Pirolízis kazán házilag: felépítés, rajzok, működési elv

A „pirolízis” kifejezés olyan folyamatot jelent, amelyben a szilárd tüzelőanyag lassú elégetése során gáznemű közeg keletkezik. A berendezés „professzoros” elnevezése ellenére viszonylag nem nehéz pirolízis kazánt házilag készíteni, és a házi készítésű megoldásokkal gyakran találkozni a gyakorlatban.

A magyarázat egyszerű – a fatüzelésű gázgenerátoros kazán egyszerűbb karbantartani, gyakran hatékonyabb és gazdaságosabb, mint más hasonló berendezések. Ismerje meg Ön is, hogyan működik egy ilyen berendezés, és mire lesz szükség az elkészítéséhez.

A pirolízis kazánok működési elve

A fűtési rendszerek kazánjai, ahol szilárd éghető anyagokat használnak tüzelőanyagként, a klasszikusok mellett pirolízis kazánok közé is tartoznak. Általában gázgenerátoros kazánoknak nevezik őket.

Hogy jobban megértse Ön a házi pirolízis kazán működési elvét, érdemes alaposan szemügyre venni az ilyen készülék felépítését. Kezdjük a tűztér jellemzőivel, amely a fűtőszerkezet fő része. Lényegében a pirolízis kazánok tüzelőanyag-kamrájának munkaterülete két külön kamrára oszlik.

A pirolízis kazán metszeti rajza: 1 – adagolókamra (passzív), ahol a pirolízis (nem teljes égés) folyamata zajlik; 2 – a pirolízis során keletkező gáz égéskamrája (aktív)

Az egyik ilyen kamrát szilárd tüzelőanyaggal – fával, pelletekkel, brikettekkel stb. – töltik meg. Itt kezdődik a szilárd tüzelőanyag elsődleges égési folyamata korlátozott levegőellátás mellett. Ebben az állapotban a tüzelőanyag nem ég, hanem parázslik. A lassú égés során felszabaduló gázok a kamra másik területébe – az aktívba – kerülnek, ahol már megnövelt levegőellátás mellett intenzíven égnek el.

Technikailag egy ilyen égetési folyamat egyszerű módon valósítható meg. A közös kamra alrészeit egyszerűen egy rács és egy fúvóka választja el. A kamra felső része a passzív tűztér, az alsó része az aktív tűztér. Eközben figyelembe kell venni a konstrukciós jellemzőt – a levegő felső bevezetését a tüzelőanyag-kamrába (felső fúvás).

Valójában ebben különbözik a gázgenerátoros kazán a klasszikus egykamrás megoldástól, ahol alsó levegőbevezetést használnak.

A légpumpa klasszikus felépítése (gyakran ventilátornak nevezik, de technikailag ez téves elnevezés), amelyet a pirolíziskazán rendszerében használnak. Ez egy fontos alkatrész, amely biztosítja a berendezés hatékony működését.

Technológiai szempontból a pirolíziskazánok felépítésére jellemző továbbá a mesterséges huzat kialakítása. A kétfokozatú tűztér konstrukciója megnövelt aerodinamikai ellenállással rendelkezik. Ezért itt nem lehet megkerülni a légpumpa beépítését.

Hogyan működik a kazán a gyakorlatban?

A berendezés gyakorlati alkalmazását kényelmesen áttekinthetjük lépésről lépésre:

1. A tűzifa betöltése – a kamra felső részének rostélyára való elhelyezés.
2. A tüzelőanyag meggyújtása és a füstpumpa üzembe helyezése.
3. Fagáz képződése 250-850 °C hőmérsékleten.
4. A fagáz átáramlása a tűztér alsó részébe.
5. A fagáz elégése további levegő bevezetése mellett.

Ezután az üzemanyagkamra alsó részében nyert hőt a fűtőközeg felmelegítésére használják. A fűtőközeg lehet víz és levegő egyaránt.

1 – aktív kamra; 2 – vízbemenet; 3 – másodlagos levegő; 4 – füstjárat; 5 – kimeneti csonk; 6 – fojtócsappantyú; 7 – vízkimenet; 8, 9 – érzékelők; 10 – hőmérséklet-szabályozó; 11 – passzív kamra ajtaja; 12 – elsődleges levegő; 13 – passzív kamra; 14 – légpumpa; 15 – hőcserélő kör; 16 – fúvóka; 17 – aktív kamra ajtaja

Ha figyelembe vesszük a szilárd tüzelésű háztartási kazánok valamennyi létező konstrukcióját, a pirolíziskazán fő alternatívájaként a hagyományos kivitelű kazán jelenik meg.

Ez a fatüzelésű kazán hasonló változata, amelyben egyetlen osztatlan tűztér működik, és az alsó levegőbevezetés elve érvényesül az égéstérben. Ez a rendszer azonban kevésbé hatékonynak és gazdaságtalannak tekinthető, mivel a tüzelőanyag gyorsan ég el.

A pirolíziskazán 85-95%-os hatásfok elérésére képes 100%-os terhelés mellett. A hatásfok azonban hirtelen csökken, ha a terhelés 50% alá esik. Éppen ezért a pirolízistechnika gyártói azt javasolják a felhasználóknak, hogy maximális terheléssel üzemeltessék a berendezést.

Hasonló megközelítés érvényes a házilag készített konstrukciókra is, feltéve, hogy teljes mértékben megfelelnek a klasszikus pirolízisrendszernek és az üzemeltetési követelményeknek.

A pirolízis üzemeltetési követelményei – meg kell jegyezni – meglehetősen szigorúak:

• kötelező légpumpával történő felszerelés;
• a tüzelőanyag megengedett nedvességtartalma legfeljebb 25-35%;
• a berendezés terhelése legalább 50%;
• a visszatérő fűtőközeg hőmérséklete legalább 60 °C;
• csak nagy méretű tüzelőanyag tölthető be;

Szintén meg kell említeni az ipari gyártású pirolízisrendszerek magas költségét. Valószínűleg ezért örvend nagy népszerűségnek a “csináld magad” változat.

Házi készítésű pirolízis kazán

Általában az ilyen fűtőberendezések saját kezű készítésekor a népszerű Beljajev-féle sémát veszik alapul. Nem mondható, hogy ez egy egyszerű megoldás, amellyel probléma nélkül elkészíthető a fűtőberendezés. De talán az egyik olyan megoldás, amelyet valóban meg lehet valósítani.

A pirolíziskazán háromdimenziós sémája saját kezű elkészítéshez. Ez az egyik egyszerű sémaverzió, amelyet otthoni körülmények között is el lehet készíteni.

A berendezés e séma szerinti elkészítéséhez a készítőnek a következőkre lesz szüksége:

• fémcső (átmérő = 32; 57; 159 mm);
• profilcső (méret: 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• acélléc (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• samott tégla;
• Fémlemez;
• légszivattyú;
• hőmérséklet-érzékelő.

Ezenkívül szükség van egy teljes lakatos szerszámkészletre, plusz hegesztőberendezésre (és hegesztői ismeretekre). A pirolíziskazán saját kezű elkészítését nyilvánvalóan nem lehet egyedül elvégezni. Legalább egy segítőre van szükség.

Első lépésként a kiválasztott sémának megfelelően elő kell készíteni a szerkezet lemezrészeit. Ajánlott a lemezpaneleket professzionális precíziós berendezéssel méretre vágva előkészíteni.

A vágáshoz használt kézi szerszám, mint a "sarokcsiszoló" alkalmazása szintén némi munkatapasztalatot és munkavédelmi szabályok betartását igényli, de nem biztosít pontos vágást, ami később kihat a hegesztés minőségére. Ezt a szempontot figyelembe kell venni. A fémlemezek vágására ésszerű megoldás a gépészeti műhelyben történő rendelés.

A berendezés belső részeinek összeszerelése

A fémlemezek egy részéből kell elkészíteni a tüzelőanyag-kamrát. Ehhez a séma paramétereinek megfelelő anyagot összeillesztik és összehegesztik. Az eredmény egy kétkamrás szerkezet legyen, amelyet légcsatornákkal kell kiegészíteni.

Ezeket a tüzelőanyag-kamra elemeket acél U-szelvényből vagy profilcsőből készítik. A légcsatorna frontális oldalának teljes felületén lyukakat fúrnak.

Légcsatornák az égéstér belsejében. Ezeken a csatornákon keresztül légszivattyú segítségével történik a levegő bevezetése. A levegőáram egyenletes elosztása érdekében a csatorna teljes hosszában lyukakat fúrnak.

Szint alatt, az aktív égéstér területén, a légcsatornákra merőlegesen elhelyezkedő falba egy fémcsövet (másodlagos levegőbevezetés) vágnak be. Ezután kezdődik a csövekkel való munka, mivel sorra kerül a csöves hőcserélő összeszerelése.

A pirolízisrendszer ezen részét 57 mm átmérőjű fémcsövekből készítik:

1. Két fémlemezt vesznek a rajz méretének megfelelően, és jelöléseket készítenek.
2. A jelölések alapján a csövek elhelyezéséhez a lemezen 60 mm átmérőjű lyukakat vágnak ki.
3. A 57 mm átmérőjű csöveket a hossz méretére vágják.
4. A csövek végeit az egyik lemez lyukaiba helyezik, és körülhegesztik.
5. A műveletet megismétlik a másik lemezzel.

A kimeneten egy kész hőcserélőnek kell lennie, amelyet a kazán házához rögzítenek ott, ahol a rajz mutatja.

Példa hőcserélő készítésére két acéllemezből és méretre vágott csövekből. Itt minőségi hegesztésre van szükség, hogy a kazán üzemeltetése során később ne legyenek problémák.

A hőcserélő mellett (a felső szinten) egy fojtószelep kerül beépítésre. Ez a rész egy fogantyúval van ellátva, és szintén a szerkezethez hegesztik. A fojtó házának véglemezét egy darab lemez zárja le, amely egy füstcsőhöz való csonkkal rendelkezik.

Ezután már csak az üzemanyagkamra előlapját kell összehegeszteni az ajtókhoz való nyílásokkal a két szekció mindegyikéhez, valamint a levegőszivattyú moduljával.

Beépített hőcserélő és a fojtószelep szerkezetének egy része. A beállító mechanizmus változata kézi kar formájában, a szelep bármely helyzetben történő rögzítésének lehetőségével.

Mielőtt az előlapot felhelyeznék, az égésterek belső részét samott téglával kell megerősíteni. Ezt az anyagot méretre vágják, egy részét szögben. A téglát megmunkálják és a helyére illesztik.

A kazán üzemanyagkamrájának mindkét munkaszekcióját samott téglával borítják. Eközben óvatosan körberakják a légelvezető (bevezető) csövek fojtószelepének területeit. A téglák lerakása után az előlapot felszerelik.

Példa az üzemanyagkamra belső területének samott téglával való burkolására. A tégla burkolat védi a pirolízis kazán kamrájának falait a hosszú távú üzemeltetés során esetlegesen bekövetkező kiégéstől.

Lényegében a pirolízis kazán fő összeszerelését ebben a szakaszban befejezettnek tekinthetjük. Az összeszerelt szerkezetet meg kell dolgozni – el kell távolítani a hegesztési salakot, meg kell tisztítani a hegesztési varratokat, ki kell egyenlíteni, ha valahol kis egyenetlenségek vannak.

A következő szakaszban az összeszerelt szerkezetet légmentes házba kell zárni. A szerkezet ezen része szintén fémlemezekből készül. Előtte azonban nyomáspróbára van szükség.

A szerkezet tesztelése és végleges összeszerelése

Az összeszerelt szerkezetet tesztelni kell. Kötelező intézkedés a kazán azon részének tömítettségének ellenőrzése, ahol a hőhordozónak keringenie kell. A hőcserélő nyomáspróbájához ideiglenesen dugókat helyeznek a hőhordozó be- és visszatérő csonkjaira.

Ezután a hőcserélőt feltöltik vízzel. Célszerű forró vizet használni a fűtési hálózatból vagy a melegvíz-ellátásból, hogy a hegesztési varratokat a fém hőtágulásának körülményei között lehessen ellenőrizni.

A már majdnem kész szerkezet elülső része a munkakamrákba levegőt szállító kivezetett csövekkel. Az üzemanyagkamra szekcióinak ablakai egyelőre ajtók nélkül. Ezt a szerkezetet burkolólemezekkel fogják borítani.

A hőcserélő varratainál fellépő szivárgás hiányában a vizet leeresztik, és hozzálátnak a pirolízis kazán szerkezetének külső fém panelekkel történő keretezéséhez. Ezen a szakaszon készülnek el és kerülnek fel az égéstér szekcióinak ablakajtói is.

A pirolízis berendezés ajtóinak kivitelezése a magas hőmérsékletű üzemi körülmények figyelembevételét igényli. Ezért ezeket a szerkezeti elemeket általában öntöttvasból készítik (vagy készen alkalmazzák), kiegészítő hőmérséklet-erősítésként samott téglával.

Példa a pirolízis kazán egyik üzemanyagkamra-szekciójának ajtószerkezetére. Az égési folyamat magas hőmérsékletének hatása elleni védelem erősítésére a fémen kívül samott téglát is használnak.

A befejező szakasz a pirolízis kazán jövőbeli üzemeltetési helyén történő telepítése. A szerkezet felszerelése alapzaton vagy betonlapon történik. Az alapzat (lemez) magasságát a talajszinthez képest ajánlott legalább 100 mm-es méretben tartani.

A telepítés és a szintek szerinti kiegyensúlyozás után a kazán alsó részét az alapzathoz rögzítik. Hátra van még a kémény csatlakoztatása, a légpumpa felszerelése, valamint a hőhordozó be-/kimeneti vezetékeinek bekötése.

A teljesen fém burkolatba zárt és a munkahelyre történő telepítésre kész pirolízis kazán. A burkolatra rögzítő támasztóelemként sarokkampók vannak hegesztve.

A pirolízis kazán szerkezetének saját kezű elkészítése olyan munka, amely jelentős erőfeszítést igényel. Természetesen nem lehet elkerülni a pénzügyi költségeket sem.

Lehetséges, hogy az anyagbeszerzés és a külső szolgáltatások igénybevétele esetén a költségek alacsonyabbak lesznek, mint az ipari gyártású berendezések ára. A különbség azonban valószínűleg nem lesz olyan jelentős. De a fő kérdés nem a pénz.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A pirolízis kazán saját kezű elkészítéséről:

Technikailag a pirolízis kazánok saját gyártása a megfelelő háttér nélkül rendkívül bonyolult folyamat. Emellett szükség van fém megmunkálásában szerzett szakmai készségekre, a mérnöki rajzok és a kazánberendezések gyártásának technológiai finomságainak világos megértésére. Mindezek nélkül nem is érdemes belevágni a munkába.

Ha Ön rendelkezik a szükséges ismeretekkel és készségekkel, és értékes tanácsot tud adni a pirolízis kazán összeszereléséhez a webhely többi látogatójának – kérjük, hagyja meg észrevételeit, ossza meg a mesterség titkait, tegyen fel kérdéseket a cikk alatti blokkban.