Пиролизные котлы отопления: принцип работы и виды котлов длительного горения

Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Здесь вы узнаете:

Традиционные твердотопливные котлы отопления отличаются своей простотой. В их конструкции нет практически ничего, кроме топки, дверок, термометра и теплообменника. Данная простота приводит к низкому КПД и быстрому сгоранию дров. Поэтому в этом обзоре мы будем рассматривать принцип работы пиролизного котла – он более сложен конструкционно, но у него более высокий КПД. А еще этот агрегат порадует длительным горением от одной закладки дров. Как это реализуется – расскажет наш обзор.

Принцип работы традиционных котлов

Работа пиролизного котла не отличается особой сложностью. Но для того чтобы можно было понять все преимущества пиролизной схемы, следует немного поговорить про традиционную схему. Она предусматривает прямое сгорание дров в топке отопительного агрегата. Выделяемое тепло отправляется через теплообменник в систему отопления. Еще дикая часть тепла улетает в дымоходную трубу, отправляясь в атмосферу.

Простота принципа работы традиционного котла позволяет не заморачиваться с усложнением его конструкции. Тут всего два важных узла – это топка тех или иных размеров, а также теплообменник, изготовленный из стали или чугуна. Никаких систем автоматики здесь нет, а регулировка температуры осуществляется путем открытия или закрытия дверцы поддувала. Нужный режим работы контролируется с помощью термометра. В отличие от пиролизных котлов, интенсивность горения регулируется в минимальных пределах.

Давайте посмотрим, в чем заключаются недостатки схемы прямого сгорания древесного топлива:

  • Слишком быстрое сгорание, почти неконтролируемое – не позволяет выставить нужный режим работы;
  • Нельзя подключить следящую электронику – все операции по регулировке интенсивности горения придется проделывать самостоятельно, с помощью заслонки;
  • Пониженный КПД – принцип работы классических котлов, в отличие от пиролизных, подразумевает удаление большого количества тепла в атмосферу. Одновременно с этим отмечается пониженная теплотворная способность дров при их естественном горении;
  • Нужно постоянно подбрасывать все новые порции дров – особенно если агрегат не оснащен большой топочной камерой.

Но есть и неоспоримые преимущества:

Разнообразие возможных видов топлива для твердотопливных пиролизных котлов поражает воображение: дрова, брикеты, опилки, измельченные ветки, пеллеты, кокс, уголь, торф.

  • Энергонезависимость – в отличие от пиролизных котлов, принцип действия традиционных агрегатов не предусматривает подключения к электросети;
  • Предельная простота конструкции – единственное, что может тут сломаться, это теплообменник. Но поломки можно избежать, если выбрать котел с теплообменником из чугуна;
  • Нетребовательность к дровам – если в топке уже горит порция древесины, в нее можно докинуть даже полусырые поленья. Не имеет особого значения и сорт древесины;
  • Доступная стоимость – пиролизные котлы, о принципе работы которых мы будем рассказывать в данном обзоре, стоят существенно дороже.

Таким образом, даже у самого несовершенного оборудования можно отыскать те или иные недостатки.

Как работают пиролизные котлы

Принцип работы пиролизного котла заключается в генерации горючих газов и из последующего сжигания. Для того чтобы можно было понять, как он работает, следует вспомнить интересный опыт из школьного учебника физика. Там предлагалось заключить немного древесной щепы в стеклянную колбу, заткнутой пробкой с тонкой трубкой. Колба помещалась под горелку, спустя некоторое время в ней начиналась реакция пиролиза. После этого из трубки начинали выходить горючие газы, которые легко поджигались и горели ярким пламенем.

Принцип действия пиролизного котла основан на аналогичной реакции, только в больших масштабах. Здесь задействованы две камеры:

  • Камера сгорания – в ней осуществляется предварительный розжиг топлива, после чего дрова находятся здесь в режиме медленного тления, с ограниченным доступом воздуха;
  • Камера дожигания – здесь горят продукты пиролиза, рождая тепло, отправляющееся в жаротрубный теплообменник.

Все это хозяйство охлаждается водяной рубашкой.

Камеры сгорания в пиролизных котлах могут располагаться в любых последовательностях. Например, друг над другом или последовательно, друг за другом. Также встречаются агрегаты, в которых дожигание осуществляется под основной топкой. Регулировка интенсивности горения осуществляется с помощью дутьевого вентилятора или с помощью дверки поддувала. Следует отметить, что диапазон регулировки достаточно большой – при необходимости, пламя может быть потушено практически полностью.

Принцип работы пиролизного котла предусматривает предварительный розжиг древесного топлива. Нам нужно, чтобы дрова хорошо занялись пламенем. Для этого открываются дроссельная заслонка и поддувало, в топку закладывается порция дров с мелкими лучинками для розжига. Поджигаем, дожидаемся появления устойчивого костерка. Теперь наш пиролизный котел готов к полноценному запуску. Производим следующие действия:

Благодаря конструкции пиролизного котла горячий воздух вылетает в дымоход не сразу, а проходит сначала через специальный отсек. Это позволяет системе значительно повысить свой КПД в сравнении с обычными котлами.

  • Закрываем дроссельную заслонку;
  • Закрываем дверцу поддувала;
  • Включаем автоматику;
  • Наблюдаем за ростом температуры в системе.

Давайте посмотрим, как работает пиролизный котел внутри – здесь происходит масса интересного. Во-первых, после перекрытия доступа кислорода наше веселое пламя превращается в тлеющие угольки. А во-вторых, после запуска автоматики включается дутьевой вентилятор, продукты пиролиза направляются в камеру дожигания, где начинает бушевать мощное пламя. Такой принцип работы реализуется во всех пиролизных котлах. Различия только в схеме регулировки – где-то за автоматическую регулировку отвечает электроника, а где-то простая механика.

Немного химии и физики

Интересны и физико-химические процессы, происходящие в пиролизных котлах. Принцип работы традиционных агрегатов заключается в прямом сгорании, когда пламя играет прямо на поверхности дров. Здесь же все происходит по-другому. Горение в основной топке происходит примерно при +400-500 градусах, что на порядок меньше, чем в традиционных агрегатах. Отправляясь в камеру дожигания, продукты пиролиза сгорают при температуре до +1100-1200 градусов.

Дутьевой вентилятор позволяет нагнетать пламя пиролизных газов до очень высоких температур. Вместо него порой используют поддувало, но эффективность подобного решения оставляет желать лучшего.

Еще одно интересное отличие в принципах работы заключается в температуре выхлопных газов. В традиционных отопительных агрегатах она составляет +300-400 градусов. В пиролизных агрегатах она составляет +140-160 градусов – чуть выше, чем в газовых агрегатах. А это означает, что подавляющая часть тепла ушла в отопительную систему, а не отправилась в атмосферу.

Продукты пиролиза в пиролизных котлах создаются в бедной кислородом среде – как и в той стеклянной трубке на уроках физики. Тяга может быть искусственной, как в примере выше, так и естественной, как это реализовано в энергонезависимых пиролизных котлах. В остальном принцип действия одинаков. Попадая в камеру дожигания, газы сгорают с образованием высокотемпературного пламени. Причем сгорание довольно глубокое, с минимальным выделением вредных оксидов углерода и азота.

Обеспечение длительного горения

Принцип работы пиролизного котла длительного горения прост, как спичечный коробок. Все дело в том, что подобные котлы изначально оснащаются внушительными камерами сгорания. Сюда помещается большое количество древесного топлива. Поэтому горение здесь очень длительное – одной закладки в некоторых агрегатах хватает на 10-12 часов. Заложив утром дрова, можно целый день заниматься своими делами, а не заглядывать каждые 5 минут в топку. То же самое и вечером – загружаем дрова и отправляемся спать.

Длительное горение обеспечивается и самим принципом работы пиролизных котлов, а точнее, самой реакцией пиролиза. Большие топки присутствуют и в традиционных отопительных агрегатах, но пиролиз позволяет еще больше замедлить процесс горения. Причем не просто замедлить, но и обеспечить дополнительный забор тепла. А в особо мощных агрегатах тепло затрачивается и на дополнительный охлаждающий контур – поступающая отсюда теплая вода может использоваться для любых хозяйственных нужд.

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.

Пиролизные котлы – стоит ли приобретать

Пиролизный котел имеет свои недостатки и особенности, которые стоит знать потребителям, прежде чем делать выбор в пользу той или иной теплогенерирующей техники. Авторитетные специалисты охотно перечисляют именно недостатки в первую очередь…

Кто и как производит пиролизные котлы

Интересен тот факт, что именитые производители отопительной техники, пиролизные котлы или не производят вовсе, или имеют по одной линейке образцов, скорее экспериментальной, как дань моде.

Читайте также:  Автономное отопление в квартире: сравнение различных вариантов обустройства

В каталогах, на выставках солидные фирмы бочкообразную продукцию с большой загрузкой дров не показывают вовсе, объясняя это тем, что не находят в данной идее преимуществ.

Так называемые пиролизные котлы (большие металлоемкие устройства с дожигом газов, снабженные вентилятором и большой камерой для тления дров) делают те, кто гоняется за сиюминутным настроением потребителей, — мелкие фирмы, вплоть до гаражных производств.

Разберемся — почем такая ситуация?

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая реклама вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время.
Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Особенность конструкции

Особенность конструкции «пиролизный котел» — наличие вентилятора 50 – 100 Вт мощностью, принудительная подача воздуха. Причем происходит движение воздуха и в первичной камере между дров, за счет завихривания (содания разрежения) в месте расположения подающей форсунки.

Наличие датчиков и управляющей автоматики, которая обеспечивает режимы работы.
Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.

Основное конструкционное отличие – большая загрузка дров и наличие вокруг них всех «обвесов» из автоматики, форсунок, камер сгорания.

Цена пиролизного котла

Но для потребителя пиролизный котел в первую очередь отличается большой ценой.
Нужно сравнивать одинаковые по мощности и по классу исполнения изделия. Окажется что цена пиролизного котла будет больше, чем у изделия классической конструкции в 2 – 3 раза.

У «не гаражных» производителей изделие под названием «пиролизное», обычной домашней мощности, будет стоить 150 тыс р. А «классический котел» — 50 тыс р.
У менее знаменитых разница в цене в 2 раза – примерно так 75 тыс. р. и 35 тыс р.

За что же нужно платить больше на 50 – 100 тыс рублей? В чем выгода? За сколько времени и каким образом окупится эта сумма…

Настоящие технические характеристики

Более-менее серьезные производители стараются не давать истинных технических характеристик пиролизных котлов. Иначе все увидят, что ничего там особенного там нет. Их заменяют рекламными возгласами, лозунгами, или подачей лживых характеристик через вторичные источники, без ответственности.

Если же отыскать паспортные данные пиролизного котла именитого производителя, например Buderus ,т о вдруг окажется что КПД составляет всего-навсего 87%
А у обычного котла – 80%
Где же сказочный «золотые горы» сэкономленных дров?

Насколько экономичный пиролизный котел

Подсчитаем для обычной мощности среднего дома, экономию с пиролизным котлом. Например, сожжем в обычном устройстве за сезон 7 месяцев дров на 20 тыс. руб. При этом на пиролизе сэкономим около 1800 руб, — расход дров на 18200 тыс. руб.

Но вентилятор мощностью 80 Вт., проработав 7 месяцев при цене за 1кВт электроэнергии около 5 рублей, скушает более 1500 руб. Итого, — экономия не больше 200 рублей в год. Т.е. потраченные 50 тыс. рублей не окупятся никогда.

Даже если каким-то образом экономия будет 1000 рублей (чудо-КПД более 92%), — все равно 50 лет – не серьезный срок для окупаемости. Самый большой максимум — дополнительная стоимость котельного оборудования должна окупаться за 10 лет. Иначе оно не выгодно. Таких показателей нет и близко.
Что же привлекает пиролизный котел потребителя при такой цене, — большая загрузка!

Недостатки пиролизного котла

Имеется возможность поджечь много дров, после чего они горят постепенно 12 часов и более. К агрегату нужно подходить один – два раза в сутки. Это нравится потребителю больше всего.

Но взамен пользователь в частном доме получает большие недостатки:

  • Нельзя топить сырыми дровами, котел на них просто не работает. Теплоотдача сырых дров в 2 раза ниже – энергия уходит на испарение воды, в результате они не тлеют.
  • Весьма не желательно применять древесину которая дает смолу, — сосну, ель, березу, — отложениями они сильно загрязняют бочку, камеры, форсунки, затем это все проблематично очищать. А чем же топить?
  • Не редко возникает перерасход дров в межсезонье, когда нужно подтопить слегка в холодную ночь… Чем фактически полностью нивелируется повышенный КПД.
  • Зола, которая обязательно остается от дров, выносится струей в дымоход. Дымоход загрязняется, зола оседает беспорядочно, «по ветру» загрязняя все вокруг.
  • Поломка, неправильная работа, не настроенная автоматика угрожает массовым выбросом СО, большим перерасходом дров – угарный газ и древесные частицы не догорают полностью.
  • Большая цена, необоснованный расход денег.

Что выбрать — чем выгоден классический котел

Обычный котел на естественной тяге отличается тем, что сразу может работать с максимальной подачей кислорода без поломок, всегда, с любыми дровами. Такая безотказность не может не привлекать. При этом зола остается где ей и положено быть – в зольнике, а не сыпется на головы людям, — зольность это физическая характеристика древесины, которая полностью сгорать не может.

Но он может выполнять и функции пиролизного – цепочка от настроенного термостата управляет воздушной заслонкой в современных моделях, котел переходит на тление, с подачей вторичного воздуха.
При этом цена среди отопительного оборудования – самая демократичная.

Чтобы уменьшить количество подходов к классическому котлу для его обслуживания до 1 – 2 в сутки есть несколько методов по увеличению аккумуляции генерируемого тепла. Самый действенный – внедрение теплоаккумулятора, или возведение теплоемких массивных конструкций. При этом сам агрегат желательно применить несколько более мощный, — с большей отдачей на аккумуляцию за одну топку.

Принцип работы твердотопливных котлов

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс . Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

  • Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов плюс углекислоты.
  • Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
  • Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
  • Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
  • Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.
Читайте также:  Монтаж медных труб отопления: особенности технологии выполнения работ

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

  • Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
  • Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
  • Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
  • Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной . Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

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.

Эффективность увеличена в разы! Пиролизный котел: что это такое, принципы его работы

Вы просматриваете раздел Пиролизные, расположенный в большом разделе Котлы.

Работа пиролизного котла основывается на особой химической реакции — пиролизе.

Под данным термином подразумевается процесс разложения органического топлива на газ и уголь. При этом в большом объёме выделяется тепловая энергия.

Процесс возможен только при определённых условиях: нехватка кислорода в пространстве. Высокая температура: 200–800 °C.

Принципы пиролиза для отопления

Пиролиз широко применяют в разных отраслях промышленности. Востребован этот химический процесс и для обогрева жилых площадей.

Пиролиз происходит при любом виде твёрдого сырья:

  • Дрова.
  • Мелкие ветви или древесные опилки.
  • Брикеты.
  • Торф.
  • Бурый уголь.
  • Пеллеты.
  • Кокс.

Однако наиболее эффективно пиролизный агрегат работает на топливе с повышенным уровнем выхода летучих веществ — на древесине толщиной 80—100 мм. Вместе с ними используют пеллеты или древесные отходы.

Внимание! Использовать только опилки или пеллеты нецелесообразно — с ними котел не вырабатывает тепло или же его КПД снижается до минимума.

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.

Читайте также:  Виды утеплителей для стен дома изнутри: материалы для утепления и их характеристики

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.

Справка. Если высота потолков в отапливаемом помещении превышает 3 м, для каждого дополнительного метра добавляется мощность котла на 1—3%.

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.

Важно! Оптимальным считается котёл, который обеспечивает не менее 10 непрерывных часов горения сырья и служит бесперебойно на протяжении 20 лет.

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.

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.

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.

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.

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.

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):

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:

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.

Ссылка на основную публикацию
×
×