Пиролизные котлы длительного горения. В чем секрет высокого КПД?

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла. В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Устройство

Огромная камера предназначена для закладывания твердого топлива: угля, дров и других горючих веществ. Дрова или другое топливо разгораются, затем автоматически перекрывается воздух. Чтобы пламя было интенсивным, нужен воздух. Для интенсивного горения недостаточно кислорода, дрова начинают тлеть. Выделяется древесный газ и много углерода — зольные частицы. Воздух и зольные частицы перемешиваются в другой камере и происходит процесс догорания. Обе камеры разделяются специальной решеткой, на которую складывают топливо. Особенность огня у подобного устройства — у него красноватый оттенок из-за реакции с углеродом.

Особенности установки

Пиролизная печь должна устанавливаться в подсобном помещении, например, в подвале, если ее используют для обогрева жилого дома. Он должен быть оснащен системой принудительной вентиляции. Агрегат устанавливается на специальную бетонную или металлическую платформу. Если правила монтажа были соблюдены, печь проработает на одной закладке топлива до 14 часов.

Производители предлагают немало разновидностей агрегатов данного типа. Заводское изготовление гарантирует надежность корпуса, соблюдение технологических приемов и автоматическое управление процессом горения в обоих камерах. Как правило, заводские модели обладают высокой степенью защиты от закипания, оснащаются предохранительными клапанами, регуляторами автоматической подачи воздуха.

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла складывается из генерирования устройством горючего пиролизного газа из твердого горючего вещества. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. Соблюдается недостаток кислорода. В дальнейшим смешивается воздух с оставшимся горючим газом и происходит его дожигание. Процессы проходят в специально отведенной камере.

Воздух поступает, пока пламя не разгорится достаточно интенсивно. После этого котел переходит в газогенераторный режим. Дрова тлеют благодаря автоматическому регулятору, который с помощью топки максимально уменьшает поступление газа в камеру с дровами. Также происходит дополнительная подача воздуха во время газогенерации, воздух достигает нужную температуру и способствует вторичному дожигу выделившегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, из которых под давлением выходит разогретый воздух. Принцип работы таков, что 90 процентов мелких частиц участвуют в процессе дожига. Выброс вредных веществ в атмосферу становится минимальным. Температура отходящих дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160 градусов. Теплоноситель проходит снизу вверх вдоль котла, получает энергию практически от всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективный обогрев помещения. КПД котла равен 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большая часть котлов работает на любом твердом топливе: деревом, углем и другими. Часть котлов электронезависимы, поэтому подходят жителям регионов и городов, где случаются перебои с электричеством. Котел оборудован зольным ящиком, его легче почистить. Чистка занимает минимальное количество времени, по сравнению с другими теплогенерирующими котлами.

Секреты разработки пиролизного котла

Схема пиролилзной печи своими руками.

Чтобы устройство котла было доведено до идеального состояния, желательно выполнить некоторые действия. Под топливный бункер можно установить регулируемый вентилятор наддува. Он предназначен для нагнетания воздуха непосредственно в сам котел. Под воздействием искусственно нагнетенного воздуха происходит ускоренное сжигание топлива. Все эти работы можно провести своими руками. Установка данной техники не требует владения специальными навыками.

Для увеличения количества выделяемого тепла автоматика должна работать слаженно и четко, топливные бункеры должны находиться на оптимальных позициях.

Добиться продления срока сгорания топлива можно в том случае, если при сооружении котла своими руками будет выполнено разделение топливных камер. При этом в одной из них будет происходить сжигание топлива, а в другом будут собираться газы. При использовании двухзонной системы газификации можно добиться энергонезависимости котла и постоянно высокого уровня мощности. Мощность печи, работающей на дровах, можно увеличить, расположив внизу топливных бункеров колосниковые решетки.

Качественным накопителем тепла в пиролизных котлах (в отличие от устройств, работающих на угле) является монтаж перемычки непосредственно в камере сгорания. Автоматика в таком случае выполняет свою непосредственную функцию.

Конструкция пиролизного котла устроена таким образом, что перед подачей топлива в нее дрова нет необходимости измельчать – главное, чтобы они смогли пройти в дверцу печи.

Пиролизные котлы, работающие на дровах, могут функционировать и источать большую тепловую энергию при использовании опилок, брикетов торфа. Некоторые котлы могут работать даже на угле. Установка подобного котла не потребует много сил и времени. Главное – правильно понять принцип его работы и выполнить качественный дымоход

Очень важно, чтобы дымоход обладал достаточной тягой для выдувания остаточных газов. Его не сложно выполнить своими руками. https://www.youtube.com/embed/uKshq2tUe84

Схема работы

Многим собирающимся приобрести аппарат интересно, какова схема работы устройства. Пиролизный котел состоит из двух камер: дожигания и газификации. Непосредственно в последнюю кладут топливо, камера оснащена специальной дверцой. Ниже камеры газификации находится специальное отверстие для подачи воздуха в камеру дожигания. Она находится ниже камеры газификации. Конструкция оснащена дымоходом для избавления от смолы и теплообменником.

Толщина внешнего слоя, нанесенного на котел, зависит от его мощности. Рекомендуется выбирать котлы с 10% запасом мощности. Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно знать полную площадь помещения. На 10 квадратных метров приходится 1кВт. Следует учесть: если в помещении нестандартный потолок, к каждому метру стоит добавить до 3% мощности.

В отличие от других твердотопливных аппаратов, топка должна быть разогрета перед использованием. Действия, которые нужно соблюдать при работе с пиролизным котлом:

• На дно топки нужно загрузить какую-либо мелкую растопку типа щепок или бумаги;
• Массу поджечь с помощью своеобразного факела, созданного из тех же материалов;
• Дверцу камеры сгорания следует плотно закрыть;
• Порции растопки постепенно добавляют;
• Когда на дне будет достаточное количество тлеющих углей, следует остановить процесс добавления щепок;

В этот момент внутри камеры температура достигает 800 градусов тепла. В камеру нужно поместить основное горючее вещество.

Особенности эксплуатации газогенераторных котлов

Эффективность работы пиролизного котла во многом зависит от типа и качества топлива. Технически в топку можно загрузить не только древесину, но и уголь, и даже торф, большинство современных моделей котлов рассчитаны на использование нескольких видов топлива.

Древесина сгорает примерно за 5-6 часов, в зависимости от сорта. Чем тверже дерево, тем дольше оно горит.

Современные модели котлов пиролизного горения могут работать на различных видах древесного топлива: дровах, брикетах, пеллетах, угле, торфе и т.п.

Около десяти часов уйдет на сгорание черного угля, а такое же количество бурого угля будет тлеть в течение восьми часов. На практике самую высокую теплоотдачу пиролизная техника демонстрирует при загрузке сухим деревом. Оптимальными считаются дрова влажностью не более 20%, а длиной около 45-65 см.

Если доступа к такому топливу не имеется, можно использовать уголь или другое органическое топливо: специальные брикеты из опилок и пеллеты из древесины, отходы, полученные при обработке дерева, торф, материалы с целлюлозой и т.п.

Перед началом эксплуатации котла следует внимательно изучить рекомендации производителя устройства в отношении топлива.

В котлах пиролизного горения поступление воздуха регулируется обычными механическими задвижками. Отсутствие сложной электроники обеспечивает высокую отказоустойчивость прибора

Слишком влажное топливо в таких устройствах недопустимо. При его сгорании в топке образуются дополнительные водяные пары, которые способствуют образованию таких побочных продуктов, как деготь и копоть.

Стенки котла загрязняются, теплоотдача снижается, со временем котел может даже прекратить работу, затухнуть.

Если использовать для котла пиролизного горения дрова со слишком высокой влажностью, внутри устройства возникнут условия для образования дегтя, который ухудшит теплоотдачу устройства и может привести к поломкам

Если в топку заложено сухое топливо и котел настроен правильно, пиролизный газ, полученный в результате работы устройства, будет давать пламя желто-белого цвета. Такое горение сопровождается ничтожным выделением побочных продуктов сгорания топлива.

Если цвет пламени окрашен иначе, имеет смысл проверить качество топлива, а также настройки прибора.

Пиролизные газы, смешанные с воздухом, горят ровным желто-белым пламенем. Если цвет пламени изменился, возможно, нужно проверить настройки котла или качество топлива

В отличие от обычных твердотопливных устройств, перед загрузкой дров в пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, топку следует разогреть.

Для этого выполняют следующие шаги:

1. Загружают на дно топки мелкую сухую растопку (бумагу, щепу и т.п.)
2. Поджигают ее с помощью факела из подобных материалов.
3. Закрывают дверцу камеры сгорания.
4. Дверцу загрузочной камеры оставляют немного приоткрытой.
5. Добавляют порции растопку по мере ее сгорания.
6. Процесс повторяют до тех пор, пока на дне не образуется слой тлеющих углей.

К этому моменту топка уже прогревается примерно до 500-800°С, создавая условия для загрузки основного топлива. Не следует использовать для розжига растопки бензин, керосин или любые другие подобные жидкие вещества. Перед тем, как прогревать топку котла длительного горения, следует убедиться, что устройство готово к эксплуатации.

Характерная особенность котлов пиролизного горения – малое количество золы и пепла, что облегчает процесс очистки устройства и его обслуживания

Для этого проверяют наличие тяги, герметичность дверок, исправность запорных механизмов и регулировочной аппаратуры, наличие теплоносителя в системе отопления и т.п.

Затем следует включить терморегулятор, чтобы убедиться, что на прибор поступает напряжение. После этого открывают шибер прямой тяги и вентилируют котел в течение 5-10 минут.

Плюсы и минусы

К главным преимуществам пиролизного котла относят факт, что благодаря его использованию можно существенно снизить расходы на дрова. У потребителя есть возможность по максимуму обеспечить длительное горение благодаря принципу работы котла. Дом греется, а переживать о подкладке дров не надо. Среднее время горения одной партии горючего — целых 12 часов, к аппарату придется подходить не больше двух раз в сутки. Идеальный котел по длительности горения. Экологичный выбор, топливо сжигается полностью и выброс вредных веществ в атмосферу минимален.

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

• В период холодного межсезонья повышается расход дров;
• Зола улетучивается в дымоход, загрязняя попутно его и все вокруг;
• При поломке или некорректной работе, вполне возможно начнется перерасход дров, зола не улетучится;
• Сырые дрова категорически не подходят. Тратится очень много энергии на их высыхание. Они не тлеют.
• Достаточно высокая цена;

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Теперь вы знаете, в чем заключается принцип работы пиролизного котла. Фактически это газогенераторная установка, дающая большое количество тепловой энергии. Если сравнивать теплотворность древесины в прямом сгорании и в пиролизном, то во втором случае она на 10-15% выше. Благодаря этому снижаются расходы на топливо. Давайте рассмотрим основные достоинства пиролизных печей, вытекающие из их принципа работы:

В зависимости от конструктивных особенностей камера дожига может располагаться как под, так и над топкой загрузки топлива. В плане производительности оба варианта практически равнозначны.

• Экономичность – возможность экономить топливо очень важна, ведь полный грузовик дров стоит довольно дорого;
• Повышенное тепловыделение – принцип работы пиролизных котлов позволяет извлечь из килограмма поленьев больше энергии, чем при их прямом сгорании;
• Длительная работа от одной закладки дров – позволит спокойно заниматься домашней работой, а не сидеть у пиролизного котла, чтобы заложить в его ненасытную топку очередную порцию поленьев;
• Экологическая чистота – благодаря горению при максимальной температуре, снижается количество вредных выбросов в атмосферу;
• Возможность регулировки интенсивности горения в довольно больших пределах – обеспечивает более точный температурный контроль;
• Легкость в обслуживании – пиролизные котлы снабжаются дверками для доступа в камеры сгорания и дожигания, а также для доступа к зольнику;
• Повышенный КПД – для некоторых моделей он составляет до 90%. Такой показатель характерен разве что для газовых агрегатов, да и то не для всех;
• Возможность обогрева зданий большой площади – для этого выпускаются пиролизные котлы повышенной мощности. По своему принципу работы они мало чем отличаются от своих маломощных собратьев.

К сожалению, не обошлось и без недостатков:

• Внушительные размеры – даже самые маломощные пиролизные котлы отличаются своими габаритами. В них большие теплообменники и сразу две камеры сгорания + зольник. Кроме того, в оборудовании нередко присутствуют водяные рубашки, служащие для их охлаждения – их толщина составляет до нескольких сантиметров;
• Повышенные требования к дровам – при использовании сырых дров генерация продуктов пиролиза может быть затруднена. Поэтому поленья для пиролизных котлов должны храниться в сухом месте, иначе работа оборудования будет отличаться низкой стабильностью – пары воды помешают нормальному протеканию реакции пиролиза;
• Высокая стоимость – даже при самостоятельной сборке затраты будут высокими, ведь для этого потребуется хорошее листовое железо. Стоимость заводских образцов составляет от 50-60 тыс. рублей и выше, в зависимости от мощности;
• Отдельные модели требуют подключения к электросети – их принцип работы заключается в использовании электронного управляющего модуля, который управляет работой дутьевого вентилятора. Для обогрева зданий без электрификации используются пиролизные котлы с механическим управлением – они обладают все тем же принципом работы.

Больше всего потребителей смущает высокая стоимость оборудования. Но если хочется ощутить экономию на топливе и обеспечить хороший температурный контроль при работе на дровах, следует приобрести пиролизный котел.