Принцип работы пиролизного котла

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла длительного горения

В данной статье рассмотрим, что такое пиролизные котлы, их недостатки и преимущества.

Пиролизные твердотопливные котлы — схема, принцип работы, достоинства и недостатки

Пиролиз – это химический процесс разложения древесины на древесный уголь и газ, при котором выделяется большое количество энергии в виде тепла. Такой процесс возможен при высокой температуре (200…800°С) и ограниченным содержанием кислорода.

Пиролизные котлы – это котлы, которые предназначены для отопления помещений, основной принцип их работы основан на выделении пиролизного газа и его сжигании, фото 1.

Фото 1. Пиролизные котлы

Топливом для пиролизных котлов могут быть (фото 2.):

  • дрова (оптимальный размер не более 450×250 мм (длина × толщина);
  • брикеты;
  • опилки, измельченные ветки;
  • пеллеты;
  • кокс;
  • уголь;
  • торф.

Фото 2. Пиролизные котлы используют различное твердое топливо

Наиболее эффективным видом топлива является древесина, которая выделяет максимальное количество пиролизного газа. Для эффективной работы пиролизных котлов следует применять дрова толщиной не менее 70…100 мм. Также в комплексе с дровами можно использовать опилки и пеллеты (до 25%). Только на опилках или измельченных ветках и древесине пиролизные котлы не работают, или работают с очень низким КПД.

Принцип работы пиролизных котлов

Оборудование, которое позволяет получить газ вследствие пиролиза древесины, называется газогенератором. В замкнутой емкости, которая называется реактором или топливная камера помещаются дрова, фото 3.

Дрова поджигают с помощью спичек или других средств (этап 1). Вначале дрова начинают гореть как в обычном котле, а далее при достижении температуры 200…800°С задвижка подачи воздуха в камеру сгорания прикрывается и тогда начинает происходить процесс пиролиза древесины. В процессе разложения происходит выделения древесного газа (пиролизного газа), который отводится с помощью отводной трубы (этап 2). Химический процесс пиролиза происходит с выделением теплоты (экзотермия).

В трубке данные газы конденсируются и подаются в камеру сгорания (дожига), где смешивается с вторичным воздухом и затем сжигаются (этап 3). Температура в котле регулируется автоматически с помощью автозадвижки, которая обеспечивает подачу нужного количества воздуха и пиролизного газа в камеру дожига. В камере дожига температура горения пиролизного газа может достигать 110…1200°С.

Фото 3. Принцип работы пиролизных котлов

При сгорании газа выделяется тепло, которое проходит через теплообменник, нагревая тем самым воду в системе, а продукты сгорания выходят через дымоход (этап 4).

Производители пиролизных котлов заявляют, что КПД таких котлов достигает 85…89%. Тут надо отметить, что такая эффективность использования котла достигается только за счет оптимального качества дров – в этом случае дрова должны быть максимально сухими. Приведем данные для наглядности, как влияет влажность дров на получения количества теплоты (энергии):

  • сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
  • сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Высокая влажность дров приводит к интенсивному выделению водяного пара, который перемешиваясь с пиролизным газом уменьшает концентрацию горючего, и тем самым снижает мощность горения.

Еще одной отличительной особенностью таких котлов является взаимодействие пиролизного газа и продуктов сгорания, т.е. с углеродом содержащимся в их составе. Такое взаимодействие значительно обезвреживает выброс вредных веществ.

Температура воды обратной трубы, которая поступает в котел должна быть не меньше 50…60°С. Снижение температуры воды, которая поступает в котел приводит к образованию конденсата на оборудовании котла и интенсивному процессу коррозии, что снижает долговечность эксплуатации котла, изготовленного из стали. Внутренняя толщина стальных стенок котла должна быть не менее 4…5 мм.

Конструкция твёрдотопливных пиролизных котлов

В наше время производят очень большое количество пиролизных котлов различной конструкции, но принцип действия их одинаковый, и основные узлы и детали содержатся в каждом из видов такого котла, фото 4.

Фото 4. Примеры конструкции пиролизных котлов длительного горения

Твердотопливный пиролизный котел состоит из двух основных камер:

  • топки загрузки (газогенераторная камера);
  • топки сгорания (камера сгорания газа).

В топке загрузки происходит процесс пиролиза дров. В топке сгорания происходит горение газа, который выделился из древесины вследствие пиролиза.

В зависимости от места расположения камеры сгорания различают котлы с:

Наиболее распространенные котлы с верхней топкой сгорания.

Рассмотрим кратко основные достоинства и недостатки котлов с нижней и верхней топкой (камерой сгорания):

Достоинства и недостатки котлов с нижней и верхней топкой

Пиролизные котлы в зависимости от типа тяги разделяются на:

  • с естественной тягой;
  • с принудительной тягой.

Естественная тяга обеспечивается за счет длинного (высокого) дымохода. Котел с принудительной тягой оборудован вентилятором или дымососом, которые работают от электрической сети переменного тока напряжением 220 В. Котел с принудительной вентиляцией более эффективный, но зависит от наличия электричества.

Теперь рассмотрим кратко недостатки и преимущества котлов с принудительной и естественной тягой:

Недостатки и преимущества котлов с принудительной и естественной тягой

Пиролизные котлы длительного горения дорогой комплектации оборудованы программатором, с помощью которого выставляется требуемый режим отопления. Автоматизация процесса горения заключается в регулировании работы циркуляционного насоса и вытяжного вентилятора.

Корпус котла изготовлен из стали или чугуна. Чугунные котлы (например «DAMAT PYRO») более надежные и долговечные, потому что не так быстро прогорают и подвергаются коррозии.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Достоинства:
  • получение дополнительного тепла из-за сгорания газа, который выделяется при пиролизе древесины. При сгорании дров выделяется значительно меньше тепловой энергии, чем при сгорании пиролизного газа. Для горения газа затрачивается меньшее количество воздуха, чем при сжигании дров в обычном котле;
  • при сжигании не образуется сажа или образуется в очень малом количестве. Пиролизные котлы вследствие сгорания древесины и других видов топлива выделяют в 3 раза меньше вредных веществ и компонентов, чем традиционные твердотопливные котлы;
  • дрова сжигаются полностью, что означает получения очень маленького количества пепла в виде пыли по сравнению с обычным сгоранием дров;
  • высокое значение КПД (до 85…89%);
  • длительная работа котла (время между загрузками составляет 8…12 часов и более) и зависит от температуры окружающей среды, размера жилой площади, мощности и конструкции котла;
  • возможность регулировки мощности котла, в приделах 30…100%. Процессом сгорания пиролизного газа легче управлять, чем процессом сжигании дров или другого вида топлива в обычном котле;
  • в некоторых модификациях таких котлов можно сжигать резину и полимерные изделия с минимальным выбросом в атмосферу вредных веществ и соединений.
Недостатки:
  • зависимость от электричества. Вентилятор потребляет энергию в размере 80…100 Вт. Для обеспечения бесперебойной и надежной работы пиролизного котла с принудительной тягой применяют систему оборудованной генератором невысокой мощности;
  • большие габариты котлов;
  • высокое требование к влажности дров;
  • пиролизные котлы производятся только одноконтурными. Для обогрева воды следует дополнительно устанавливать отдельно стоящее оборудование;
  • высокая стоимость котла (примерно, в 1,5…2 раза выше стоимости традиционных котлов).

На рынке пиролизные котлы представлены такими фирмами-производителями: отечественные «Мотор Сич», «Буржуй-К», «Стс» и иностранные VIESSMANN, DAKON, ATMOS, OPOP, OLYMP и др.

Источник: gidproekt.com

Что такое пиролизный котел длительного горения

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Читайте также:  Гараж из поликарбоната

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

  1. В закрытый резервуар (реактор) загружается определенный объем измельченной древесины или опилки.
  2. Металлический сосуд нагревается снаружи до 500…900 °C, сквозь фурмы (дутьевые отверстия) ограниченно подается воздух.
  3. Дерево тлеет и разлагается на составляющие – водород, метан, угарный газ, водяной пар, углекислый газ. По окончании реакции на дне остается немного золы.
  4. Полученная газовая смесь охлаждается, очищается, потом закачивается в баллоны для дальнейшего использования.

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Отметим, что любой процесс сжигания твердого топлива сопровождается выделением древесного газа, даже в костре (смотрим фото). Подробнее пиролиз описывается в другой нашей публикации.

2 типа газогенераторных котлов

Принцип работы обоих агрегатов одинаков, только сжигание организовано по-разному. В любом пиролизном котле имеется 2 камеры:

  • топливник, где происходит горение, разложение дров с выделением горючих газов;
  • вторичная камера, где топочные газы сгорают, выделяя дополнительное тепло.

То есть, принцип действия пиролизного котла основан на раздельном сжигании топлива. Древесина горит, отдает тепло и нагревает верхние слои, отчего выделяется угарный газ и водород. Смесь поступает во вторичную камеру и сгорает благодаря отдельной подаче воздуха.

Для более понятного описания дровяных и угольных теплогенераторов мы решили воспользоваться классификацией известной чешской фирмы Atmos, которая более 10 лет производит двухкамерные отопители. Итак, котлы делятся на 2 группы:

  1. Обычные пиролизные. Здесь раздельная подача воздуха организована за счет естественной тяги дымохода.
  2. Газифицирующие модели с принудительным наддувом с помощью вентилятора (или дымососа), оборудованные автоматикой.

Рассмотрим каждую разновидность отдельно, используя в качестве примеров котлы «Атмос».

Принцип работы пиролизного агрегата

Для описания возьмем маломощную модель Atmos DC15E максимальной производительностью 15 кВт. Изнутри котел пиролизный выглядит так (ориентируемся по чертежу):

  • сферические корпусы обеих камер сварены из стали толщиной 6—8 мм, верхняя – это топливный бункер, нижняя – камера догорания;
  • изнутри стенки защищены огнеупорной оболочкой из керамики (футеровкой);
  • из верхней топки в нижний отсек ведет газоход, чей размер ограничивается соплом керамической форсунки;
  • подвижная колосниковая решетка встроена в проходное сечение форсунки;
  • сзади к камерам подведены отдельные воздушные каналы, поступление воздуха регулируется механическим термостатом (цепным регулятором тяги) и ручной заслонкой;
  • внутренний корпус окружен водяной рубашкой из металла 3 мм, обшитой слоем утеплителя и внешней облицовкой;
  • на случай перегрева внутрь рубашки вмонтирован змеевик – водяной контур аварийного охлаждения котла, штуцеры выведены на верхнюю панель;
  • на задней стенке располагаются патрубки подключения к системе отопления и дымоходу;
  • роль зольника играет вторичная камера дожига, где размещен защитный керамический элемент, показанный ниже на фото.

Слева на фото топливный бункер с форсункой, справа – вторичная камера дожига

Примечание. Устройство пиролизных теплогенераторов других европейских производителей (например, Buderus, Viessmann) практически не отличается от конструкции «Атмосов», хотя последние заметно дешевле.

Схема работы твердотопливного котла DC15E следующая. Крупные поленья закладываются в топку и разжигаются, первичный воздух идет через заслонку в задней стенке. Дальнейшие процессы:

  1. Дрова сжигаются в режиме интенсивного либо среднего горения. Начинается реакция пиролиза, дым вместе с топочными газами движется в нижнюю камеру, минуя сопло форсунки.
  2. Доля выделенного тепла расходуется на поддержку пиролизного процесса, другая часть передается теплоносителю.
  3. Благодаря подаче вторичного воздуха горючие газы дожигаются в нижнем отсеке, выделяют тепло, которое передается стенкам водяной рубашки.
  4. Естественная тяга увлекает продукты горения в дымовую трубу.
  5. После прогорания топливной закладки срабатывает котловой термостат, отключающий циркуляционный насос отопления.

Схема подключения аварийного контура охлаждения к водопроводу через клапан теплового сброса

  • В случае перегрева в работу включается водяной контур, подключенный к водопроводу (не к сети ГВС, как можно подумать). Подачей холодной воды занимается клапан теплового сброса, реагирующий на сигнал температурного датчика.
  • При полноценной работе температура в топливнике достигает 800 градусов, агрегат выходит на максимальный КПД 83% (заявлен производителем). Если «прижать» воздух заслонкой и перевести котел в режим длительного горения, эффективность упадет до 71%.

    Причина – уменьшение количества теплоты от прямого сжигания дров, снижение температуры, замедление пиролиза. Внешний вид и конструкция отопителя представлена на видео:

    Источник: otivent.com

    Принцип работы пиролизного котла

    Сжигание топлива в классических твердотопливных котлах – это хорошая альтернатива применению для отопления дома традиционных энергоносителей, таких как природный газ или электричество. Но данные устройства не полностью используют энергию горения дров. При работе обычного котла выделяющийся при высокой температуре из топлива газ просто уходит наружу вместе с продуктами горения. Принцип работы пиролизного котла позволяет использовать этот газ, тем самым увеличивая КПД агрегата и длительность интервала между загрузками топлива. Такие аппараты еще называют газогенераторными.

    Пиролизный котел в разрезе

    Из чего состоит газогенераторная установка?

    Главное отличие от классического котла на дровах – наличие дополнительной камеры сгорания, в которой происходит дожигание выделяющегося газа, а в первичной топке он генерируется из дров при недостаточном количестве кислорода. Компоновка камер и устройство пиролизного котла может быть различным, топка может находиться как снизу, так и сверху, принцип действия это не меняет. Традиционно она располагается снизу, над зольником, в который для удобства очистки помещают выдвижной ящик. Крышка зольника откидывается вверх и в рабочем режиме служит для регулировки количества воздуха, поступающего в топку. Это реализовано с помощью цепного привода, который натягивается или отпускается термостатом. Последний установлен в верхней части котла.

    Принцип работы пиролизного котла

    Все основные элементы и детали установки можно увидеть, изучив подробный чертеж пиролизного котла. Главная топка снабжена дверцей для загрузки дров и в процессе работы плотно закрыта. Над ней устроена вторичная камера сгорания, в которой расположены устройства подачи воздуха. Они могут иметь различную конфигурацию в аппаратах разных производителей, но задача их одинакова: подавать в камеру дожигания подогретый воздух через множество отверстий определенного диаметра. Нагрев воздуха происходит по пути от дверцы зольника до распределителей.

    Конструкция пиролизного котла предусматривает возможность очистки верхней камеры дожигания, для этого она оборудована специальной дверцей. Пространства обеих камер сообщаются между собой каналом, по которому поднимаются газы для сжигания. Внешней оболочкой корпуса является водяная рубашка, нагреваемая обеими топками. Для подачи теплоносителя в систему отопления в нее врезаны патрубки с резьбой. Контроль температуры воды и давления осуществляется по приборам, установленным на фронтальной панели.

    Дымоход для пиролизного котла ничем не отличается по своему устройству от труб для выброса продуктов горения классических агрегатов. Одно из требований – достаточная тяга для работы котла. Наиболее простая конструкция агрегата не предусматривает установку дутьевого вентилятора, поэтому горение идет за счет естественной тяги. Второе требование — это чтобы часть трубы, находящаяся на улице, была утеплена. Причина – низкая температура дымовых газов (до 150 ⁰С), поэтому очень высока вероятность выпадения на ней конденсата и быстрого разрушения материала трубы.

    Описание схемы работы пиролизных котлов

    Полное представление о работе агрегата может дать принципиальная схема пиролизного котла. Вначале главная топка загружается топливом и разжигается. При этом заслонка зольника максимально открыта. После того как дрова разгорятся, дверца начинает прикрываться, процесс горения замедляется и переходит в тление. Тогда и начинается интенсивное выделение древесного газа, который поднимается и попадает во вторичную камеру дожигания. Туда же через множество калиброванных отверстий подается нагретый воздух. Последний попадает в канал из того же проема под крышкой зольника и по дороге получает тепло от горячей стенки топки.

    Принципиальная схема котла

    Весь технологический процесс протекает благодаря естественной тяге, создаваемой дымоходом, поэтому скорости движения воздуха и дымовых газов в каналах невелики. Схема работы пиролизного котла заключается в том, что во вторичной камере нагретый воздух вступает в термохимическую реакцию с древесными газами и воспламеняет их. В результате сгорают не только газы, но и мелкие летучие частицы, благодаря чему дым из трубы практически незаметен. В действительности пиролизное сжигание топлива более экологично, нежели традиционное, поскольку продукты сгорания от него содержат гораздо меньше оксидов углерода и азота, а также частиц золы.

    Дрова, находящиеся в топке, горят медленнее чем обычно, поэтому одной загрузки может хватить на 10–12 часов работы, в зависимости от мощности газогенераторной установки и влажности дров. Настройка пиролизного котла заключается в ограничении подачи воздуха для горения. Слишком малое его количество не позволит начаться термохимическому процессу во вторичной топке, а слишком большое вызовет неполное сгорание газов и понижение КПД агрегата. Для аппарата, работающего на естественной тяге, потребуется настройка расхода воздуха в каждом индивидуальном случае, так как высота и диаметр дымоходной трубы может очень различаться. Соответственно, сила тяги будет разной. В некоторых случаях ее следует увеличить путем поднятия трубы на большую высоту.

    Если цепной привод крышки зольника снабжен термостатическим регулятором, то настройка аппарата сводится к установке желаемой температуры теплоносителя. Термоэлемент, встроенный в водяную рубашку газогенераторной установки, воздействует на привод цепи в зависимости от температуры воды и сам прикрывает или открывает заслонку, регулируя интенсивность горения.

    Сравнение пиролизного и твердотопливного котла

    Для создания искусственной тяги, которая не будет зависеть от параметров дымохода, котлы пиролизного типа дополнительно снабжаются дутьевым вентилятором и комплектом автоматики, регулирующим его работу. Если обычный агрегат может работать с КПД порядка 85–90%, то дутьевая машина помогает его развивать до 93%. Здесь есть недостаток — зависимость от внешних источников энергии.

    Достоинства и недостатки

    Источники тепла данного типа обладают многими преимуществами:

    • Принцип действия и работа пиролизных котлов позволяет достигать отличных показателей эффективности при сжигании твердого топлива – 90–93% КПД.
    • Процесс более экологичен, в атмосферу выбрасывается гораздо меньше вредных веществ.
    • Интервал между загрузками топлива не меньше, чем у агрегатов длительного горения – 12 часов, работать кочегаром придётся не чаще 2 раз в сутки.
    • Обслуживание и чистка установки не представляют проблемы, ко всему внутреннему пространству есть доступ, а многие аппараты оборудованы выдвижным ящиком зольника. Принцип действия пиролизного котла практически безотходный, золы и пепла остается очень мало, поэтому операцию выполнять надо нечасто.
    • Экономичность. Ориентировочно расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет 10 кг в сутки.
    • Установки, работающие на естественной тяге, не зависят от наличия электричества в сети.

    Как и любой другой аппарат, работающий на твердом топливе, пиролизный котел отопления нуждается в защите от закипания теплоносителя внутри водяной рубашки. Это может привести к разрыву оболочек и дорогостоящему ремонту. По этой причине производители ставят на свои изделия дополнительные водяные ТЭНы охлаждения, которые одновременно могут служить источником горячей воды для хозяйственных нужд.

    Из недостатков агрегатов пиролизного типа можно выделить следующие:

    • Требуется топливо с невысоким содержанием влаги, влажность дров не должна превышать 25%. Процесс интенсивного выделения газов для дожигания сильно затруднен, если дрова откровенно сырые. Это негативно влияет на работу пиролизного котла, снижая его КПД.
    • Практика эксплуатации показывает, что на стенках первичной камеры со временем появляются отложения дегтя и смол, поскольку температура в ней относительно невысокая, а в качестве топлива чаще всего берут березу или древесину хвойных пород. Этот налет надо периодически удалять, он затрудняет передачу тепла водяной рубашке.
    • Стоимость выше, чем у классического твердотопливного котла. Это оправдано, ведь технология процесса более прогрессивная и дает высокие показатели, которые позволят экономить при эксплуатации.

    Заключение

    При выборе источника тепла для дома лучше ориентироваться на изделия средней ценовой категории, сильно экономить в этом вопросе не стоит. Ведь от того, как работает пиролизный котел, зависит комфорт и тепло вашего дома.

    Источник: cotlix.com

    Хороший источник отопления: чертеж пиролизного котла и принцип работы

    Пиролиз — способ разложения органических и неорганических соединений с применением термического воздействия. Проще говоря, молекулы распадаются при нагреве на более простые части.

    Пиролизный котёл представляет собой устройство из рода твердотопливных котлов (чаще всего для нагревания воды) при помощи нагрева до 200–800 °C.

    Особенностью является раздельное сгорание непосредственно топлива и дожигание в отдельной камере котла сопутствующих газов, продуктов сгорания.

    Принцип работы: действие пиролизного котла

    Общий принцип работы котла состоит в высокотемпературном нагревании органического топлива с недостатком воздуха, в результате чего образуются горючие газы.

    Они поступают во вторичную камеру сгорания и там, смешиваясь с кислородом, газ окисляется с выделением дополнительной порции тепла.

    Классификация

    Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

    • с верхним расположением;
    • с нижним расположением.

    Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

    В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

    По энергозависимости котлы бывают:

    • без применения электричества: котлы с естественной тягой;
    • с принудительной тягой.

    Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

    Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

    Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

    В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

    Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

    По способу обогрева:

    • Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
    • Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

    Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

    Чертеж: общий вид, рабочий процесс

    Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

    • Камера сгорания котла.
    • Отсек газификации.
    • Секция дожигания газов.
    • Колосниковые решётки.
    • Теплообменник (входной/выходной патрубки).
    • Трубопровод отвода газов (дымоход).
    • Отверстия для поддува.
    • Дверка в отсек для закладки топлива.

    В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

    А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

    Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

    • Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
    • Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
    • Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

    Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

    • Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

    Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе.

    • сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
    • сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
    • продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
    • отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

    Источник: ogon.guru

    Принцип работы пиролизных котлов

    Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их работу и разберемся действительно ли они такие эффективные.

    Дрова всегда использовались людьми как источник тепла, однако сейчас технологии позволяют применять их с более высоким КПД чем давали старые печи. Современные котлы не только значительно экономят ресурсы, но и время, ведь за ними не нужно следить, а одной закладки дров хватает на 12-24 часа.

    Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

    В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

    Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

    Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

    В качестве топлива может использоваться:

    При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

    Принцип работы достаточно простой

    1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

    2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

    3 этап. Окончательное сгорание углей.

    Видео работы

    Преимущества и недостатки

    К плюсам такой установки можно отнести:

    • Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
    • Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
    • Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
    • Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.
    • Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
    • Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
    • Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

    Схема работы пиролизного и классического котла

    Как влияет влажность дров на эффективность

    Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

    Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

    • Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
    • Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

    Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

    Видео обзор газогенерирующего котла

    Подробная схема работы, 6 этапов

    1. После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
    2. В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
    3. В это время происходит выделение пиролизных газов.
    4. Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
    5. Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
    6. Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

    Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

    Какие виды газогенерирующих котлов существуют

    Схема котла с нижней камерой сгорания газов

    Как вы уже поняли, такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но, по своему расположение, топки могут быть двух видов:

    • с нижней камерой сгорания,
    • с верхней камерой сгорания.

    Особенности котлов с нижней камерой сгорания

    В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

    Достоинства

    Недостатки

    Удобная загрузка топлива в камеру Необходимость очистки от золы камеры сгорания газа Удобное обслуживание Более высокая цена, обусловленная сложной конструкцией КПД выше за счет большей камеры теплообменника

    Особенности котлов с верхней камерой сгорания

    Камера сгорания газов сверху

    В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

    Достоинства

    Недостатки

    Газ поступает в камеру естественным образом Немного ниже КПД Камеру чистить нужно реже Отработанные газы выходят благодаря естественной тяге
    Немного теории из эффективности этого оборудования

    Как заявляют многие производители расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет не более 10 кг в сутки. В качества дров рекомендуют использовать березу или клен. Хвойные породы менее эффективны так как в выделяемых газах остается смола.

    В заключение

    Если вы решили установить и пользоваться котлом на твердом топлива, такой вариант как пиролизный будет наиболее рациональным. Не смотря на свою высокую стоимость он окупится довольно быстро за счет своего высокого коэффициента полезного действия. Кроме этого будет экономить ваше время в процессе эксплуатации и обслуживания.

    Солнечный коллектор, или гелиосистема, оборудование, предназначенное для использования в качестве альтернативных источников энергии. Такие системы давно используют во многих странах .

    Установив твердотопливный котел или только планируя это сделать, возникает вполне закономерный вопрос, какое топливо для него использовать что было максимально .

    Инвертор одна из неотъемлемых составляющих любой системы солнечных батарей и ветрогенератора. Его задача преобразовывать постоянный ток, вырабатываемый панелями, в переменный .

    Теплоаккумулятор – емкость, в которой можно накопить теплоноситель с излишками тепла, вырабатываемыми при использовании твердотопливного котла, солнечных коллекторов или любого .

    Источник: vremya-stroiki.net