Caldeira de pirólise faça você mesmo: dispositivo, diagramas, princípio de funcionamento

O termo “pirólise” refere-se a um processo no qual ocorre a combustão lenta de combustível sólido para produzir um meio gasoso.Apesar do nome “professorial” da estrutura, fazer uma caldeira de pirólise com as próprias mãos é relativamente fácil e os produtos caseiros são bastante comuns na prática.

A explicação para isso é simples - uma caldeira geradora de gás a lenha é mais fácil de manter, muitas vezes mais eficiente e econômica do que outros equipamentos similares. Vamos descobrir juntos como funciona esse equipamento e o que é necessário para fazê-lo.

Princípio de funcionamento das caldeiras de pirólise

Caldeiras para sistemas de aquecimento, onde são utilizados materiais combustíveis sólidos como combustível, além dos clássicos, também pertencem a estruturas de pirólise. Geralmente são chamadas de caldeiras geradoras de gás.

Para entender melhor o princípio de funcionamento de uma caldeira de pirólise doméstica, é lógico considerar cuidadosamente o projeto de tal equipamento. Comecemos pelas características da fornalha como parte principal da estrutura de aquecimento. Essencialmente, a área de trabalho da câmara de combustível das caldeiras de pirólise é dividida em duas câmaras separadas.

Projeto seccional de uma caldeira de pirólise: 1 – câmara de carga (passiva), onde ocorre o processo de pirólise (combustão incompleta); 2 – câmara de combustão de gás (ativa) formada durante a pirólise

Uma dessas câmaras é carregada com combustível sólido – lenha, pellets, briquetes, etc. Lá, o processo primário de combustão de combustível sólido começa com um suprimento limitado de ar. Neste estado, o combustível não queima, mas arde.Os gases liberados durante a combustão lenta entram em outra área da câmara - a ativa, onde, com maior suprimento de ar, queimam intensamente.

Tecnicamente, tal processo de combustão é implementado de forma simples. As sub-regiões da câmara comum são simplesmente separadas por uma grelha e um bocal. A parte superior da câmara é uma fornalha passiva, a parte inferior da câmara é uma fornalha ativa. Neste caso, deve-se levar em consideração a característica do projeto - o fornecimento de ar superior para a câmara de combustível (jato superior).

Na verdade, é isso que distingue o projeto de uma caldeira geradora de gás do clássico projeto de câmara única, onde é utilizada alimentação inferior.

O design clássico de uma bomba de ar (muitas vezes chamada de ventilador, mas tecnicamente este é um nome impróprio), que é usada no circuito da caldeira de pirólise. Esta é uma parte importante que garante a eficiência do equipamento.

Tecnologicamente, a organização da tiragem forçada também é uma característica do projeto das caldeiras de pirólise. O design da fornalha de dois estágios aumentou a resistência aerodinâmica. Portanto, não há como prescindir da instalação de uma bomba de ar.

Como funciona uma caldeira na prática?

É conveniente considerar passo a passo a aplicação prática do equipamento:

1. Carregar lenha - colocar a zona superior da câmara na grelha.
2. Acenda o combustível e ligue a bomba de fumaça.
3. Formação de gás de madeira a uma temperatura de 250-850 °C.
4. Transição do gás de lenha para a área inferior da fornalha.
5. Combustão de gás de madeira com fornecimento adicional de ar.

Em seguida, o calor obtido na região inferior da câmara de combustível é utilizado para aquecer o líquido refrigerante. O refrigerante pode ser água ou ar.

1 – câmera ativa; 2 – entrada de água; 3 – ar secundário; 4 – chaminé; 5 – tubo de saída; 6 – válvula borboleta; 7 – saída de água; 8, 9 – sensores; 10 – termostato; 11 – porta passiva da câmara; 12 – ar primário; 13 – câmara passiva; 14 – bomba de ar; 15 – circuito trocador de calor; 16 – bico; 17 – porta da câmara ativa

Se você prestar atenção a todos os projetos existentes de caldeiras domésticas que operam com combustível sólido, a principal alternativa a uma caldeira de pirólise é o projeto de design tradicional.

Esta é uma versão semelhante de uma caldeira a lenha, onde existe uma fornalha indivisa e funciona o princípio de menor fornecimento de ar para a câmara de combustão. Mas tal sistema é considerado menos eficiente e antieconômico devido à rápida combustão do combustível.

Uma caldeira de pirólise é capaz de fornecer uma eficiência de 85-95% com carga de 100%. No entanto, a eficiência cai drasticamente se a carga for inferior a 50%. É por isso que os fabricantes de equipamentos de pirólise recomendam que os usuários operem o equipamento com carga máxima.

Uma abordagem semelhante também é válida para estruturas caseiras, desde que cumpram integralmente o esquema clássico de pirólise e os requisitos operacionais.

Para a “pirólise”, os requisitos operacionais, deve-se notar, são bastante rigorosos:

• equipamento obrigatório com bomba de ar;
• o teor de umidade permitido do combustível não é superior a 25-35%;
• a carga do equipamento não é inferior a 50%;
• a temperatura do líquido refrigerante de retorno não é inferior a 60 °C;
• carregando apenas com grandes matrizes de combustível.

Deve-se notar também que é caro sistemas de pirólise produção industrial. É provavelmente por isso que a opção faça você mesmo é tão popular.

Caldeira de pirólise caseira

Como regra, ao fabricar esse equipamento de aquecimento com suas próprias mãos, toma-se como base o popular esquema de Belyaev. Isso não quer dizer que se trate de uma solução simples que permite fazer um aquecedor sem problemas. Mas, talvez, uma daquelas soluções que realmente podem ser implementadas.

Diagrama tridimensional de uma caldeira de pirólise para produção DIY. Esta é uma das variações simples do circuito que pode ser feita de forma independente em casa.

Para produzir equipamentos de acordo com este esquema, o mestre precisará de:

• tubo metálico (d = 32; 57; 159 mm);
• tubo perfilado (s = 60x30; 80x40; 20x20 mm);
• tira de aço (20x4; 30x4; 80x5 mm);
• tijolo refratário;
• uma chapa metálica;
• bomba de ar;
• sensor de temperatura.

Você também precisa ter um conjunto completo de ferramentas de encanamento, além de uma máquina de solda (e habilidades de soldagem, respectivamente). O trabalho de fazer uma caldeira de pirólise com as próprias mãos claramente não é algo que você possa fazer sozinho. É necessário pelo menos um assistente.

Em primeiro lugar, de acordo com o esquema escolhido, é necessário preparar as partes em chapa da estrutura. Recomenda-se preparar painéis de chapa cortando-os no tamanho certo com equipamento profissional de precisão.

O uso de ferramentas manuais como “esmerilhadeiras” para corte também requer algumas habilidades de trabalho e conformidade com os regulamentos de segurança durante a operação, mas não garante a precisão do corte, o que afeta posteriormente a qualidade da soldagem. Este ponto deve ser levado em consideração. Uma solução razoável para cortar chapas metálicas é encomendá-las em uma oficina mecânica.

Montagem de partes internas de equipamentos

É necessário fazer uma câmara de combustível a partir de uma parte das chapas metálicas.Para fazer isso, um material compatível com os parâmetros do circuito é conectado e soldado. O resultado deverá ser uma estrutura de duas câmaras, que deverá ser complementada com dutos de ar.

Esses elementos da câmara de combustível são feitos de um canal de metal ou um tubo perfilado é usado para fabricação. Os furos são perfurados em toda a área da parte frontal do duto de ar.

Canais de ar dentro da câmara de combustão. O ar é fornecido através desses canais por meio de uma bomba de ar. Para distribuir o fluxo de ar uniformemente ao longo de todo o comprimento do canal, são feitos furos

Abaixo do nível, na área da câmara de combustão ativa, na parede localizada transversalmente aos dutos de ar, está embutido um tubo metálico (fornecimento de ar secundário). Em seguida, começa o trabalho com as tubulações, já que chegou a vez de montar o trocador de calor tubular.

Esta parte do sistema de pirólise é feita de tubos metálicos d=57 mm:

1. Pegue duas folhas de metal de acordo com o tamanho do desenho e faça marcações.
2. Com base nas marcações de localização dos tubos, são feitos furos d = 60 mm na chapa.
3. Os tubos d=57 mm são cortados no comprimento certo.
4. As extremidades dos tubos são inseridas nos orifícios de uma folha e escaldadas.
5. Repita a operação com outra folha.

A saída deve ser um trocador de calor acabado, que é fixado ao corpo da caldeira conforme indicado no diagrama.

Um exemplo de fabricação de um trocador de calor a partir de duas chapas de aço e tubos cortados sob medida. Isso requer soldagem de alta qualidade para que no futuro não haja problemas durante o funcionamento da caldeira.

Uma válvula borboleta é instalada próxima ao trocador de calor (no nível superior). Esta peça é dotada de alça e também soldada à estrutura.A parte final do corpo do acelerador é coberta por um pedaço de folha com um cano para a chaminé.

A seguir, resta soldar o painel frontal da câmara de combustível com janelas para as portas sob cada uma das duas seções e um módulo para a bomba de ar.

Trocador de calor instalado e parte da estrutura da válvula borboleta. Variante do mecanismo de ajuste em forma de alavanca manual com capacidade de fixar o amortecedor em qualquer posição

Antes de instalar o painel frontal, o interior das câmaras de combustão deve ser reforçado com tijolos refratários. Este material é cortado no tamanho certo, parte dele em ângulo. O tijolo é retificado e ajustado ao local onde será colocado.

Ambas as seções de trabalho da câmara de combustível da caldeira são tratadas com tijolos refratários. Ao mesmo tempo, as áreas dos amortecedores dos tubos de saída (alimentação) de ar são cuidadosamente revestidas. Após o assentamento do tijolo, é instalado o painel frontal.

Um exemplo de colocação de tijolos refratários no interior de uma câmara de combustível. O forro de tijolo protege as paredes da câmara da caldeira de pirólise de possíveis queimaduras durante a operação de longo prazo

Na verdade, a montagem principal da caldeira de pirólise nesta fase pode ser considerada completa. A estrutura montada deve ser processada - remover incrustações da soldagem, limpar as soldas, endireitar se houver pequenas irregularidades em algum lugar.

A próxima etapa é encerrar a estrutura montada em uma caixa lacrada. Esta parte da estrutura também é feita de chapas metálicas. No entanto, a crimpagem é necessária primeiro.

Teste e montagem final da estrutura

A estrutura montada deve ser testada. Ações obrigatórias - verificar a estanqueidade da área da caldeira por onde deve circular o refrigerante.Para realizar o teste de pressão do trocador de calor, tampões são instalados temporariamente nos tubos de alimentação e retorno do líquido refrigerante.

Então o trocador de calor é preenchido com água. É aconselhável utilizar água quente da rede de aquecimento ou abastecimento de água quente para poder verificar as soldaduras em condições de dilatação térmica do metal.

A parte frontal da estrutura quase acabada com escapamentos para fornecimento de ar ao interior das câmaras de trabalho. As janelas das seções da câmara de combustível ainda não possuem portas. Esta estrutura será revestida com placas de casco

Desde que não haja vazamentos nas costuras do trocador de calor, a água é drenada e passam a emoldurar a estrutura da caldeira de pirólise com painéis metálicos externos. Também nesta fase são fabricadas e penduradas as portas das janelas das secções da câmara de combustão.

As portas de uma unidade de pirólise requerem um projeto que leve em consideração as condições operacionais de alta temperatura. Portanto, esses elementos estruturais são geralmente feitos (ou usados ​​​​prontos) de ferro fundido com reforço adicional de temperatura com tijolos refratários.

Um exemplo de desenho de porta de uma das seções da câmara de combustível de uma caldeira de pirólise. Para aumentar a proteção contra os efeitos das altas temperaturas durante o processo de combustão, além do metal, são utilizados tijolos refratários.

A última etapa é a instalação de uma caldeira de pirólise no local de seu futuro funcionamento. A estrutura é instalada sobre uma fundação ou laje de concreto. Recomenda-se manter a altura da fundação (laje) em relação ao nível do solo em um tamanho não inferior a 100 mm.

Após a instalação e nivelamento, a parte inferior da caldeira é fixada à fundação. Resta apenas ligar o tubo da chaminé, instalar a bomba de ar e ligar as linhas de alimentação/saída do líquido refrigerante.

A caldeira de pirólise está totalmente encerrada numa caixa metálica e pronta para instalação no local de trabalho. Ganchos de canto são soldados ao corpo como elementos de fixação de suporte

Fazer você mesmo uma estrutura de caldeira de pirólise é um trabalho que requer um investimento significativo de esforço. É claro que não se pode prescindir de custos indiretos em termos de recursos financeiros.

É possível que o custo de aquisição de materiais e utilização de serviços de terceiros seja inferior ao custo dos equipamentos fabricados industrialmente. No entanto, a diferença provavelmente não será tão significativa. Mas a questão principal não é o dinheiro.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Sobre a produção independente de uma caldeira de pirólise:

Tecnicamente, a produção independente de caldeiras de pirólise sem a base adequada é um processo extremamente complexo. Também são necessárias habilidades profissionais no trabalho com metal, uma compreensão clara dos esquemas de engenharia e das sutilezas tecnológicas da fabricação de equipamentos de caldeiras. Sem tudo isso, você nem deveria começar a trabalhar.

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