As caldeiras são consideradas as mais avançadas tecnicamente, nas quais o combustível é totalmente queimado com a máxima absorção possível do calor liberado. Uma vez que esquemas deste tipo estão disponíveis para uma ampla gama de pessoas, tentaremos descobrir como fabricar independentemente uma caldeira de pirólise para grandes porções de combustível.
Como o trabalho de longo prazo é possível
Ao ar livre, mesmo a lenha parcialmente úmida queima muito rapidamente – literalmente em 1–1,5 horas. A razão de tudo é o livre acesso do oxigênio – ele está ausente no forno da caldeira fechada, uma porção do oxigênio que entra é dosada com a ajuda da aba de sopro, e a combustão é menos intensa.
Um dos principais problemas desse método de queima de combustível orgânico era sua capacidade de “queimar” mesmo sem oxigênio. Em altas temperaturas, ocorre a pirólise – a decomposição térmica do combustível sólido em compostos gasosos voláteis. O oxigênio não é necessário para este processo; é o suficiente para aquecer o marcador a 400–500 ° С. Nesse caso, ocorrem perdas colossais de poder calorífico – o componente mais energeticamente valioso do carvão ou da lenha é simplesmente realizado pela tiragem residual na chaminé, não havendo tempo para queimar completamente.
Caldeira de pirólise a lenha: 1 – soprador; 2 – câmara para carregamento de combustível e gaseificação; 3 – trocador de calor; 4 – câmara de combustão; 5 – câmara de pós-combustão; 6 – chaminé
No projeto de cada caldeira de combustível sólido moderna, um suprimento de ar adicional deve ser fornecido para a pós-combustão dos gases desenvolvidos. Nesse caso, a intensidade e a taxa de combustão do marcador são reguladas não pelo volume de oxigênio fornecido, mas pela temperatura de aquecimento do combustível. Na verdade, se você aquecer todo o marcador de uma vez, gases combustíveis serão liberados muito rapidamente e você terá que esquecer a operação de longo prazo da caldeira. No entanto, se o combustível sólido for aquecido em porções separadas, sua decomposição gradual na câmara do gerador e a combustão completa eficiente na segunda seção do forno são possíveis. Nesse caso, o fluxo dos gases é invertido, eles se movem de cima para baixo sob a ação do impulso gerado pela ejeção.
Construção de uma caldeira de pirólise para combustão de longa duração: 1 – pirólise de combustível sólido; 2 – câmara de combustão; 3 – porta inferior; 4 – suprimento de ar secundário; 5 – suprimento de ar primário; 6 – porta de carregamento superior; 7 – câmara de gaseificação; 8 – exaustor de fumaça
Material de fabricação
As caldeiras de pirólise são caracterizadas por uma temperatura elevada da área de trabalho. A combustão não ocorre na câmara de gaseificação; no entanto, o fluxo de calor de retorno é capaz de aquecer as paredes a 500–600 ° С. O fundo do compartimento de geração de gás é exposto ao maior efeito da temperatura – é essa parte que entra em contato com gases inflamáveis e sofre uma carga térmica grave. Recomenda-se que o fundo da câmara do marcador seja feito na forma de uma grelha de ferro fundido ou um produto refratário especial com uma fenda fina ou vários orifícios pequenos.
A principal dificuldade na fabricação independente de equipamentos para caldeiras está na escolha de um tipo de aço adequado que possa ser processado em casa sem equipamentos especiais. Os mais adequados a esse respeito são os aços da classe austenítica e austenita-ferrítica com um teor moderado de cromo e níquel. Exemplos de classes de tais aços são 12X18H9T, 08X22H6T ou AISI 304.
A tecnologia de soldagem de tais metais é reconhecida como moderadamente complexa, mas reproduzível em condições artesanais usando soldagem a arco com eletrodos revestidos sem meio de proteção. O principal fator que deteriora a qualidade da estrutura soldada é a formação de trincas quentes e frias devido a uma alta diferença de temperatura em uma seção linear relativamente pequena de um produto de metal..
Para eliminar os fatores negativos dos efeitos térmicos, os seguintes métodos tecnológicos são usados:
- Cortar peças com um avanço suave da ferramenta de corte, o que elimina o superaquecimento das bordas.
- Limitar a densidade da corrente de soldagem em 20-25% em comparação com o aço estrutural, soldagem em modos suaves.
- Limitação de temperatura da poça, costura multi-passagem de alta velocidade sem vibrações laterais.
- Corte correto das bordas unidas de acordo com GOST 5264 e sua limpeza com uma escova de metal.
- Forro sob a costura de um dissipador de calor de metal, forjando a costura durante o resfriamento.
E, é claro, a escolha correta do conteúdo de adições de liga na haste do eletrodo deve ser feita a fim de garantir o conteúdo de ferrita na estrutura de solda da ordem de 5–8%. Recomendado para uso de eletrodos das marcas TsT-15 e TsT-16, bem como eletrodos especiais 6816 MoLC ou ROST 1913.
Após as estruturas serem soldadas, é recomendado que sejam inicialmente recozidas a uma temperatura de pelo menos 700 ° C por 2,5–3 horas. Basta carregar o interior do corpo soldado com carvão e acender o combustível, proporcionando um fraco sopro forçado. Antes do recozimento, é aconselhável decapar as costuras de solda com uma pasta especial correspondente ao tipo de aço utilizado..
Dimensionamento e potência
Antes de prosseguir com a fabricação de uma caldeira de pirólise, é necessário calcular as dimensões das câmaras do forno e dos compartimentos adicionais. Como dados iniciais, a potência de aquecimento necessária é considerada, determinada levando-se em consideração a eficiência de uma caldeira caseira da ordem de 75–80%. Em casa, você pode fazer caldeiras de combustível sólido com capacidade de até 20-25 kW, unidades mais eficientes requerem o uso de aços resistentes ao calor de espessura considerável, que são difíceis de soldar em casa.
A potência da caldeira e a duração do seu funcionamento são determinadas pelo volume da câmara de gaseificação. Sem levar em consideração a eficiência, o valor calorífico da maioria dos tipos comuns de madeira é de cerca de 4–5 mil kcal / kg, o que corresponde aproximadamente a 4–4,5 kWh de energia térmica. Esses valores são aplicáveis apenas para madeira com um teor de umidade não superior a 25%. A essência do cálculo é simples – determine a potência instantânea necessária e multiplique-a pelo número de horas de operação. Vale lembrar que as caldeiras de pirólise, mesmo as de projeto perfeito, possuem um tempo máximo de operação não superior a um dia, e as unidades autoproduzidas devem ser contadas para no máximo 12-15 horas de queima contínua.
O volume da câmara do marcador é determinado à taxa de 2 litros para cada quilograma de lenha. Ao valor resultante, é necessário adicionar cerca de 30%, pois na caldeira de pirólise são usados calços não picados, que não podem ser empilhados próximos. O tamanho da câmara de combustão dos gases deve ser de pelo menos 30–40% do volume da câmara de gaseificação. O mais vantajoso é a estrutura da caldeira, na qual duas câmaras estão localizadas uma sobre a outra, têm o mesmo formato, mas diferem em altura..
Montagem de uma fornalha de duas câmaras
É melhor escolher uma folha laminada a quente com uma espessura de pelo menos 8 mm, idealmente de 10 a 12 mm, como material para a fabricação das paredes da câmara. Quanto mais espesso o metal, mais difícil é o processo de soldagem; no entanto, uma estrutura feita de aço muito fino tem garantia de chumbo e torção em direções imprevisíveis. É por isso que entre as partes das quais a caldeira é montada, não deve haver pequenos elementos com uma proporção de aspecto superior a 2: 1.
A base de uma fornalha de duas câmaras são as paredes laterais externas. Eles são comuns a ambas as câmaras e são conectados por meio de uma parede frontal na qual duas aberturas retangulares são feitas para as portas. O orifício inferior destina-se à manutenção da câmara de combustão, sua altura deve ser de cerca de 120-150 mm, largura – pelo menos 300 mm, o orifício está localizado com um recuo de 150 mm da borda inferior. O orifício superior destina-se ao carregamento da câmara de gaseificação, quanto maior, melhor, o orifício não deve estar mais próximo do que 100 mm do topo da câmara. Na parte inferior e posterior, a fornalha é fechada com chapas maciças, que são recortadas de acordo com as dimensões externas da câmara de combustão, mas não são soldadas até que a montagem das partes internas seja concluída. De cima, a caldeira é coberta com uma folha de seção nominal.
Um exemplo das dimensões de uma caldeira de pirólise
As câmaras de gaseificação e combustão serão separadas por uma placa sólida, cuja largura corresponde à distância interna entre as paredes e o comprimento é 400 mm menor. Na parte traseira da laje, uma divisória de uma peça é soldada verticalmente, que separa a câmara de carga ao longo de toda a altura; um orifício de 50 mm de largura e 400–600 mm de comprimento é cortado no centro ao longo da parte horizontal. A partição em forma de L montada não é soldada até que a montagem do trocador de calor seja concluída.
Trocador de calor para caldeira de pirólise
A melhor configuração para um trocador de calor de caldeira de pirólise caseiro seria uma camisa de água para a câmara inferior e a chaminé. Este não é o tipo mais eficiente, entretanto, a produção de seu próprio trocador de calor em colmeia causará dificuldades inevitáveis para encontrar tubos do tipo de aço apropriado ou para soldar peças diferentes..
A montagem das peças do trocador de calor é realizada na fase de soldagem do fundo, do painel frontal e das duas paredes laterais da caldeira. O acesso de soldagem é fornecido pela parte traseira da caldeira. O primeiro passo é instalar o defletor superior da camisa. É uma placa retangular ao longo da largura interna da fornalha e 200 mm a menos que a profundidade da câmara de combustão. Nas laterais da laje, remova dois fragmentos retangulares de 100 mm de largura de forma que duas saliências com comprimento de 200 mm permaneçam na parte frontal da laje. A parte resultante é soldada às paredes e painel frontal nivelado com a borda inferior da abertura da porta da câmara de combustão. Neste caso, os recortes na partição formam canais para circulação entre a zona inferior e as paredes laterais do trocador de calor.
As paredes internas da camisa são feitas ao longo da borda dos canais de fluxo, têm a altura da câmara de combustão e são adjacentes ao painel frontal. De cima, eles são cobertos com duas tiras de 100 mm de largura.
O comprimento do trocador de calor não atinge a parede traseira da caldeira em cerca de 200 mm, e cerca da mesma distância os canais laterais se projetam para além da partição em forma de L entre as câmaras. Depois de instalado, resta formar as paredes duplas da conduta da chaminé, cortar a sua saída, fixar a parede posterior da caldeira e cortar os encaixes roscados para ligar à conduta de aquecimento. O fluxo de retorno é cortado em um dos cantos frontais inferiores da camisa, a alimentação é cortada em qualquer ponto mais alto da camisa da chaminé.
Observe que a câmara de combustão é delimitada em todos os lados por uma camisa de água, exceto para o defletor com a câmara de gaseificação. Isso é necessário para transferir calor, o que garante a decomposição térmica do combustível. Neste caso, nem todo o marcador será aquecido de uma vez, mas apenas suas camadas adjacentes às paredes aquecidas.
Equipamento opcional
Infelizmente, as caldeiras de pirólise não são não voláteis. Devido ao fluxo reverso dos gases, é necessário um fluxo de ar forçado. Para modelos de até 15 kW, é realizado com ventilador, que é montado na porta inferior. Neste caso, o reabastecimento da carga durante a combustão é impossível..
As caldeiras mais potentes estão equipadas com um exaustor de fumos, que é instalado na parede superior do corpo à saída da conduta da chaminé. Ao mesmo tempo, o aparecimento de uma tiragem reversa é excluído e a porta da câmara de gaseificação pode ser aberta sem consequências, mesmo durante a combustão..
Atenção especial deve ser dada à temperatura do refrigerante dentro da camisa. Depois que a caldeira atinge o modo, ela não deve ser inferior a 60 ° C para evitar a formação de condensação. Este problema é resolvido com a instalação de uma unidade de recirculação automática que mistura a água do abastecimento ao retorno. Também requer a instalação de um grupo de segurança para sistemas de aquecimento fechados e uma bomba de circulação principal.
Caldeira de pirólise diy para longa queima
Esta Caldeira de pirólise DIY oferece longas queimas efetivas e seguras. É feita de aços de qualidade e revestida com cerâmica refratária, o que resulta em excelente resistência aos raios solares e alta resistência térmica. Alarme de temperatura, isolamento térmico estável e robustez são algumas das suas características, tornando-a a melhor escolha para aquecer a água e sauna.
Sistemas de engenharia Conteúdo material
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