Пиролизные котлы: особенности конструкции и работы, все их достоинства и недостатки

В последние 50 лет твердое топливо все более уступало свои позиции газу и жидкому горючему. Ведь его сжигание наименее эффективно. Слишком много энергии тратится на разрывание связей меж молекулами в твердом теле. Но забывать о таком топливе пока рано. Сравнительно недавно появившиеся пиролизные котлы значительно увеличивают эффективность его сжигания.

В этой статье я расскажу вам, что представляют собой эти отопительные приборы, опишу особенности их работы и эксплуатации.

Газогенератор экономичен и эффективен.

Газогенератор экономичен и эффективен.

Конструкция и работа агрегата

Еще сотни лет назад люди стали понимать, что выжигать дрова – это не лучший метод освобождения заключенной в дереве солнечной энергии.

Что представляет собой пиролиз

Суть процесса пиролиза.

Суть процесса пиролиза.

Как выяснилось, значительно более эффективно сжигать древесный уголь. Чтобы получить его, люди начали использоваться костры угольщиков. Так появилась технология пиролиза.

Суть ее состоит в распаде сложных органических веществ (дерева, угля, нефти) под воздействием высокой температуры. Разлагаются они на простые газообразные, жидкие и твердые вещества. Чтобы термическое распадение не было обыкновенным сжиганием, к топливу искусственно ограничивается доступ воздушного кислорода.

Древесный уголь – более эффективное топливо, чем дрова.

Древесный уголь – более эффективное топливо, чем дрова.

В старину для этой цели использовались угольные ямы. Данный метод имел один значительный минус. Высвобождаемая при выжигании угля из древесины (этап первичного горения) тепловая энергия тратилась впустую.

Использовать же полностью пиролизную энергию могут специальные твердотопливные котлы.

Как устроен агрегат

Отличия в работе обыкновенного твердотопливного котла и пиролизного аналога.

Отличия в работе обыкновенного твердотопливного котла и пиролизного аналога.

Пиролизные котлы являются разновидностью твердотопливных, обычно, водогрейных отопительных приборов. В них топливо и выделяемые им газообразные вещества прогорают отдельно друг от друга.

Синонимом термина служит название газогенератор (газогенераторный котел).

Практически пиролиз (распад и некоторая газификация под воздействием нагрева) возникает при любом методе выжигания органического твердого горючего.

Топливо закладывается на колосниковую решетку.

Топливо закладывается на колосниковую решетку.

  1. В газогенераторных котлах топка делится на два отсека. Их разделяет колосник, на котором размещается топливо.
Загрузочный отсек топки пиролизного агрегата.

Загрузочный отсек топки пиролизного агрегата.

  1. В первом из них (камера загрузки, она же газифицирующая камера) при ограниченном поступлении кислорода медленно прогорает, фактически тлеет, топливо.
В этой камере сгорает пиролизный газ.

В этой камере сгорает пиролизный газ.

  1. Выделяемые при этом летучие вещества сжигаются во втором отсеке (камера сгорания). В него одновременно поступает поток вторичного воздуха (метод двойного дутья). Нижняя часть камеры сгорания представляет собой форсунку из жаростойкой шамотной керамики.
  2. Отведение тепла из газифицирующей камеры минимизируется. Выводу тепловой энергии из верхней части топки препятствует расположенное на колоснике горючее. Через него от верха и вниз идет слабый ток первичного воздуха.
Принудительную тягу в котле создает такой дымосос.

Принудительную тягу в котле создает такой дымосос.

  1. Чтобы понять, что такое пиролизный котел, надо учесть его характерную черту. Она отличает его от прочих отопительных котлов — это верхнее дутье. Топки у подобных агрегатов обладают увеличенным аэродинамическим сопротивлением. Из-за этого тяга в них, обычно бывает принудительной.
  2. Нередко по производственным соображениям она создается при помощи дымососа, а не вентилятора. Наличие последнего характерно для маленьких котлов.

Итак, пиролизный котел — что это такое, по сути?

  1. Он представляет собой двухкамерное отопительное устройство. В его верхней топочной камере при режиме температур от +200 до +800˚ идет экзотермический процесс пиролиза дерева.
Основную тепловую энергию в котле дает сжигаемый газ.

Основную тепловую энергию в котле дает сжигаемый газ.

  1. В итоге оно разлагается на фракции древесного угля и пиролизного газа. Последний состоит из СО (угарный газ) и незначительной примеси СО2 (углекислый газ), водорода, азота и пр.
  2. Смесь воздуха и горючего газа поступает в нижнюю камеру. Где прогорая при режиме температур +1100-1200˚, выделяет значительный объем тепловой энергии. Она и применяется для отопления.

Из этого следует вывод, что принцип работы газогенератора такой. Он для получения тепла практически выжигает не дрова, а газ. Этим гарантируется высокий уровень КПД агрегата — 85-90 процентов.

Блок автоматического управления котлом.

Блок автоматического управления котлом.

Прогорание газа легче контролировать. Это дает возможность автоматизировать управление котлом.

Схема и продолжительность работы газогенераторов на одной закладке топлива зависима от следующего:

  • температуры воздуха в помещении и на улице;
  • наличия и качественности теплоизоляции здания;
  • вида топлива и его качества;
  • грамотности проекта системы отопления.

Однако работает газогенератор при равных условиях, в сравнении с обычными котлами на твердом топливе, всегда значительно эффективнее.

Эксплуатация котла

Этапы работы агрегата.

Этапы работы агрегата.

  1. Твердое топливо укладывается своими руками сквозь загрузочное окошко на толстую жаропрочную решетку – колосник. Он обеспечивающий ток первичного воздуха к горючему.
  2. Далее нужно поджечь топливо, закрыть дверку и включить дымосос. После этого нужно выждать, пока огонь не охватит все топливо. Этот этап называется выходом агрегата на рабочий режим.
В дровяной котел приходится топливо загружать вручную.

В дровяной котел приходится топливо загружать вручную.

  1. Когда агрегат на него выйдет, автоматически к топке ограничивается поступление первичного воздуха. В итоге горение почти прекращается. Тлеть продолжает лишь часть горючего. Генерируемой им тепловой энергии достаточно для распада оставшегося топлива и выделения пиролизных газов.
  2. Полученные летучие вещества – это большей частью углеводород, немного водорода, угарного газа и азота из первичного воздуха. Они принудительно гонятся дымососом под колосниковую решетку, в камеру сгорания.
  3. Там к летучим веществам добавляется вторичный воздух. От контакта с его кислородом пиролизный газ загорается и выделяет большой объем тепловой энергии. При этом немного тепла поступает обратно к нижнему слою топлива и поддерживает процесс пиролиза.
  4. Полученная тепловая энергия служит для нагревания теплоносителя – воздуха или воды.

Какое топливо может применяться в газогенераторе

На фото - виды твердого топлива, на котором может работать газогенератор.

На фото — виды твердого топлива, на котором может работать газогенератор.

Газогенераторы наиболее эффективны при работе на топливе с большим выходом горючих газов:

  • на дровах, древесных опилках и отходах, топливных брикетах (древесных и торфяных) и пеллетных гранулах;
  • на буром каменном угле;
Автоматический газогенератор с бункером, работающий на угле.

Автоматический газогенератор с бункером, работающий на угле.

  • некоторые из моделей способны работать на коксующем или черном каменном угле (классов «Орех-1» либо «Камень»).

Влажность топлива для пиролизных приборов имеет определяющее значение. Для древесины она должна составлять не больше 25-30 процентов.

Это связано с тем, что водяные пары разбавляют горючие газы и препятствуют горению. Работая на влажном топливе, котел резко теряет мощность, а нередко и вовсе потухает.

Пиролизный котел на дровах наиболее эффективен при работе на сухих поленьях, имеющих длину 40-65 сантиметров и влажность около 20 процентов. Они обеспечивают максимум мощности агрегата и увеличивают срок его эксплуатации.

Пиролизное топливо, исходя из его вида, имеет разные периоды полного прогорания. Ниже я привожу таблицу с этими сроками.

Вид топлива Время полного прогорания
Мягкое дерево не более пяти часов
Твердое дерево примерно шесть часов
Бурый каменный уголь около восьми часов
Черный каменный уголь до десяти часов

Некоторые владельцы недвижимости, собираясь ставить газогенератор, не хотят сооружать дровяной сарай либо тратить время на просушку дров, взятых из открытой поленницы. В этом случае я вам рекомендую приобрести пиролизный отопительный котел на пеллетах.

Так выглядят топливные гранулы - пеллеты.

Так выглядят топливные гранулы — пеллеты.

Такие твердотопливные отопительные приборы работают на горючих гранулах, которые и называются пеллетами.

Они изготавливаются из перемолотых и спрессованных:

  • отходов деревообработки – опилок, стружки, сучков, коры;
  • отходов маслобойного производства (например, подсолнечной лузги);
  • торфа;
  • сушеного навоза (кизяка).
Схема работы пеллетного прибора.

Схема работы пеллетного прибора.

Преимущества горючих гранул, в качестве твердого топлива, таковы:

  1. Пеллеты удобней складировать и хранить, нежели поленницы дров.
  2. Такое топливо полностью готово к использованию, его не нужно сушить и колоть.
  3. Под пиролиз гранул будет достаточно маленькой загрузочной камеры.
  4. Стандартизированный размер пеллетного топлива дает возможность автоматизировать его подачу и закладку в котел.

Все преимущества и недостатки газогенератора

Обычный твердотопливный прибор не выдерживает сравнения с пиролизным аналогом.

Обычный твердотопливный прибор не выдерживает сравнения с пиролизным аналогом.

Конкурентом газогенераторных агрегатов являются обычные твердотопливные отопительные приборы с нижним типом дутья и единой топливной камерой. Хочу вас предупредить, что некоторые современные модели традиционных котлов также имеют возможность подавать в факел вторичный воздух.

При полной загрузке газогенератор имеет КПД до 90%.

При полной загрузке газогенератор имеет КПД до 90%.

Как правило, газогенераторы нагружаются на 50-100 процентов. При таком режиме работы пиролизные твердотопливные агрегаты сохраняют уровень КПД на планке в 85-90 процентов. При загрузке в 30 процентов работать они могут, однако производители котлов не рекомендуют такой режим.

Явные достоинства газогенераторных котлов

  1. Управляемое принудительным дутьем первичного воздуха горение дает возможность агрегату работать на одной закладке долгое время. Оно может составлять до 12 часов. При этом появляется возможность автоматически регулировать параметры.

Для сравнения: обыкновенные котлы на дровах работают на одной загрузке около 3-4 часов. У приборов верхнего горения параметр варьируется от 30 часов на дровах и до недели на черном каменном угле.

  1. Полное прогорание заложенного топлива. Это гарантирует экономичность отопительного прибора. Также требуется реже очистка газоходов и зольника.
  2. Двухступенчатый метод сжигания топлива дает возможность уменьшить излишек воздуха в отходящих газах. Это тоже увеличивает экономичность.
  3. Горение летучих веществ легко воспринимает регулирование и управление. Это дает возможность автоматизации работы пиролизного прибора. Практически так же, как и функционирования жидкотопливных и газовых аналогов.
Газогенераторы не выбрасывают в атмосферу вредных веществ.

Газогенераторы не выбрасывают в атмосферу вредных веществ.

  1. Все вы знаете, насколько едким и дурно пахнущим может быть дым от сжигания органики. Однако сами продукты прогорания любых органических веществ совершенно безвредны. Это обыкновенная вода и углекислый газ.

Опасна же не до конца сгоревшая органика. Она выделяет разные токсичные (например, угарный газ) и плохо пахнущие летучие вещества, уходящие в воздух с дымом.

Благодаря полному прогоранию топлива, выброс газогенераторами органических отходов в воздух сведен к минимуму. Это уменьшение происходит еще и вследствие высокой температуры в загрузочной камере, которая подавляет угарный газ.

Влажные дрова для пиролизных агрегатов не подходят.

Влажные дрова для пиролизных агрегатов не подходят.

  1. Использование пиролизных агрегатов побуждает отказываться от невысушенного топлива. Это увеличивает эффективность хозяйственной деятельности.
  2. Инструкция по применению не исключает возможности сжигать крупные, в том числе и не колотые, дрова. Благодаря этому возрастает экономичность газогенератора. В сравнении с обычными твердотопливными котлами — на 5-8 процентов.
Пиролизный котел, скомбинированный с бойлером.

Пиролизный котел, скомбинированный с бойлером.

  1. Газогенератор можно совместить с бойлером для косвенного нагревания. Это дает возможность применять его как для отопления, так и для системы горячего водоснабжения.
  2. Пеллетная разновидность пиролизного котла компактна и не отнимает много места в доме. Она не нуждается в трудоемких процедурах запуска и использования, потому как имеет высокий уровень автоматизации.

Существующие недостатки

  1. Высокая цена, она почти в два раза больше, чем у традиционных твердотопливных приборов.
Без воздушного насоса агрегат не сможет функционировать.

Без воздушного насоса агрегат не сможет функционировать.

  1. Зависимость от электроснабжения. Без дымососа или дутьевого вентилятора газогенератор работать не будет.
  2. Высокие требования к влажности горючего.
  3. У некоторых моделей агрегатов возникают изменения производительности. Они происходят в ходе поначалу возрастающего, затем уменьшающегося выхода горючих газов в процессе пиролиза топлива. Уменьшение мощности может составлять до 40 процентов.
  4. На неполных (менее 50 процентов) закладках горение не отличается стабильностью. Также повышается отложение дегтя в дымоходе.
  5. Температура обратного теплоносителя не должна составлять менее +60˚. Это условие выполняется, чтобы пресечь оседание конденсата в газоходе и коррозии металла. Данную проблему легко разрешить, подмешивая к обратной воде прямую.
В дровяной агрегат топливо приходится загружать вручную.

В дровяной агрегат топливо приходится загружать вручную.

  1. Дровяные пиролизные котлы лишены возможности автоматической загрузки топлива. Паленья для этого слишком крупные. Однако пеллетные аналоги этого недостатка лишены. Подачу гранулированного топлива в них можно автоматизировать.

Вывод

Как вы поняли из статьи, пиролизные котлы являются современным и высокоэффективным видом твердотопливных агрегатов. Они имеют очень высокий КПД и позволят вам экономно расходовать топливо.

Просмотрите видео в этой статье, оно расскажет о газогенераторах более наглядно. Если у вас возникли вопросы, задавайте их в комментариях.



Поделиться
Советуем прочитать
Твердотопливные котлы: обзор современного рынка Твердотопливный котел Buderus: характеристики, особенности Твердотопливный котел своими руками – знакомые приемы с новыми идеями

Как выполнить монтаж отопления в квартире или частном доме

получите бесплатный пошаговый видео-курс

+ бонусные уроки:

  • Выбор радиатора отопления
  • Где установить радиатор отопления
  • Котел отопления
  • Расчет отопления частного дома
  • Выбор труб для отопления

... и еще несколько сюрпризов:)


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




2013, Otoplenie-Gid.ru
Ваш гид по отоплению своими руками
Карта сайта
Реклама на сайте
Связь с администрацией: [email protected]

Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top