, der sikrer effektiviteten af udstyrets drift.

Teknologisk set er et karakteristisk træk ved pyrolysekedler også organiseringen af tvungen træk. Konstruktionen af det to-trins brændkammer har forhøjet aerodynamisk modstand. Derfor kan man her ikke undvære installation af en luftpumpe.

Hvordan fungerer kedlen i praksis?

Det er praktisk at se på udstyrets anvendelse i en trinvis proces:

1. Indlæsning af brænde – lægning på risten i øverste del af kammeret.
2. Antænding af brændstof og igangsætning af røgpumpen.
3. Dannelse af trægas ved temperatur 250-850 °C.
4. Overgang af trægas til den nedre del af brændkammeret.
5. Forbrænding af trægas med yderligere lufttilførsel.

Derefter bruges varmen opnået i den nederste del af brændkammeret til at opvarme varmebæreren. Varmebæreren kan være både vand og luft.

1 – aktivt kammer; 2 – vandindløb; 3 – sekundærluft; 4 – skorsten; 5 – udløbsstuds; 6 – spjæld; 7 – vandudløb; 8, 9 – sensorer; 10 – termostat; 11 – dør til passivt kammer; 12 – primærluft; 13 – passivt kammer; 14 – luftpumpe; 15 – varmevekslerkreds; 16 – dyse; 17 – dør til aktivt kammer

Hvis man ser på alle eksisterende konstruktioner af husstandskedler, der kører på fast brændsel, er hovedalternativet til pyrolysekedlen en traditionel konstruktion.

Dette er en lignende type brændekedel med et enkelt udelt brændkammer og et princip med nedadgående lufttilførsel til forbrændingskammeret. Men et sådant system anses for at være mindre effektivt og uøkonomisk på grund af hurtig brændstofforbrænding.

Pyrolysekedlen kan opnå en virkningsgrad på 85-95 % ved 100 % belastning. Dog falder virkningsgraden kraftigt, hvis belastningen er under 50 %. Derfor anbefaler producenter af pyrolyseudstyr, at brugerne anvender udstyret ved maksimal belastning.

En lignende tilgang gælder også for hjemmelavede konstruktioner, forudsat at de fuldt ud overholder det klassiske pyrolyseskema og driftskravene.

For «pyrolyse» er driftskravene, skal det bemærkes, ret strenge:

• obligatorisk udstyr med luftpumpe;
• tilladt brændstoffugtighed højst 25-35%;
• belastning på udstyret mindst 50%;
• temperatur på returvand mindst 60 °C;
• kun påfyldning med store brændselsstykker.

Der skal også bemærkes den høje pris på pyrolysesystemer i industriel produktion. Det er nok derfor, at “gør-det-selv”-varianten er meget populær.

Hjemmelavet pyrolysekedel

Som regel, når man laver sådan varmeteknik selv, tager man udgangspunkt i den populære Belyaev-skema. Man kan ikke sige, at det er en simpel løsning, der gør det muligt at fremstille en varmeovn uden problemer. Men det er nok en af de løsninger, der faktisk kan realiseres.

Tredimensionel skema af pyrolysekedel til fremstilling selv. Det er en af de simple skemavariationer, som det er muligt at lave i hjemlige forhold selv.

For at lave udstyr efter dette skema har du brug for:

• metallrør (d = 32; 57; 159 mm);
• profilrør (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• stålbånd (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• chamottesten;
• metalplade;
• luftpumpe;
• temperaturføler.

Du skal også have et fuldt sæt af værktøj, plus en svejsemaskine (og svejsekompetencer, selvfølgelig). Arbejdet med at fremstille pyrolysekedlen selv kan helt klart ikke klares alene. Du har som minimum brug for en hjælper.

For det første, i overensstemmelse med det valgte skema, skal du forberede pladedelene til konstruktionen. Det anbefales at forberede panelpladerne ved at skære dem til med professionelt præcist udstyr.

Brug af håndværktøj som 'vinkelsliber' kræver også nogle arbejdsfærdigheder og overholdelse af sikkerhedsforskrifter under arbejdet, men sikrer ikke skærepræcision, hvilket senere påvirker svejsekvaliteten. Dette bør tages i betragtning. En fornuftig løsning til skæring af metalplader er at bestille det i et mekanisk værksted.

Samling af udstyrets indre dele

Af en del af metalpladerne skal du lave brændkammeret. For at gøre dette samles og svejses materialet, der svarer til skemaets parametre. Resultatet skal være en tokammerkonstruktion, som skal suppleres med luftkanaler.

Disse elementer af brændkammeret laves af metal U-jern, eller der anvendes profilrør til fremstillingen. Hele frontfladen af luftkanalen bores der huller i.

Luftkanaler inde i brændkammeret. Gennem disse kanaler tilføres luft ved hjælp af en luftpumpe. For jævn fordeling af luftstrømmen i hele kanalens længde bores der huller.

Længere nede, i området for det aktive brændkammer, på væggen på tværs af luftkanalerne, indsættes et metalrør (sekundær lufttilførsel). Derefter begynder arbejdet med rørene, da det er tid til at samle rørvarmeveksleren.

Denne del af pyrolysesystemet laves af metalrør d=57 mm:

1. Der tages to metalplader i tegningens størrelse, og der laves markering.
2. På baggrund af markeringen skæres huller d=60 mm i pladen til placering af rørene.
3. Rør d=57 mm skæres til i længden.
4. Rørendene sættes i hullerne i den ene plade og svejses.
5. Gentag operationen med den anden plade.

Resultatet skal være en færdig varmeveksler, der fastgøres til kedelhuset, som vist på diagrammet.

Eksempel på fremstilling af en varmeveksler af to stålplader og rør skåret i størrelse. Der kræves svejsning af høj kvalitet for at undgå problemer under kedeldrift.

Ved siden af varmeveksleren (i øverste niveau) installeres en spjældventil. Denne del er udstyret med et håndtag og svejses også til konstruktionen. Enden af spjældhuset lukkes med et stykke plade med en studs til skorstenen.

Derefter er det kun at svejse frontpanelet på brændkammeret med døråbninger til hver af de to sektioner og et modul til luftpumpen.

Installeret varmeveksler og del af spjældventilkonstruktionen. En variant af justeringsmekanismen i form af en håndtag med mulighed for at låse spjældet i enhver position.

Før frontpanelet monteres, skal den indre del af forbrændingskammerne forstærkes med ildfast tegl. Dette materiale skæres til i størrelse, nogle dele i en vinkel. Teglen tilpasses og justeres på plads.

Begge arbejdssektioner i kedlens brændkammer behandles med ildfast tegl. Områderne omkring spjældene på luftafgangs- (indgangs)rør beklædes forsigtigt. Efter teglbeklædningen monteres frontpanelet.

Eksempel på beklædning af det indre af brændkammeret med ildfast tegl. Teglbeklædningen beskytter pyrolysekedlens kamervægge mod mulig gennembrænding under langvarig drift.

Grundlæggende kan hovedsamlingen af pyrolysekedlen anses for at være afsluttet på dette stadium. Den samlede konstruktion skal bearbejdes – fjern svejseslagge, rengør svejsninger, jævn eventuelle små ujævnheder.

I næste trin – indkapsling af den samlede konstruktion i en tæt kappe. Denne del laves også af metalplader. Men først er trykprøvning nødvendig.

Test og endelig samling af konstruktionen

Den samlede konstruktion skal testes. Obligatoriske handlinger – kontrol af tæthed i kedelområdet, hvor varmebæreren skal cirkulere. Til trykprøvning af varmeveksleren installeres midlertidige propper på ind- og returstudsene for varmebæreren.

Derefter fyldes varmeveksleren med vand. Det anbefales at bruge varmt vand fra varmesystemet eller varmtvandsforsyningen for at kunne kontrollere svejsningerne under termisk udvidelse af metallet.

Forreste del af en næsten færdig konstruktion med udførte rørstudser til lufttilførsel ind i arbejdskamrene. Vinduerne på brændstofkammerets sektioner er endnu uden døre. Denne konstruktion vil blive beklædt med karosseriplader.

Hvis der ikke er lækager ved varmevekslerens sømme, tømmes vandet, og man begynder at indramme pyrolysekedlen med udvendige metalpaneler. På dette trin fremstilles og monteres døre til vinduerne på forbrændingskammerets sektioner.

Dørene til pyrolyseenheden skal udføres under hensyntagen til høje temperaturforhold. Derfor fremstilles (eller anvendes allerede færdige) disse konstruktionselementer normalt af støbejern med yderligere temperaturforstærkning med chamottesten.

Eksempel på dørkonstruktion til en af brændstofkammerets sektioner i en pyrolysekedel. For at forstærke beskyttelsen mod høj temperatur fra forbrændingsprocessen anvendes chamottesten ud over metal.

Den sidste fase – installation af pyrolysekedlen på stedet for dens fremtidige drift. Konstruktionen monteres på et fundament eller en betonplade. Højden af fundamentet (pladen) i forhold til jordniveau anbefales at være ikke mindre end 100 mm.

Efter installation og nivellering fastgøres kedlens bund til fundamentet. Det resterer at tilslutte skorstenen, installere luftpumpen og tilslutte varmebærerens til- og afgangsledninger.

Pyrolysekedel helt indesluttet i et metalhus og klar til installation på arbejdsstedet. Som bærende fastgørelseselementer er der svejset vinkelkroge på kabinettet.

Det er et arbejde, der kræver en betydelig indsats, at fremstille en pyrolysekedelkonstruktion selv. Selvfølgelig kan man heller ikke undgå indirekte omkostninger i form af finansielle midler.

Muligvis vil omkostningerne til indkøb af materialer og brug af eksterne tjenester være mindre end prisen på industrielt fremstillet udstyr. Men forskellen vil sandsynligvis ikke være så betydelig. Men hovedspørgsmålet er ikke pengene.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Om selv at fremstille en pyrolysekedel:

Teknisk set er egenproduktion af pyrolysekedler uden en passende base en ekstremt kompliceret proces. Der kræves også professionelle færdigheder i metalarbejde, en klar forståelse af ingeniørtegninger og teknologiske finesser ved fremstilling af kedeludstyr. Uden alt dette bør man ikke engang give sig i kast med opgaven.

Hvis du har de nødvendige kundskaber og færdigheder og kan give værdifulde råd om samling af en pyrolysekedel til andre besøgende på webstedet – bedes du efterlade dine kommentarer, dele dine håndværkshemmeligheder og stille spørgsmål i blokken under artiklen.