Котлы пиролизные длительного горения

Существует множество разновидностей отопительных котлов. Отмечу, что на сегодняшний день, самыми популярными и высокотехнологичными являются пиролизные котлы длительного горения. Они имеют более вместительную топку в отличие от других котлов, благодаря этому нет необходимости часто закладывать топливо.

В этой статье представлю подробное описание о видах пиролизных котлов, особенностях их эксплуатации и много другой полезной информации.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Особенности конструкции

Основным топливом для пиролизного твердотопливного котла является:

• древесина;
• брикеты;
• щепа;
• древесные отходы.

Очень редко в качестве топлива используется каменный уголь или кокс. Пиролизные котлы комфортны в эксплуатации, отличаются надежностью и большим сроком эксплуатации. Прежде чем купить пиролизный котел нужно изучить возможность выполнения строгих требований по качеству используемого топлива.

В подавляющем большинстве разрешается применять древесину, влажностью не более 20 %. При использовании древесины с большим количеством влаги резко снижается эффективность.

Пиролизный котел работает по принципу сухой перегонки топлива.

При недостатке кислорода, под воздействием высокой температуры, сухая древесина разлагается на твердый остаток и летучую часть (пиролизный газ, который впоследствии смешивается с горячим воздухом).

Эта воздушно-газовая смесь, которая образовалась в процессе пиролиза, является топливом пиролизного котла. Процесс пиролизного сжигания является экзотермическим (сопровождается выделением теплоты).

Происходит он при температурах от 200 до 800 оС и обеспечивает подогрев поступающего в камеру сжигания воздуха. При этом происходит прогрев и подсушивание топлива в камере агрегата, за счет чего минимизируется выход сажи и золы.

При сжигании качественного топлива, КПД пиролизного котла находится на уровне пеллетных котлов и котлов длительного горения и достигает 90 %.

Пиролизные твердотопливные котлы используются как в частных домах и квартирах, так и для отопления производственных помещений.

Пиролизные котлы являются весьма рентабельным видом отопительной техники. Достаточно высокая цена на пиролизный котел покрывается за счет низкого потребления топлива.

В обычном твердотопливном агрегате длительного горения теплоноситель нагревается от тепла, выделяемого при горении топлива, то пиролизные котлы работают по-другому принципу.

При сжигании органического топлива (дров, пеллет, дровяных брикетов и даже угля) при температуре 400-800°С выделяется газ, сжигая который, можно получить намного больше тепла, чем при сжигании топлива.

Процесс газообразования из твердого топлива и последующее сжигание полученного газа называется пиролизом, а агрегаты, использующие такой принцип работы, называются пиролизными, или газогенераторными котлами.

В пиролизном котле присутствуют две камеры, и в обеих осуществляется горение:

• Камера сгорания – сжигаются (обугливаются) дрова или другое топливо.
• Камера дожига – сжигается газ, выделяемый топливом.

В камере сгорания располагается и поджигается топливо. В зону горения подается первичный воздух. При прогреве топлива до определенной температуры начинается газовыделение.

При помощи дымососа газ, вместе с вторичным воздухом, засасывается в камеру дожига (она расположена ниже уровня топлива) и сгорает там, выделяя тепло.

Продукты горения попадают в дымовой тракт (газоход) и поступают в дымоход, проходя через водяную рубашку агрегата и нагревая теплоноситель.

В результате, дрова превращаются в древесный уголь, сгорая практически полностью, а дым очищается от неприятных запахов и угарного газа.

Преимущества и недостатки

Преимущества применения:

• при сгорании дров невозможно получить такую высокую температуру, как в процессе сгорания пиролизного газа (особенно, если дрова содержат много влаги);
• при помощи контроллера управления мы без особых трудностей можем автоматизировать работу пиролизного котла, так как процесс сжигания пиролизного газа легко поддается управлению и регулированию;
• для сжигания дров или угля необходимо гораздо больше вторичного воздуха, чем для сгорания древесного газа. Поэтому при одинаковом объеме вторичного воздуха КПД сгорания древесного газа, длительность и температура горения будут больше;
• выброс вредных веществ пиролизных котлов в атмосферу сведен до минимума, поэтому пиролизный котел – это практически экологически чистый источник тепла;
• твердотопливные котлы пиролизного горения нуждается в очистке от золы крайне редко;
• пиролизные котлы могут работать очень долго(до 15-и часов) на одной закладке дров, при том, что обычные твердотопливные котлы нуждаются в дозагрузке каждые 3-4 часа.

Если же говорить о недостатках такого типа агрегата, то, помимо цены, которая является платой за повышенный КПД, и более сложной конструкции, ведь пиролизные котлы на 30-35% тяжелее обычных, так как металла для их изготовления требуется больше, другие «минусы» несущественны.

Для максимальной эффективности работы влажность дров должна быть не более 20%. Если дрова влажные, при их горении образуется пар, который снижает газовыделение и приводит к отложению дегтя и сажи. В результате, КПД котла падает, и возникает необходимость в его чистке.

Большинство пиролизных агрегатов имеют электронное управление.

Следовательно, возникает необходимость в использовании электричества для работы контроллера, который управляет вентилятором и дымососом.

Пиролизные котлы с естественной тягой существуют, но они требуют очень высокого и мощного дымохода, поэтому такие модели непопулярны.

Необходимость заполнения топки на 50-100% – только в этом случае будет поддерживаться высокий КПД котла.

Пиролизные твердотопливные котлы длительного горения хоть и дороже раза в два от обычного твердотопливного котла, но отличаются возможностью экономного использования топлива с максимальной эффективностью, которая значительно выше чем от сгорания угля и древесины в обычных агрегатах.

Виды пиролизных котлов с водяным контуром

На рынке существует масса моделей, которые можно разделить на группы.

1. Месторасположения камеры, в которой осуществляется дожиг содержимого.

   Большая часть котлов устроена так, что данный отсек расположен снизу. Это более удобно для закладки материала, но после его сгорания зола попадает в камеру, где сгорает образовавшийся газ.

   Это обязывает владельца часто осуществлять чистку оборудования. Верхнее расположение камеры исключает такую необходимость, но имеет ряд недостатков. К основным минусам такой системы можно отнести неудобство размещения дымохода и большее количество материалов для его изготовления.

2. Тип тяги.

   Она может осуществляться как принудительно, так и методом наддува. Котлы, мощность тяги в которых может регулироваться вручную, предполагают устройство усиленного дымохода и не зависят от электропитания. Распространены такие модели мало.

   
   

   Аппараты второго типа снабжены автоматическими системами, которые определяют время поддува. Поддерживание мощности предполагает энергозависимость агрегата, но скорость выхода пиролиза в нем довольно высокая. Данные модели наиболее популярны.

3. Вид горючего.

   При определении возможности использования того или иного вида топлива следует отталкиваться от уровня влажности материала. Если он выше 20%, то первое время работы котла будет потрачено на просушку материала, что влечет снижение КПД устройства.

   Если влажность используемого топлива изначально высокая, то процесс пиролиза будет занимать не более 1/5 всего цикла горения. Это крайне неэффективно и нерационально.

   Высокую стоимость котла окупить будет сложно. Поэтому вывод очевиден: лучший материал для сжигания в пиролизных котлах – это дрова, уголь или брикеты, уровень влажности которых – минимален.

   Каждый из материалов имеет свою продолжительность горения. Время тления определяет качество и равномерность отопления жилого помещения. Оптимальный вариант – это сухая древесина с уровнем влажности не более 10–15%.

На сегодняшний день существует две основных разновидности пиролизных агрегатов, отличающиеся между собой по конструкции.

1. Котлы с принудительной подачей воздуха.

   В первом варианте конструкции котла первичная топочная камера, куда закладывается твердое топливо, располагается над вторичной топкой, где организуется дожигание пиролизных газов. Между камерами установлена специальная форсунка, имеющая прямое сечение и изготовленная из огнеупорного состава, схожего с шамотным кирпичом.

   В этой конструкции воздух в основную топку нагнетается с помощью установленного вентилятора, и попадает частично в топку с твердым топливом, а частично в камеру дожига выделенных газов.

   В этом случае очевидно, что принцип пиролиза нарушается изначально, так как вентилятор создает избыток кислорода вместо его ограничения.

   Но, несмотря на это, происходит эффективное и полное сгорание дров, практически без остатка даже мелкой золы, так как сухая древесина или же продукты на ее основе сгорают до мелкого пепла, а он легко выдувается через форсунку вентилятором в дымоходную трубу.

   Зная особенности этой конструкции, ее можно назвать «прибором верхнего поддува», поскольку воздух, нагнетаемый вентилятором, попадает в основном в верхнюю основную топочную камеру.

   
   

   В связи с этим дрова быстро прогорают, и их приходится достаточно часто добавлять в процессе обогрева дома. Этот принцип работы котла нельзя назвать в полном смысле этого слова пиролизным, хотя продаются подобные приборы довольно часто именно под таким названием.

   Другое дело, если вентилятор, стоящий на выходном патрубке (часто его называют «дымососом») создает движение воздуха, которое обычным механическим способом или с использованием автоматики пропорционально разделяется на первичный и основной – вторичный.

   При этом заслонка первичного воздуха расположена так, что он подается именно в нижнюю часть топливной закладки.

   Тление дров происходит снизу, а выделяемая при этом температура способствует разогреву – в средних слоях закладки, и окончательной сушке – в верхних.

   Основной же поток воздуха будет подаваться только в область форсунки, чтобы окончательный дожиг пиролизных газов с максимальным количеством выделяемого тепла проходил в нижней камере. Вот такой котел с полным основанием можно отнести к пиролизным длительного горения.



2. Котел с подачей воздуха естественным путем.

   В подобной конструкции котла топочная камера для закладки дров располагается в нижней части прибора, а отдел сжигания выделенных топливом пиролизных газов – в верхней области корпуса.

   Вентилятор в этой конструкции не устанавливается, а воздух для растопки котла и дожига пиролизных газов поступает естественным способом через заслонки для первичного и вторичного воздуха.

   В этом варианте расположения камер и дозированной подачи потоков воздуха, процесс пиролиза осуществляется должным образом, так как вместо интенсивного горения, при закрытой заслонке подачи первичного воздуха, в топочной камере происходит тление древесины с выделением большого количества пиролизных газов.

   Однако, в этой конструкции тоже есть своя проблема. И состоит она в том, что чрезвычайно важна правильная отладка процесса горения.

   

   При закрытой полностью заслонке основной камеры в ней снижается температура, а также образование газов. Концентрации и температуры газов становится недостаточно для их полного дожига и верхняя камера превращается в обычный газоотвод.

   Продукты сгорания, поднявшиеся в нее, не догорают, а просто отдают тепло стенкам водяного контура и уходят в дымоход. Эффективность котла при такой работе – резко снижается. Если же заслонку открыть больше чем требуется для создания необходимых для пиролиза условий, то увеличится интенсивность горения в основной топке, что ведет к совершенно не рациональному расходованию топлива и необходимости частых его закладок.

   Чтобы добиться идеальной работы пиролизного котла этой конструкции, необходимо правильно отрегулировать подачу первичного и вторичного воздуха, что сделать достаточно сложно, так как для этого нужно иметь практический опыт.

   Современные модели имеют автоматизированные системы контроля и управления процессами, и при корректной работе автоматики закладки топлива хватает на 12-14 часов работы при максимальной теплоотдаче.

Топливо для пиролизного котла

Исходя из этого, топить котел можно любым видом твердого топлива, но все же каждый вид отличается присущими только ему качествами и свойствами, поэтому будет отличаться и работа котла.

Следовательно, выбор топлива является очень важным процессом.

• Использование обычных дров.

  Дрова для твердотопливных пиролизных котлов должны быть обязательно сухими (допускается использование дров с влажностью не более 20%). От сухости зависит теплоотдача котла.

  Загружая поленья в топку, размещать их нужно плотно друг к другу, а вверху следует оставлять свободное пространство не менее 20 см. Стоит отметить, что можно использовать и неколотые дрова.

  При первой загрузке необходимо использовать приблизительно половину порции дров, остальные помещаются по мере прогорания в котле. Сгорают дрова неравномерно – их необходимо все время аккуратно раскладывать по поверхности топки, при этом не допускать охлаждения твердотопливного пиролизного котла.

  Минусом использования дров есть то, что топку этим видом топлива невозможно автоматизировать. Плюсом же есть тот факт, что это очень экологичный способ отопления помещения.



• Использование торфа.

  При использовании торфа в качестве топлива для твердотопливного пиролизного котла необходимо придерживаться определенных правил. Во-первых, топливник должен всегда быть очищен от золы, а во-вторых, поддувальная дверца должна быть закрытой.

  Торф следует выкладывать на колосниковую решетку. На этот слой для лучшей растопки можно положить немного дров и прикрыть все это еще одним слоем торфа. Затем открыть задвижку дымоотвода и приступать к растопке.

  Во время работы твердотопливного отопительного оборудования необходимо следить за тем, чтобы торф всегда лежал равномерным слоем. Такое расположение торфа обеспечит максимальную теплоотдачу.



• Использование угля.

  Чтобы получить наилучший уровень тепла с помощью угля в качестве топливо, необходимо использовать специальный топливник – шахту с колосниковой решеткой и вертикальными стенками.

  Топливник должен быть достаточно высоким, расстояние между сводом и решеткой должно быть минимум 50 см. Топочные и поддувальные дверцы должны быть сделаны из чугуна, оптимальное расстояние между дверцами – 21 см.

  Кроме того, дверцы рекомендуется строго герметизировать. Следует помнить, что при использовании угля новую порцию топлива стоит подбрасывать только тогда, когда первая хорошо разгорелась. При этом нужно постоянно поддерживать равномерный слой и не допускать прогорания угля до решетки.



• Использование топливных брикетов.

  Сегодня топливные брикеты – это самое оптимальное средство для топки твердотопливных пиролизных котлов. Можно использовать как угольные, так и торфяные брикеты.

  Благодаря использованию брикетов, Вы получите высокую теплотворность, ровный процесс горения (не нужно вмешиваться в сам процесс горения и поправлять слои), высокую плотность горящего слоя, небольшое количество пламени и минимальное количество дыма.

  Также преимуществом есть сгорание брикета без остатка и удобство фасовки брикетов. Топку твердотопливного пиролизного котла ведут до полного сгорания топливных брикетов. Если же остаются несгоревшие брикеты, их используют вторично.

  Размеры стандартной топки котла регламентируют размеры используемого топлива (габариты дров или брикетов). Как правило, для топлива в газогенераторных котлах используются поленья длиной » 400 мм, и диаметром до 200 мм. Размер топливных брикетов – 300х30.

Вместе с дровами или брикетами можно в качестве топлива использовать и опилки. Но брать их следует не больше трети от основной части топлива по объему.

Например, килограмм древесины 20% влажности при сгорании дает тепла эквивалентного 4 кВт-ч, а дрова 50% влажности – всего 2 кВт-ч. Кроме того, что при увеличении содержания влаги в топливе, снижается удельная теплота сгорания, значительно увеличивается расход топлива.

Почему лучше выбирать пиролизный котел и основные правила его эксплуатации

1. Во-первых, во время сгорания дров нельзя достичь такой высокой температуры, как в процессе сгорания газа, полученного из них.
2. Во-вторых, чтобы поддерживать горение газа требуется меньше вторичного воздуха, чем для сжигания дров, соответственно, температура горения будет больше, а вместе с ней и эффективность.
3. В-третьих, процедурой сжигания пиролизного газа проще управлять, таким образом, функционирование газогенераторного котла автоматизирован также, как жидкотопливный или газовый.

Пиролиз происходит при температуре в пределах от 270 – 700 градусов. Этот процесс является экзотермическим, другими словами, он характеризуется выделением тепла, благодаря чему повышается подсушивание и прогрев топлива в котле.

В дальнейшем смешение кислорода с пиролизным газом при значительной температуре приводит к сгоранию последнего, который применяется с целью получения тепловой энергии.

Пиролизный газ активно взаимодействует с углеродом, за счет чего на выходе из котла дымовые газы почти не включают вредных примесей, считаясь, в большей мере, смесью водяного пара и углекислого газа.

Процедура пиролизного горения отличается формированием незначительного количества золы и сажи, именно поэтому это оборудование крайне редко требует очистки.

Преимущества пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром – это экологичность.

Заявленная производителями эффективность лишь на 4 – 10% превышает производительность обычного твердотопливного котла. Очевидно, что выбор должен основываться на учете индивидуальных особенностей отопительной системы и предпочтений хозяев.

Основные признаки качественной модели которую стоит приобрести:

• Хорошие, аккуратные сварные швы и достаточная толщина материала (не менее 4 мм). Тонкий металл в дешевых котлах быстро прогорает и больше подвержен коррозии. Покупать подобные изделия — плохое решение!
• Керамическая форсунка и обшивка камеры сгорания газов (такая модель прослужит дольше). Этот материал обладает отличными огнеупорными свойствами. Следите за тем чтобы применялась именно керамика, как самый надежный материал для этих частей котла.
• Две рабочие камеры с возможностью плавной регулировки подачи воздуха. Две камеры – основной признак эффективной пиролизной модели! Если вам нужны высокопроизводительные и в то же время экономичные котлы длительного горения — выбирайте пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром.
• Теплоноситель контактирует только с дымоходом и камерой сжигания газа. Если этот технический момент не соблюдён, котёл будет терять тепло, так как основная топочная камера имеет более низкую температуру (теплоноситель остывает при контакте).
• Наличие автоматического блока управления и соответствующей гарантии на него. Ремонт этого очень важного для регулировки подачи воздуха узла в некоторых случаях обходится до 50% от общей стоимости оборудования. Отнеситесь серьезно к данной части котла.

Еще несколько советов по выбору котла:

• Необходимую мощность можно рассчитать исходя из площади помещения и степени утепления. Примерно нужно брать 1 вКт на 10 м2, при этом набросить несколько кВт, учитывая еще и функции котла как бойлера. Так, если у вас площадь 80 м2, то подойдет вариант мощностью на 10 кВт, но если площадь 100 м2 и стены не утеплены, то 10 кВт будет мало;
• Размеры топки важны, если вы будете топить дровами, чем она больше, тем большие размеры дров можно будет туда поместить;
• Время горения без дозагрузки обычно указано с учетом топлива отменного качества, так что берите 2/3 от этих данных. Например, при заявлены 10 часах можно рассчитывать на 6;
• Энергонезависимость очень важна для выбора котла на дачу или отдаленное от электричества место, кроме того, это еще и экономия электричества.

Необходимо достаточно точно настраивать устройство. Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций при высокой температуре служит водяной контур агрегата.

Корпус играет роль теплообменника, между его стенками проходит вода. Эта особенность и встроенный змеевик в одной из стенок препятствует созданию запредельной температуры.

При недостаточной температуре воды, прекращается образование пиролизного газа, в топочную камеру подается воздух и котел работает как обычная печь на твердом топливе. Не допускается остывание воды ниже температуры ниже 600 С. В этом случае, процесс горения без кислорода прекращается в любом типе пиролизных котлов.

Для обеспечения малого водяного контура и перехода оборудования в рабочее состояние предусмотрена установка в водяном контуре дополнительной перемычки (байпаса). Регулировка байпаса производится вручную, для контроля над температурой предусмотрена установка датчиков температур.

В реальности может применяться такой вид топливо, как уголь. Предусмотрена переработка горючих бытовых и промышленных отходов. Но это может вызвать неприятные последствия из-за содержания в них высокого содержания полимеров и резины.

Пиролизные котлы выпускаются только одноконтурными и не могут использоваться для подогрева воды. Но, в случае отсутствия природного газа, для создания в здании комфортных условий, данный вид оборудования является лучшим решением проблемы.

Пиролизный котел своими руками

Сделать пиролизный котел своими руками по чертежам, или заказать изготовление у специалистов (что все равно выходит дешевле, чем покупать готовый).

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов.

Вот примерный их список:

• План-схема. Без точного расчета вам вряд ли удастся все правильно сделать. Чертежи не обязательно делать самостоятельно, если у вас нет соответствующих навыков, можно просто скачать его в интернете.
• Сварочный аппарат.
• Машинка для шлифовки.
• Металлические трубы разного диаметра и длинны (120, 130 и 150 сантиметров, диаметром 50, 45 и 6-8 сантиметров ) из труб будет изготовлен и сам каркас котла и дымоход.
• Лист метала для изготовления дверцы.
• Петли и ручки для установки заслонок.

Изготовление пиролизного котла включает в себя такие этапы:

• Изготовление каркаса.

  Каркас пиролизного котла состоит из двух частей кожуха и топки. Делают каркас из двух труб большего и меньшего диаметра. Одну трубу вставляют в другую и сваривают. При этом большая труба выступает в качестве кожуха, а меньшая в качестве топки.

  Дно и верх труб заваривают кругами, вырезанными из металлического листа. Пространство между трубами заполняют теплопроводным агентом.

• Второй этап — это разделение топки надев камеры.

  В одну из них будут загружаться дрова, а во второй догорать газ. В качестве разделителя выступает распределитель воздуха. Это труба самого маленького диаметра на которую наварен лист метала с лопастями.

• Далее в нижней части каркаса — топке необходимо вырезать отверстие-дверцу, саму дверцу выполняем из листа метала. Очень важно, чтобы дверца прилегала как можно плотнее во избежание попадания внутрь котла лишнего воздуха.
• Последним этапом изготовления пиролизного котла будет установка дымохода и выпускного патрубка через который не догоревший газ будет выводится в дымоход и на улицу.

Помимо того, что пиролизный котел необходимо правильно изготовить его необходимо ещё и правильно установить:

• Как правило пиролизный котел устанавливают в отдельном помещении — котельной, это наиболее безопасный вариант.
• Устанавливают пиролизный котел на расстоянии не менее тридцати сантиметров от стен.
• Пол, на котором будет стоять котел должен быть выполнен из негорючих материалов.
• Помещение котельной должно быть оснащено хорошей вентиляцией.
• Дымоход котла нужно хорошо изолировать, что бы избежать выделения продуктов горения в помещение.

Рекомендации:

1. Загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов.
2. Обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты.
3. Для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства.
4. К нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм.
5. Для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие.
6. Загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание.
7. Ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы.
8. Трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла. Количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.
9. Если после первого пуска котла в продуктах горения отсутствует угарный газ, значит, конструкция выполнена точно и функционирует правильно. В дальнейшем следует регулярно контролировать состояние сварных швов котла и своевременно очищать его от накопившейся золы и копоти.

Пиролизный котел из газового баллона

Самодельный пиролизный котел из газового баллона способен работать на самом разнообразном твердом топливе:

• дрова;
• уголь;
• сланец;
• отходы древесного производства.

Пиролизный котел из газового баллона своими руками изготовляется по следующему, не сложному принципу: дрова или иное твердое топливо загружается сверху или сбоку, после поджигается. Необходимо дождаться, чтобы появился огонь, после чего накрыть поршнем, выполняющим роль воздуховода в данной конструкции.

Сверху дополнительно всю конструкцию следует закрыть плотной верхней крышкой с отверстием для трубы.

Оптимальные размеры газового баллона, подходящие для изготовления котла – 50 литров.

Инструменты, которые потребуются для самостоятельного изготовления пиролизного котла:

• сварочный аппарат;
• газовый резак;
• болгарка.

В качестве дополнительных материалов используются металл листовой, полоска из металла и арматура.

Баллон обрезается по верхней его части, которую можно сделать крышкой, если на то будет желание. Для этого достаточно лишь отшлифовать всю конструкцию.

После этого опять же вверху делается отверстие для трубы. Сбоку вырезается загрузочная дверца, которая открывает доступ к топке, куда и помещается топливо.

Дымоход должен иметь различные диаметры, чтобы обеспечить лучшую тягу. Такая хитрость позволит поддерживать стабильный процесс пиролиза на протяжении 8-10 часов, то есть топить печь будет необходимо 1 раз в сутки.

Пиролизный котел из газового баллона имеет решетку, сделанную из арматуры. С помощью нее топливо проваливается вниз, оставляя минимум золы.

Водяные пары, которые могут образовываться в процессе работы котла, конденсируются в вертикальной трубе, в которой имеется специальный кран, называемый шаровым.

Источник: bestpechi.ru

Пиролизный котел: что это значит, его устройство

Конструкция пиролизного котла выглядит следующим образом:

1. Дымоход.
2. Блок управления.
3. Загрузочный бункер.
4. Форсунка.
5. Камера сгорания.
6. Теплообменник.

Отопительный котёл на основе пиролиза представляет собой двухкамерный агрегат — в этом его особенность. Главная химическая реакция в этих камерах:

1. Камера загрузки или газифицирующая камера. Здесь происходит предварительное термическое разложение сырья. Органика под воздействием высоких температур превращается в горючий газ. Для поддержания тления в камеру направляется первичный воздух. Горение при температуре 300—800 °C.

Фото 1. Камера загрузки топлива в пиролизном котле. Внутренняя отделка выполнена шамотным кирпичом.

1. Камера сгорания. После тления выделенный воздух и газ попадают сюда. Здесь образовавшийся газ горит, как обычный природный. Температура в среднем 1200 °C. Именно на этом этапе выделяется очень много тепла, необходимого для отопления. В то же время происходит сильное аэродинамическое сопротивление, поэтому необходима принудительная тяга, роль которой выполняет дымосос.

Два пространства между камерами разделяет колосник, в который загружается топливо. Там оно поджигается и запускается дымосос. Колосник препятствует выходу тепла из верхней камеры загрузки и обеспечивает лёгкий поток первичного воздуха.

Пиролизные топки оснащены переключателями тяги, которые разжигают топливо. Таким образом, в начале розжига котёл функционирует как устройство прямого горения, а после закрытия задвижки переключается на пиролиз.

Виды пиролизных устройств, характеристики

Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:

• Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.

Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.

• Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.

А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:

1. Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
2. Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.

По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:

• Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
• Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.

Как выбрать такой прибор

При выборе агрегата на основе пиролиза обращают внимание на его ключевые характеристики:

Качество корпуса. Раньше корпус топки изготавливали преимущественно из чугуна.

Теперь производители выпускают цельносварной корпус из листового материала.

Главное здесь — его толщина.

Она зависит от мощности котла:

• 15—65 кВт: внутренние конструкции 5 мм, наружные — 4 мм;
• 75—110 кВт: внутренние — 6 мм, внешние — 5 мм;
• 135—195 кВт: внутри — 8 мм, снаружи — 6 мм;
• 200 кВт и более: внутренние составляющие — 10 мм, наружные — 8 мм.

Мощность. Этот показатель зависит от отапливаемой площади. Существует множество методик определения мощности. Самый простой и оптимальный среди них — брать за основу 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой площади.

Специалисты рекомендуют агрегат с 10% запасом мощности. Так, для помещения на 120 метров квадратных подойдёт котёл на 16 кВт. Если площадь территории 160 метров квадратных, мощность устройства должна составлять не менее 18 кВт, и далее по такому же принципу.

Энергоэффективность. Обозначает соотношение полезной теплоты, которая была израсходована, с объёмом затраченного сырья. Этот показатель зависит в основном от топлива. Так, для эффективного прогревания необходимы исключительно сухие расходные материалы.

Впрочем, учитывают также объем загрузочной камеры, которая вмещает дрова до 60—65 см. Кроме этого, обе камеры покрывают специальным слоем керамобетона — он поддерживает подходящую температуру внутри. В результате топливо сжигается более качественно и эффективно.

Стоимость. Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам.

Плюсы использования

• Длительность горения.

После одной закладки такое устройство работает бесперебойно до 12 часов, то есть догружать его приходится в 2 раза реже, чем другие твердотопливные котлы.

Однако все зависит от типа: обычная топка с дровами работает порядка 4 часов, а с верхним горением — в среднем 30 часов на дровах и 5—7 дней на угле.

Такой эффект обеспечивается за счёт регулируемого процесса горения. Во многих современных моделях автоматическое регулирование работы. Длительность горения также зависит от объёма жилой площади, температуры воздуха в помещении и на улице, конструкции агрегата и его мощности.

• КПД 85—90%.

• Полное сгорание сырья.

Меньший расход сырья, реже нужно прочищать газоходы и зольник.

• Экологичность.

В результате тления древесины или подобных видов топлива выделяется в 3 раза меньше вредоносных веществ, чем в иных твердотопливных котлах. К тому же вредоносные выбросы в атмосферу минимизируются под воздействием горячей температуры в верхней камере.

• Экономичность.

Для сжигания подходят даже крупные неколотые дрова. Кроме этого, двухкамерное сжигание снижает избыток воздуха в уходящем газе, что тоже повышает экономию. По сравнению с другими типами твердотопливных котлов экономичность пиролизных агрегатов выше на 5—8%.

Минусы

1. Энергозависимость. Чаще всего такие котлы не могут работать без дымососа. Для принудительной тяги необходима система с генератором. Вентилятор использует электроэнергию в размере не менее 80—100 Вт.
2. Высокая цена. В среднем в 1,5—2 раза дороже других типов.
3. Чувствительность к влажности топлива. Необходима максимальная сухость. Так, при сжигании 1 кг дров с 20% влажностью, сила работы оборудования составит 4 кВт. Если взять 1 кг дров с 50% влажностью, мощность уменьшается в 2 раза и достигает всего 2 кВт.
4. Нестабильная работа агрегата при малых загрузках (ниже 50%), нарастание дёгтя в газоотводе.
5. Большие габариты пиролизного оборудования.
6. Пиролизные котлы исключительно одноконтурные. Чтобы нагреть воду для бытовых потребностей, потребуется отдельный агрегат.
7. Невозможно автоматизировать процесс загрузки топлива — загружается исключительно вручную.

Безопасное использование

Функционирование пиролизного котла подразумевает работу на максимально высоких температурах. Поэтому каждый производитель предъявляет высокие требования к монтажу и эксплуатации оборудования.

Установку проводит специалист, имеющий необходимую компетенцию. Котёл размещается в отдельном помещении с хорошей вентиляцией, на агрегат устанавливается дымоход.

Учитывают также следующие правила эксплуатации:

• При отсутствии достаточной тяги или необходимого теплоносителя котёл нельзя эксплуатировать.
• Загрузку и розжиг оборудования запрещено доверять детям или каким-либо посторонним лицам.
• Температура воды в системе труб, идущих через котёл, не должна превышать 95 °C. Если показатель превышен, пламя в камере агрегата на время ослабляют с помощью песка. Параллельно с этим открывают все возможные заслонки дымохода.
• Котёл сильно нагревается во время работы, поэтому возле него не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы и предметы.
• Модифицировать конструкцию котла и использовать не по назначению категорически запрещено.

Фото пиролизных котлов

Фото 3. Пиролизный котёл, установленный дома. Рядом с ним хранятся дрова для растопки.

Фото 4. Пиролизный котел от производителя Viessmann. Устройство оснащено электронным управлением.

Фото 5. Пиролизный котел с нижним типом загрузки топлива довольно больших размеров.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется работа пиролизного котла, рассказывается, как его топить.

Выводы

Пиролизный котёл — хорошая альтернатива агрегатам прямого горения. Впрочем, некоторые специалисты рекомендуют покупать пиролизное оборудование в качестве резервного источника тепла в комплекте с электро- или газовым котлом. Если все же устанавливать пиролизный в качестве основного генератора тепла, понадобятся грамотная проектировка и высококвалифицированные специалисты для монтажа.

Источник: ogon.guru

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Важно! Контактируя с углеродом, пиролизный или древесный газ практически полностью выгорает, оставляя после себя СО₂ и водяной пар. Количество углекислого газа в этом случае в три раза меньше, чем выделяется при обычном сжигании древесины. Такое качество немаловажно при массовом использовании твердотопливных котлов для отопления жилых помещений.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 ⁰С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 ⁰С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 ⁰С.

На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно КПД котла значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

Устройство и принцип работы котла

Ранее было уже сказано, что котлы этого типа имеют камеры. Топка разделена на газифицирующую камеру, в которую осуществляется загрузка топлива и непосредственно — камера сгорания.

На рисунке схеме показано внутреннее устройство твердотопливного котла пиролизного типа

В первую камеру, куда ограничен приток воздуха, загружается топливо. Котел запускается и работает в обычном режиме. При медленном горении топливо начинает пиролизироваться, выделяется древесный газ, который поступает уже во вторую часть топки, в камеру сгорания. С этого момента твердотопливный котел выходит в рабочий режим. Теперь начинается процессы, которые в корне отличают пиролизный тип горения, твердотопливные отопительные котлы длительного горения от процесса прямого сжигания и от традиционных котлов.

В первой камере потери тепла минимизируются. Обычно в моделях твердотопливных котлов длительного горения пространство между первой и второй камерой заполняют колосники, на которые укладывается топливо.

На заметку: уже здесь можно обнаружить первое существенное отличие конструкции пиролизных котлов от обычных, твердотопливных котлов. Первичный воздух поступает в камеру сверху, поэтому топливо начинает медленно гореть сверху вниз. Действует так называемый принцип верхнего дутья. Тяга в первой камере принудительная.

Вторая часть топки — камера сгорания, куда поступает горючий древесный газ. Камера наполняется вторичным, разогретым воздухом. Здесь уже действует принцип двойного дутья.

После выхода котла на нормальный, рабочий режим, доступ воздуха в первую камеру существенно ограничивается. Процесс горения практически прекращается, переходя в состояние тления. Топливо прогорает постепенно. Каждый предыдущий слой топлива в процесс тления постепенно задействует последующий слой. Медленное тление сопровождается постоянным выделением древесного газа. За счет этого процесса, твердотопливные пиролизные котлы еще принято называть котлами длительного горения.

Для справки: при правильных тепловых расчетах одной загрузки топлива может хватить на 12 часов нормальной работы котла. В поддерживающем режиме пиролизные котлы могут работать длительное время без участия человека. В некоторых моделях этот показатель составляет 24-48 часов.

Во второй, основной камере сгорания горит только древесный газ, который при контакте с вторичным воздухом (нагретый до t 300⁰ С) дает огромное количество тепловой энергии. Только сейчас тепловая энергия вступает в работу, нагревая теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике. Т.е в конструкции твердотопливных котлов пиролизного типа подогрев теплоносителя осуществляется не за счет прямого горения твердого топлива, а уже за счет сжигания вторичного продукта горения – пиролизного газа, горючего газообразного вещества. В этом и есть основное отличие котлов данного типа от твердотопливных котлов других видов.

Преимущества газогенераторных котлов

Имея представление о том, как устроен твердотопливный пиролизный котел, какой принцип действия лежит в основе этого нагревательного прибора, можно решить для себя определенные выводы. Стоит ли ставить у себя дома такой агрегат, насколько работа твердотопливного котла длительного горения будет оправдана и эффективна для домашней системы отопления. Здесь важно учесть те преимущества, которыми обладают пиролизные котлы, а именно:

• высокий КПД, до 85%, в сравнении с отопительными котлами на твердом топливе других видов;
• большая загрузочная камера (соотношение полезного объема к мощности котла самое значительное);
• простота и удобство очистки камеры сгорания (чистка нерегулярна);
• стальной жароустойчивый теплообменник;
• экологически чистый процесс горения (отсутствие вредных для здоровья продуктов горения);
• широкий выбор топливного ресурса;
• экономичный расход топлива;
• автоматизация процесса регулировки работы котла.

На некоторых пунктах следует остановиться подробнее.

Экология является важнейшим фактором, на который обращается внимание во время эксплуатации твердотопливных котлов. Пиролизные котлы в этом плане просто подарок для хозяина дома. В процессе горения топлива вместо дыма и гари выделяется углекислый газ и водяной пар, вещества без запаха и цвета. Количество недогоревших частиц органического топлива в данном случае сведено к минимуму. Благодаря пиролизу котлы этого типа могут работать практически на любом органическом топливе.

Минимальное количество сажи и копоти, скопившейся внизу камеры сгорания, легко удаляется во время чистки котла.

На заметку: Отходы деревообработки и швейного производства могут использоваться в качестве топлива. Здесь уместно говорить об использовании в качестве топлива вторичного сырья. Одновременно с обогревом в котлах пиролизного типа осуществляется утилизация отдходов. Такие котлы, как правило, ставят на предприятиях деревообрабатывающей отрасли, используют в швейном и кожевенном производстве.

Большая загрузочная камера позволяет загрузить в котел за один раз значительное количество топлива. У пиролизных котлов среди всех твердотопливных котлов самое высокое значение соотношения полезного объема к мощности котла. Другими словами, чем больше загрузили топлива, тем дольше котел работает без вашего участия. На этом строиться и рецепт высокой эффективности отопительных приборов этого типа.

В таблице приведены технологические параметры пиролизных твердотопливных котлов различной мощности

Номинальная мощность	кВт	15	18	25	30	40	50	65	98	130	150
КПД	%	85
L/D поленьев, не больше	см	38 х 15	40×15	41 х 15	45 х 15	45×15	70 х 15	72×15	90 х 20	90×20	95х25
Загрузка топливом, max	кг	20	22	24	30	50	62	75	170	185	200
Рабочий цикл min	час	8-12
Давление воды, max	Бар	1,5
Уровень шума max	дБ	8

В отличие от других моделей, которые очень трудно поддаются регулировке в силу своей инертности, пиролизные котлы наоборот, прекрасно поддаются управлению. Наличие на новых моделях автоматики обеспечивает практически полную автономность твердотопливных котлов длительного горения.

Недостатки газогенераторных котлов

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения настолько практичен и выгоден, что говорить о наличии недостатков для данной отопительной техники, только занимать время.

Единственным существенным недостатком подобной техники — высокая стоимость оборудования. Несмотря на то, что котлы имеют высокую рентабельность и окупятся в процессе эксплуатации, первоначально придется вложить довольно крупные средства.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является существенные технологические ограничения по влажности топлива. Пиролиз возможен только с сухим и подготовленным топливом.

На заметку: если дрова или пеллеты имеют влажность более 20%, ваш газогенератор останется холодным. После подачи первичного воздуха, слабое пламя просто потухнет.

Большая часть моделей пиролизных агрегатов для промышленного использования, работают на принудительной тяге. Здесь уместно говорить о необходимости постоянного электроснабжения нагнетательных насосов.

Горение в первой камере нагревательного прибора пиролизного типа может исчезнуть ввиду низкой температуры теплоносителя, циркулирующего по контуру отопления. При отоплении больших помещений нередко возникают ситуации, когда обратный поступает остывший теплоноситель. Для предотвращения внеплановой остановки аппарата во время подключения часто используется дополнительный контур с подмесом, через трехходовый клапан. Можно обойтись установкой байпаса — обходной трубы.

Использование котлов в быту

В результате знакомства с агрегатами пиролизного типа, было уже сказано о том, где и как может использоваться оборудование этого вида. Идеальным местом для твердотопливного прибора станет деревообрабатывающее производство, мебельные и целлюлозно-бумажные предприятия. Одним словом объекты, где постоянно, в огромных количествах имеются отходы промышленной древесины.

Если возникло желание оборудовать домашнее автономное отопление на базе пиролизного котла, вам следует подумать о дровяном складе. Одновременно с этим придется все дрова предварительно подвергать дополнительной сушке. Решить задачу быстрее и проще поможет пеллетный котел.

Отопительное оборудование этого типа аналогично по конструкции и устройству пиролизным агрегатам длительного горения. Единственное отличие, в качестве топлива используется горючие гранулы или пеллеты, продукты вторичной обработки древесных и органических отходов производства.

Практически все модели оснащены приспособление автоматизированной подачи, что значительно облегчает процесс загрузки топочной камеры. Компактные размеры, которые имеют пеллетные аппараты, позволяют их легко устанавливать в частных домах.

Грамотное подключение, заготовка топлива и соблюдение эксплуатационных требований, делают твердотопливные газогенераторы эффективным и удобным источником тепла.

Источник: ZnatokTepla.ru