Котел твердотопливный пиролизный длительного горения


Экономное и эффективное отопление – мечта любого домовладельца. Счастливы те, у кого есть возможность подключить газовые котлы, остальным приходится выбирать между твердотопливными котлами и электрическими. Твердотопливные хороши тем, что относительно недорого получается отопление. Их недостаток – необходимо постоянное присутствие для того, чтобы подкладывать топливо. Но последние разработки – котлы длительного горения пиролизного типа – стали более удобны в этом плане.

На одной закладке топлива могут греть систему от 8 до 24 часов (в зависимости от топлива и температуры окружающей среды). В дровяных пиролизных котлах промежуток между закладками дров возрастает вдвое, а котлы на пеллетах можно проверять вообще раз в месяц – такое топливо может подаваться автоматически по мере необходимости.

Есть у них недостатки. Не без этого. Два основных: оборудование дорогостоящее и очень часто энергозависимое (требуется гарантированное электропитание). Цена окупается  в процессе эксплуатации: на одной закладке дров греться дом вдвое дольше, а на закладке угля – вообще до суток. К тому же есть котлы, которые сжигают все: даже строительный мусор и старые покрышки. Все, что может гореть.

Принцип действия


Как так получается, что от такого небольшого количества топлива получается столько энергии? Все дело в том, что большая часть тепла в обычных котлах (их называют котлами прямого горения) буквально «вылетает» в трубу.

Если вы топите дровами или углем, вы знаете, что к трубе дотронуться невозможно – температура там и 300oC может быть и 400oC. А в некоторых случаях (в банях, например) еще выше.

В пиролизных колах воздух из топки выходит с температурой 130-160oC.  Это достигается за счет того, что используется не только энергия выделяемая дровами, но и дожигается тот газ, который они выделяют во время тления (для этого создается специальный режим).

Работа основана на том, что углеродсодержащее топливо (уголь, дрова, брикеты, пеллеты) когда горят при недостатке кислорода, разлагается на  большое количество газов и горючих веществ. Из-за того, что в процессе тления из древесины или другого углеродосодержащего топлива, выделяется большое количество горючих газов, такие аппараты называют еще газогенераторными котлами. Например, древесина в результате пиролиза преобразуется в:

  • твердый остаток – древесный уголь, который сам является высококалорийным топливом;
  • метиловый спирт;
  • ацетон;
  • различные смолы;
  • уксусную кислоту.

Все эти вещества горят и выделяют при этом большое количество энергии. Пиролизные котлы потому имеют две камеры:

  • В камеру сгорания закладывают топливо и разжигают его для достижения нужной температуры.
  • В пиролизную камеру (камеру дожига) отводят выделившиеся при горении топлива газы. Они  уже имеют высокую температуру, смешиваются с нагнетаемым туда воздухом, воспламеняются.

В обе камеры отдельно подается воздух, его количеством регулируется интенсивность горения и мощность котла на данном этапе. Это единственная технология сжигания топлива, которая позволяет автоматизировать сжигание дров или угля.

Достоинства и недостатки

Выделение газов при горении в условиях недостатка кислорода происходит очень активно. Потому для эффективной работы такого оборудования важна автоматика, которая будет управлять процессом: ограничивать подачу кислорода после того, как дрова разгорелись и регулировать процесс в обеих камерах. Вот в этом и состоит основной недостаток кола: для работы ему нужно гарантированное питание (чтобы автоматика работала).

Есть еще один положительный момент: пиролизные газы при горении взаимодействуют с углеродом. В результате этих реакций на выходе из котла, дым состоит в основном из углекислого газа и паров воды с небольшим количеством других примесей. Если используют дрова, выбросов СО в атмосферу в три раза меньше, чем при использовании традиционной технологии. При работе на угле ситуация еще более радужная — там сокращение выбросов раз в пять.


Дожиг газов и содержащихся в нем микрочастиц, хорош еще тем, что на стенках дымохода практически нечему откладываться: сажи образуется мало. И еще один бонус: остается мало золы. Мало золы и сажи – реже требуется чистка. Это тоже приятно.

Котлы прямого горения имеют КПД порядка 60-65%. Пиролизные – 80-90%. Это ощутимая разница.

Но преимущества еще не закончились. Регулировать мощность обычного котла можно достаточно условно. Все возможности – открыть/закрыть дверцы, поддувала и заслонки. Причем делать это нужно руками и полагаться на опыт и интуицию. Пиролизный процесс можно регулировать в широком диапазоне: можно оставить 30% мощности, а можно «разогнать» на все 100%.  И регулирует процесс автоматика, которая ориентируется на заданные параметры. Результат: экономия топлива 40%.

Конструктивно колы могут быть выполнены по-разному: в каких-то моделях камера дожига располагается под первичной, в каких-то – сверху. Есть модели, в которых она находится за первичной топкой. В некоторых агрегатах воздух подается не снизу дров через колосниковую решетку, а «вдувается» сверху, замедляя процесс горения. Все это разновидности одной и той же технологии. Но они также имеют свои плюсы и минусы. Рассмотрим некоторые из них подробнее.

Особенности Blago (Благо)

Эти котлы разработаны инженером Юрием Благодаровым. Главное их достоинство – есть энергонезависимые модели. В них искусственное нагнетание воздуха не используется, котел работает на естественной тяге.


Продуманное расположение топливных бункеров, камеры дожига и использование катализатора (банный камень) позволило разлагать не только простые углероды, но и сложные. За счет этого количество видов топлива значительно расширилось, а также увеличилась эффективность его перегонки.

Еще одна отличительная черта этих котлов – возможность использования сырых дров без потери мощности. Котлы Благо» промышленных мощностей могут работать на дровах с 55% влажностью, агрегаты малой мощности успешно справляются с 35% влажностью.

Конструкция  постоянно усовершенствуется. В последнее время запущено производство оборудования по сжиганию изношенных шин, есть специализированное оборудование, работающее на угле.

Обычные же пиролизные котлы длительного горения «Благо» используют дрова, опилки, щепу, обрезки и их смесь с угольной крошкой. При использовании дров их, в принципе, можно не колоть  — горят неплохо и целые небольшие чурбаки.

В результате котлы действительно всеядны: работает на старых покрышках, резине, коже, полиэтилене, не говоря уже о традиционных видах твердого топлива.

Большие пиролизные котлы «Благо» имеют несколько топливных камер (как минимум две). При необходимости (небольшие морозы  на улице) закладывать топливо можно только в одну. КПД (81-92%) котла от этого не изменяется, ниже становится только мощность. Например, котел мощностью 50к Вт можно использовать на 12 кВт. При этом на период разгона системы выдавать он будет 25 кВт, а остальное время  — 12-15 кВт. Есть небольшие модели (от 15 кВт) с одной камерой загрузки топлива.


Выпускаются пиролизные котлы длительного горения Blago мощностью от 12 кВт до 58 кВт. Более мощные установки выполняются под заказ с согласованием входных и выходных параметров. Для агрегатов от 1 Мвт может быть разработана автоматическая линия подачи топлива (это данные из сообщения автора проекта).

Что кроме «всеядности» гарантирует производитель? Во-первых, меньшее количество требуемого топлива  — его нужно на 20-30% по сравнению с другими котлами того же принципа действия. Во-вторых, длительное горение – закладка топлива происходит раз в 12-18 часов. В-третьих, высокая безопасность: совмещена загрузочная дверца и топочная задвижка, что предотвращает случайное воспламенение во время загрузки топлива, предусмотрена автоматическая корректировка заглушки для предотвращения выхода газов при нарушении правил установки. В-четвертых,  легкость использования: автоматизированный контроль, отсутствие дыма при загрузке топлива, автоматическая чистка топливных каналов.

Теперь о  недостатках, на которые указывают на форумах:

  • Оборудование дорогое.

Да, недешево. Но всем желающим продают пакет документации для самостоятельного изготовления.



Модель Мощность Площадь Максимальный объем  системы Габариты, мм Топливо Теплоноситель Цена
BLAGO-TТ 15 15 кВт 150 м2 0,83 м3 1200*530*970 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 48 т.р.
BLAGO-TТ 20 20 кВт 200 м2 0,60 м3 1200*530*1140 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 60 т.р.
BLAGO-TТ 20 25 кВт 250 м2 0,75 м3 1540*725*950 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 75 т.р.
BLAGO-TТ 30 30 кВт 300 м2 0,84 м3 1540*725*110 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 90 т.р.
BLAGO-T2 Т-BH-40 40 кВт 400 м2 120 л 2300*1100*1100 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 120 т.р.
BLAGO-T2 Т-BH-50  50 кВт 500 м2 168 л 2300*1100*1300 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 150т.р.
BLAGO-T2Т-BС-40(встроенный теплообменник) 40 кВт 400 м2 1805*1100*1100 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 120т.р.
BLAGO-T2Т-BС-48(встроенный теплообменник) 48 кВт 480 м2   1805*1100*1300 Дрова, древесные отходы Вода, незамерзающая жидкость для отопительных систем 144т.р.

 

  • Как недостаток указывают быстрое остывание котла при поздней закладке топлива.
  • Котел тяжело выходит на пиролиз.

Но два последних недостатка – результат малого опыта работы с этим котлом и неправильное положение при растопке зольника. Некоторым потребителям не нравится избыточное выведение стенок теплообменника, что затрудняет закладку топлива (модели ТТС иТТУ).

Чешские Atmos


Чешская кампания Atmos (Атмос) изготавливает более 200 моделей отопительных котлов, которые сжигают дрова, пеллеты, дизельное топливо, брикеты. Есть оборудование, которое работает на нескольких видах топлива, под заказ изготавливаются газовые котлы.

Пиролизные котлы длительного горения Atmos выпускаются как для отопления небольших помещений мощностью от 15 кВт (90-180 м2), так и для производственных помещений до 1000 м2 и больше.

Состоят из двух расположенных друг над другом камер: вверху топливная камера, внизу – камера дожига газов. Камеры (одна или обе) могут иметь керамическую отделку, что повышает эффективность использования тепла – оно не рассеивается через стенки, а идет на обогрев теплоносителя. Топливный бункер имеет большие размеры, закладывать туда можно даже довольно большие поленья целиком. При этом снижается мощность, но увеличивается продолжительность горения (можно использовать в теплую погоду, когда не нужна высокая температура в системе).

Atmos производит пиролизные котлы на разном топливе:

  • на древесине — маркируются Atmos DC;
  • угольно-дровяные — Atmos C и Atmos AC;
  • пиролизные котлы Atmos DC 24 RS, DC 30 RS;
  • пеллетные котлы Atmos

Маркировка котлов содержит также префиксы GS, GSE и S. Первые два типа имеют цельнокерамическую отделку обеих топок, за счет чего КПД становится выше, а процент выбросов в атмосферу  углекислого газа значительно меньше. Несмотря на то, что стоимость таких аппаратов выше почти на 50%,в Европе продается практически оборудование только такого типа.  В нашей стране львиная доля продаж приходится на менее эффективные, зато более дешевые котлы с маркировкой S  без керамического покрытия топок.

Немецкое качество «Бош»

Котлы от немецкой фирмы Bosch использовать можно в качестве основного или резервного отопительного оборудования. Их отличает широкая возможность регулирования мощности (изменяя режим работы дымососа меняете мощность теплового агрегата). КПД котлов 78-85%, объем воды в системе – 76-124 литра.

Работают котлы только на древесине влажностью до 25%, можно использовать брикеты из древесных материалов. Конструкция э похожа на чешские аналоги: сверху находится бункер загрузки топлива и его газификации, а снизу – камера дожига газов. Между ними расположена керамическая горелка. Стоимость таких котлов от 2000 евро.

Еще один видео-материал, который поясняет принцип действия пиролизных котлов на твердом топливе

Источник: teplowood.ru

Принцип функционирования

Принцип функционирования пиролизной печи
Принцип функционирования пиролизной печи

Пиролизные котлы генерируют из дров газ. Он затем и служит для отопительных задач.

Пиролиз – процесс экзотермический. Он уже долгое время задействуется в разных промышленных сферах. Основывается на разложении сложносоставных органических структур (примеры – нефтяные продукты, уголь, дерево) при значительных температурах и ограждённом попадании кислорода на газоподобные, твёрдые и жидкие элементы.

И пиролизный котёл представляет собой отопительный аппарата с двумя отделениями. В верхнем при показателях 200 – 300 градусов (измерение по Цельсию) древесина подвергается экзотермической пиролизной реакции. По её итогам он делится на уголь и газ. Первый элемент по типу древесный. Второй – пиролизный. Его образуют СО и в малых пропорциях СО2. Состав из этого газа и воздуха следует в нижнее отделение. Там он сгорает. Рабочая температура в этом отсеке 1100 – 1200 градусов. При этом образуется огромное количество тепла. Оно создаёт отопление.

Стадии деятельности этого котла

Топочный отсек печи
Топочный отсек печи

Такой котёл генерирует тепловую энергию за счёт сжигания не дров, а газа, получаемого от их сгорания. КПД в результате этих операций достигает 85-90%.

А следить за горением газа намного проще. И такая возможность ведёт к автоматизации контроля над такой технологией отопления.

По конструкции топочный отсек данного котла – это два самостоятельных отдела. Их разделяют колосники.

Верхний газифицирующий отдел – это место, где при серьёзных температурах и ограничении кислорода горючее очень долго тлеет и пиролизуется.

Тепло в верхнем отделе удерживается за счёт топлива, находящегося на колоснике. Через него (горючее) сверху вниз следует первичный воздушный поток. Он довольно слабый.

В этих процессах выделяется газ. Когда в нижний отдел следует вторичный воздушный поток, газ следует вместе с ним по этому направлению. Нижняя сторона этого отдела – это форсунка, созданная из шамоты. Шамота – сильная термоустойчивая керамика.

Топочный отдел в пиролизном котле имеет очень высокое воздушное сопротивление. Все операции происходят с принудительной тягой. Она образуется дымососом.

На продолжительность работы указанного котла на одном помещении дров влияют:

  1. Уличная температура.
  2. Домашняя температура.
  3. Качество теплозащиты в доме.
  4. Разновидность горючего и его влажность.
  5. Уровень проекта отопительной технологии.

При других равнозначных раскладах пиролизные версии при аналогии со стандартными похожими аппаратами работают гораздо эффективнее.

Вопросы с горючим

Бурый уголь
Бурый уголь

Для пиролизных котлов длительного горения прекрасно подходят разные виды твёрдого горючего. Это и дерево, и торф, и уголь (как бурый, так и чёрный).

Типом горючего характеризуется его время сгорания. Оно таково:

  1. Мягкое дерево сгорает за 5 часов (максимум).
  2. Твёрдое дерево – за 6 часов.
  3. Бурый уголь – 8 часов.
  4. Чёрный уголь – 10 часов.

Если обратиться к многочисленным отзывам пользователей, то большинство называют сухие дрова самым эффективным топливом под твердотопливные пиролизные котлы.

Здесь есть свои нюансы. Это параметры дров. Их длина должна быть в диапазоне 45-65 см, а влажность – максимум 20%. Сухие дрова с такими параметрами гарантируют оптимальную мощность аппарата и продлевают его эксплуатационный срок.

Если не удаётся раздобыть качественные дрова, можно применять различное органическое горючее с очень большим количеством летучих фракций. Важное условие здесь – котёл должен поддерживать это топливо. Обычно эти сведения указываются в документах к котлу. И часто подходящими видами становятся:

  •  определённые разновидности торфа,
  •  отходы из пищевой промышленной сферы, содержащие целлюлозу,
  •  каменный уголь,
  •  пеллетные и брикетные дрова,
  •  древесные отходы

При работе котла обратите внимание, какого цвета пламя от пиролизного газа. Должен быть белый или желтовато-белый цвет. При этом не образуются побочные результаты горения. Такие условия получаются, если вы грамотно распределили траты первого и второго воздушных потоков. А влажность горючего не превосходит 30%. Если этот показатель больше, то при горении получатся большие объёмы водяного пара. Последствия этого таковы:

  1. Образуется копоть, дёготь.
  2. Снижается уровень выделяемого тепла.
  3. В крайних случаях затухает котёл.

Нюансы запуска котла и его работы

Настройка шибера
Настройка шибера

При запуске данного котла стоит учесть его специфики, отличающие его от стандартных твёрдотопливных котлов. Режим генерации газа идёт за счёт двух отделов, в которые внедрены шиберы – особые регуляторы.

Перед работой загрузочный отсек пиролизной модели необходимо прогреть до 500- 800 °С. Это оптимальные показатели в зависимости от разновидности топлива. После чего можно помещать туда твёрдое топливо.

Следующая стадия – настройка шибера в рабочий режим. Далее следует запуск дымососа.

При таком алгоритме действий во время запуска горючее будет сжигаться медленно и без кислорода, газ станет выделяться эффективно, его сгорание чистого желтовато-белого цвета. Так на целые сутки в отапливаемом помещении воцарится стабильная и комфортна температура.

Самостоятельная сборка

Сварка постоянным током
Сварка постоянным током

Пиролизный котёл – аппарат высокой эффективности. Его можно приобрести в специализированных точках, а можно собрать пиролизный котел своими руками. В этом случае потребуются хорошие знания об его устройстве и спецификах. Ключевыми составляющими являются:

  •  отсек сгорания,
  •  трубы, отводящие и подающие воды,
  •  зона установки дымососа,
  •  дырочки для воздуха,
  •  каналы для дыма,
  •  регуляторы (шиберы),
  •  схемы пиролизных котлов.

Для этой творческой работы понадобится много материалов и инструментов. Пиролизный котел своими руками требует:

  •  электродрель,
  •  набор электродов,
  •  круг для шлифовки, его диаметр – 12,5 см,
  •  металлические листы, толщина – 4 мм,
  •  профилированные трубы,
  •  вентилятор,
  •  сварочная техника с постоянным током.
  •  болгарка,
  •  отрезной круг, его диаметр – 23 см.

Источник: pechiexpert.ru

Схема и устройство котла пиролизного горения

Объяснить суть пиролиза можно на примере котла длительного горения на дровах. Под воздействием высоких температур в топке (около 450 градусов Цельсия), происходит разложение древесины на твердую и газообразную составляющую. Впоследствии, каждая из этих составляющих сжигается отдельно. Отопительные приборы такого типа называют еще газогенераторными, а сам метод – методом сухой перегонки. Благодаря этой технологии достигается лучший КПД и меньший расход дров, чем при использовании классического способа, но значительно возрастает цена устройства.

Основными видами топлива для котлов длительного горения использующих метод пиролиза являются: древесина, уголь, торф, опилки, пеллеты. Главные требования к топливу следующие:

  • ограниченные габариты

    Габариты закладки должны быть не больше размеров топки. В случае использования древесных поленьев, их длинна обычно ограничивается 40см, а диаметр 20см.

  • низкая влажность

    Для получения высокого КПД, а также для продления срока службы котла, необходимо, чтобы влажность используемого в нем топлива не превышала 20%.

Котел на пеллетах пиролизного горения
Фото 1: Система автоматической подачи пеллет в пиролизный котел

По типу используемого топлива, все виды пиролизных котлов можно разделить на:

  • дровяные

    Конструктивно, спроектированы для работы на дровах. Именно на этом топливе они дают наилучший КПД. Самая известная модель такого типа — пиролизный котел на дровах «Buderus Logano»

  • угольные

    Основной вид топлива бурый уголь или кокс.

  • пеллетные

    Такие котлы работают на пеллетах – прессованных топливных гранулах из одходов деревообработки.

  • комбинированные (или универсальные)

    Могут работать на любом из выше перечисленных видах топлива. КПД универсальных котлов длительного горения обычно хуже чем у спроектированных под определенный вид топлива.

Конструкция дровяного котла длительного горения
Фото 2: Устройство пиролизного котла на дровах

В зависимости от того сколько контуров содержит конструкция выделяют:

  • одноконтурные

    Водогрейный котел содержит один контур, который используется для отопления дома.

  • двухконтурные

    В конструкции предусмотрен дополнительный контур, для обеспечение горячего водоснабжения.

Ниже показана схема пиролизного котла, глядя на которую мы разберем его устройство. Бытовой котел отопления длительного горения, обычно состоит из следующих основных элементов:

Устройство котла пиролизного типа
Фото 3: Схема конструкции пиролизного котла
  • Устройство управления

    Блок автоматического управления котлом предназначен для установки различных режимов работы котла. Данное устройство позволяет контролировать различные параметры работы отопительного прибора.

  • Корпус

    Наружный каркас выполнен из стали и покрыт специальной жаропрочной и износостойкой краской. Изпользование особых красок в отопительных котлах продиктовано условиями их эксплуатации и температурным режимом.

  • Теплоизоляция

    Для уменьшения теплопотерь пиролизного котла его теплоизолируют. В качестве материалов для теплоизоляции используются муллитокремнеземистные плиты, асбест, диатомит, а также известь.

  • Устройство от закипания котла

    Данное приспособление позволяет держать температуру котла в необходимых рамках. Закипание котла очень опасно и может превести к выходу котла из строя, а в некоторых случаях и к взрыву.

  • Теплообменник

    Теплообменник представляет собой чугунную или стальную емкость, которая наполнена теплоносителем. В верхней и нижней его части оборудованы вентили для подключения подающей и обратной линии системы отопления. В процессе горения теплоноситель внутри теплообменника нагревается и циркулирует по отопительной системе.

  • Камера загрузки

    Камера загрузки (газифицирующая или топочная) представляет собой отсек, в который загружается твердое топливо. После загрузки и розжига топлива, уменьшается подача первичного воздуха. Процесс горения замедляется и топливо начинает медленно тлеть, выделяя при этом пиролизный газ. Температура при которой происходит эта процедура равна приблизительно 450С. Образовавшаяся газообразная смесь нагнетается в следующий отсек, называемый камерой сгорания.

  • Камера сгорания

    В камере сгорания происходит сжигание смеси из древесного газа и вторичного воздуха. Подача этой смеси осуществляется принудительно из отсека газификации. Процесс горения проходит при температуре 1100С.

  • Подключение подающей линии

    Подающий патрубок используется для подачи горяей воды из котла в систему отопления.

  • Колосник

    Колосник представляет собой чугунную или стальную решетку, расположенную между камерами загрузки и сжигания. На ней происходит газификация твердого топлива, также через отверстия в ней пиролизный газ нагнетается в расположенную ниже камеру сжигания.

  • Патрубок дымохода

    Дымоход представляет собой канал для отвода газообразных продуктов сгорания. Длина и сечение дымовой трубы должны зависят мощности котла.

  • Вентилятор дымовой трубы

    Так как в большинстве пиролизных котлов отечественного производства применяется верхнее дутье, необходимо использовать принудительную тягу с помощью вентилятора или дымососа.

  • Клапан подачи первичного воздуха

    Первичный воздух предназначен для предварительного разогрева топлива и начала процесса пиролиза.

  • Клапан вторичного воздуха

    Вторичный воздух необходим для дожига пиролизных газов в камере сгорания.

  • Подключение обратной линии

    Через обратный патрубок, теплоноситель, из системы отопления возвращается обратно в отопительный прибор.

Источник: kotlydlyadoma.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.