Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

Points d’article



Techniquement, les chaudières les plus avancées sont considérées, dans lesquelles une combustion complète du combustible se produit avec une absorption maximale possible de la chaleur dégagée. Étant donné que les systèmes de ce type sont disponibles pour un large éventail de personnes, nous essaierons de comprendre la fabrication indépendante d’une chaudière à pyrolyse pour de grandes portions de combustible..

Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

Comment un travail à long terme est-il possible

En plein air, même le bois de chauffage partiellement humide brûle très rapidement – littéralement en 1 à 1,5 heure. La raison de tout est le libre accès à l’oxygène – il est absent dans le four de la chaudière fermée, une partie de l’oxygène entrant est dosée à l’aide du volet de soufflage et la combustion est moins intense.

L’un des principaux problèmes de cette méthode de combustion de carburant organique était sa capacité à « brûler » même sans oxygène. À des températures élevées, la pyrolyse se produit – la décomposition thermique du combustible solide en composés gazeux volatils. L’oxygène n’est pas nécessaire pour ce processus; il suffit de chauffer le marque-page à 400–500 ° С. Dans le même temps, des pertes colossales de valeur calorifique se produisent – le composant le plus précieux du charbon ou du bois de chauffage est simplement réalisé par le tirage résiduel dans la cheminée, sans avoir le temps de brûler complètement..

Chaudière à pyrolyse au bois Chaudière à pyrolyse au bois: 1 – ventilateur; 2 – chambre pour le chargement du carburant et la gazéification; 3 – échangeur de chaleur; 4 – chambre de combustion; 5 – chambre de postcombustion; 6 – cheminée

Dans la conception de chaque chaudière à combustible solide moderne, une alimentation en air supplémentaire doit être prévue pour la post-combustion des gaz dégagés. Dans ce cas, l’intensité et la vitesse de combustion du signet sont régulées non pas par le volume d’oxygène fourni, mais par la température de chauffage du carburant. En effet, si vous réchauffez tout le signet en une seule fois, des gaz combustibles seront libérés très rapidement et vous devrez oublier le fonctionnement à long terme de la chaudière. Cependant, si le combustible solide est chauffé en portions séparées, sa décomposition progressive dans la chambre du générateur et sa combustion complète efficace dans la deuxième section du four sont possibles. Dans ce cas, le flux de gaz est inversé, ils se déplacent de haut en bas sous l’action de la poussée créée par l’éjection.

Conception de chaudière à pyrolyse à combustion longue La conception d’une chaudière à pyrolyse pour combustion longue: 1 – pyrolyse à combustible solide; 2 – chambre de combustion; 3 – porte inférieure; 4 – alimentation en air secondaire; 5 – alimentation en air primaire; 6 – porte de chargement supérieure; 7 – chambre de gazéification; 8 – extracteur de fumée

Matériel de fabrication

Les chaudières à pyrolyse sont caractérisées par une température de la zone de travail élevée. La combustion ne se produit pas dans la chambre de gazéification, mais le flux de chaleur inverse est capable de chauffer les parois à 500–600 ° С. Le fond du compartiment générateur de gaz est exposé au plus grand effet de température – c’est cette partie qui entre en contact avec des gaz inflammables et subit une charge thermique importante. Il est recommandé que le fond de la chambre des signets soit réalisé sous la forme d’une grille en fonte ou d’un produit réfractaire spécial avec une fente mince ou un certain nombre de petits trous.

La principale difficulté dans la fabrication indépendante d’équipements de chaudière réside dans le choix d’une nuance d’acier appropriée qui peut être traitée à domicile sans équipement spécial. Les plus appropriés à cet égard sont considérés comme les aciers de la classe austénitique et austénitique-ferritique à teneur modérée en chrome et en nickel. Des exemples de nuances de tels aciers sont 12X18H9T, 08X22H6T ou AISI 304.

Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

La technologie de soudage de ces métaux est reconnue comme modérément complexe, mais reproductible dans des conditions artisanales en utilisant le soudage à l’arc avec des électrodes recouvertes sans milieu protecteur. Le principal facteur de détérioration de la qualité de la structure soudée est la formation de fissures à chaud et à froid dues à une différence de température élevée dans une section linéaire relativement petite d’un produit métallique..

Pour éliminer les facteurs négatifs des effets thermiques, les méthodes technologiques suivantes sont utilisées:

  1. Couper les pièces avec une avance régulière de l’outil de coupe, ce qui élimine la surchauffe des bords.
  2. Limitation de la densité du courant de soudage de 20-25% par rapport à l’acier de construction, soudage en modes doux.
  3. Limitation de la température de la flaque, couture multi-passes à grande vitesse sans vibrations latérales.
  4. Coupe correcte des bords joints conformément à GOST 5264 et leur nettoyage avec une brosse métallique.
  5. Doublure sous la couture du dissipateur thermique en métal, forgeant la couture pendant le refroidissement.

Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

Et, bien entendu, le choix correct de la teneur en additions d’alliage dans la tige d’électrode doit être effectué afin de garantir une teneur en ferrite dans la structure de soudure de l’ordre de 5 à 8%. Il est recommandé d’utiliser les électrodes des marques TsT-15 et TsT-16, ainsi que les électrodes spéciales 6816 MoLC ou ROST 1913.

Une fois les structures soudées, il est recommandé de les recuire initialement à une température d’au moins 700 ° C pendant 2,5 à 3 heures. Il suffit de charger l’intérieur du corps soudé avec du charbon et d’allumer le carburant, fournissant un faible soufflage forcé. Avant le recuit, il est conseillé de décaper les cordons de soudure avec une pâte spéciale correspondant à la nuance d’acier utilisée..

Dimensionnement et puissance

Avant de procéder à la fabrication d’une chaudière à pyrolyse, il est nécessaire de calculer les dimensions des chambres du four et des compartiments supplémentaires. Comme données initiales, la puissance de chauffage requise est prise en compte, qui est déterminée en tenant compte du rendement d’une chaudière artisanale de l’ordre de 75 à 80%. À la maison, vous pouvez fabriquer des chaudières à combustible solide d’une capacité allant jusqu’à 20-25 kW, les unités plus efficaces nécessitent l’utilisation d’aciers résistants à la chaleur d’une épaisseur considérable, difficiles à souder à la maison.

Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

La puissance de la chaudière et la durée de son fonctionnement sont déterminées par le volume de la chambre de gazéification. Sans tenir compte de l’efficacité, le pouvoir calorifique de la plupart des essences de bois courantes est d’environ 4 à 5 000 kcal / kg, ce qui correspond approximativement à 4 à 4,5 kWh de puissance thermique. Ces valeurs s’appliquent uniquement au bois dont la teneur en humidité ne dépasse pas 25%. L’essence du calcul est simple: déterminez la puissance instantanée requise et multipliez-la par le nombre d’heures de fonctionnement. Il convient de rappeler que les chaudières à pyrolyse, même de conception parfaite, ont une durée de fonctionnement maximale ne dépassant pas une journée et que les unités auto-produites doivent être comptées pour un maximum de 12 à 15 heures de combustion continue..

Chaudière à pyrolyse bricolage pour une longue combustion

Le volume de la chambre des signets est déterminé à raison de 2 litres pour chaque kilogramme de bois de chauffage. À la valeur résultante, vous devez ajouter environ 30%, car dans la chaudière de pyrolyse, ils utilisent des cales non hachées qui ne peuvent pas être empilées de près. La taille de la chambre de combustion des gaz doit être d’au moins 30 à 40% du volume de la chambre de gazéification. Le plus avantageux est la structure de la chaudière, dans laquelle deux chambres sont situées l’une au-dessus de l’autre, ont la même forme, mais diffèrent en hauteur..

Assemblage d’une chambre de combustion à deux chambres

Il est préférable de choisir une tôle laminée à chaud d’une épaisseur d’au moins 8 mm, idéalement de 10 à 12 mm, comme matériau pour la fabrication des parois de la chambre. Plus le métal est épais, plus le processus de soudage est difficile, cependant, une structure en acier trop mince est garantie de conduire et de se tordre dans des directions imprévisibles. C’est pourquoi, parmi les pièces à partir desquelles la chaudière est assemblée, il ne doit pas y avoir de petits éléments avec un rapport hauteur / largeur supérieur à 2: 1.

Les parois latérales extérieures constituent la base d’une chambre de combustion à deux chambres. Ils sont communs aux deux chambres et sont reliés au moyen d’une paroi avant dans laquelle sont ménagées deux ouvertures rectangulaires pour les portes. Le trou inférieur est destiné à l’entretien de la chambre de combustion, sa hauteur doit être d’environ 120 à 150 mm, sa largeur – au moins 300 mm, le trou est situé avec un retrait de 150 mm du bord inférieur. Le trou supérieur est destiné au chargement de la chambre de gazéification, plus il est grand, mieux c’est, le trou ne doit pas être à moins de 100 mm du haut de la chambre. La chambre de combustion est fermée par le bas et par l’arrière avec des feuilles pleines, qui sont découpées selon les dimensions extérieures de la chambre de combustion, mais ne sont pas soudées tant que l’assemblage des pièces internes n’est pas terminé. La chaudière est recouverte par le haut d’une feuille de section nominale.

Dimensions de la chaudière de pyrolyse

Un exemple des dimensions d’une chaudière à pyrolyse

Les chambres de gazéification et de combustion seront séparées par une plaque pleine dont la largeur correspond à la distance interne entre les parois et la longueur est inférieure de 400 mm. Dans la partie arrière de la dalle, une cloison monobloc est soudée verticalement, qui sépare la chambre de chargement sur toute sa hauteur, un trou de 50 mm de large et 400–600 mm de long est découpé au centre le long de la partie horizontale. La cloison en L assemblée n’est pas soudée tant que le montage de l’échangeur de chaleur n’est pas terminé.

Chambre de gazéification de chaudière de pyrolyse

Échangeur de chaleur pour chaudière à pyrolyse

La meilleure configuration pour un échangeur de chaleur de chaudière à pyrolyse maison serait une chemise d’eau pour la chambre inférieure et la cheminée. Ce n’est pas le type le plus efficace, cependant, la production de votre propre échangeur de chaleur en nid d’abeille causera des difficultés inévitables, soit pour trouver des tuyaux de la nuance d’acier correspondante, soit pour souder des pièces différentes..

L’assemblage des pièces de l’échangeur de chaleur est réalisé au stade où le fond, le panneau avant et les deux parois latérales de la chaudière sont soudés. L’accès au soudage est fourni par l’arrière de la chaudière. La première étape consiste à installer le déflecteur supérieur de la chemise. Il s’agit d’une dalle rectangulaire sur la largeur intérieure de la chambre de combustion et inférieure de 200 mm à la profondeur de la chambre de combustion. Sur les côtés de la dalle, retirez deux fragments rectangulaires de 100 mm de large afin que deux saillies d’une longueur de 200 mm restent dans la partie avant de la dalle. La pièce résultante est soudée aux parois et au panneau avant au ras du bord inférieur de l’ouverture de la porte de la chambre de combustion. Dans ce cas, les découpes de la cloison forment des canaux de circulation entre la zone inférieure et les parois latérales de l’échangeur de chaleur.

Échangeur de chaleur de chaudière à pyrolyse

Les parois internes de la chemise sont réalisées le long du bord des canaux d’écoulement, ont la hauteur de la chambre de combustion et sont adjacentes au panneau avant. D’en haut, ils sont recouverts de deux bandes de 100 mm de large.

Échangeur de chaleur de chaudière à pyrolyse

La longueur de l’échangeur de chaleur n’atteint pas la paroi arrière de la chaudière d’environ 200 mm, et d’environ la même distance les canaux latéraux font saillie au-delà de la cloison en forme de L entre les chambres. Lorsqu’il est installé, il ne reste plus qu’à former les doubles parois du conduit de cheminée, découper sa sortie, fixer la paroi arrière de la chaudière et couper les raccords filetés pour le raccordement à la canalisation de chauffage. Le flux de retour est coupé dans l’un des coins inférieurs avant de la chemise, l’alimentation est coupée à n’importe quel point le plus élevé de la chemise de cheminée.

Conception de chaudière à pyrolyse maison

Veuillez noter que la chambre de combustion est délimitée de tous côtés par une chemise d’eau, à l’exception du déflecteur avec la chambre de gazéification. Cela est nécessaire pour transférer la chaleur, ce qui assure la décomposition thermique du carburant. Dans ce cas, tout le signet ne sera pas réchauffé en même temps, mais seulement ses couches adjacentes aux murs chauffés.

Conception de chaudière à pyrolyse maison

Équipement optionel

Malheureusement, les chaudières à pyrolyse ne sont pas non volatiles. En raison du flux inversé des gaz, un flux d’air forcé est nécessaire. Pour les modèles avec une puissance jusqu’à 15 kW, il est réalisé avec un ventilateur soufflant, qui est monté sur la porte inférieure. Dans ce cas, le réapprovisionnement de la charge pendant la combustion est impossible..

Soufflage forcé de la chaudière de pyrolyse

Les chaudières plus puissantes sont équipées d’un ventilateur d’extraction de fumée, qui est installé sur la paroi supérieure du corps à la sortie du conduit de cheminée. Dans le même temps, l’apparition d’un tirage inversé est exclue et la porte de la chambre de gazéification peut être ouverte sans conséquences même pendant la combustion..

Ventilateur d'extraction pour chaudière à pyrolyse

Une attention particulière doit être portée à la température du liquide de refroidissement à l’intérieur de la chemise. Une fois que la chaudière a atteint le mode, elle ne doit pas être inférieure à 60 ° C pour éviter la formation de condensat. Ce problème est résolu en installant une unité de recirculation automatique qui mélange l’eau de l’alimentation au retour. Il nécessite également l’installation d’un groupe de sécurité pour les systèmes de chauffage fermés et d’une pompe de circulation principale.

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