Чем хороши пиролизные котлы длительного горения – виды, преимущества, характеристики

Конструкция пиролизного котла длительного горения

Пиролизный котёл длительного горения имеет следующее устройство:

• Блок управления. Этим устройством выбираются разные режимы и контролируются параметры работы;
• Корпус. Выполняется из стали и покрывается жаростойкой краской;
• Теплоизоляция. Используют для снижения теплопотерь;
• Устройство от закипания. Контролирует температуру теплоносителя и регулирует горение, во избежание закипания, которое может приветси к аварии;
• Теплообменник. Металлический трубопровод, заполняющийся теплоносителем, который нагревается в процессе горения топлива, после чего поступает в систему отопления;
• Топочная камера. Служит для погрузки в неё твёрдого топлива. После чего происходит розжиг, и прекращается доступ воздуха. Тление происходит при 450˚С;
• Камера сгорания. В данной части происходит сгорание древесного газа, при условии подачи воздуха. Температура горения доходит до 1100˚С;
• Патрубок подачи теплоносителя в систему отопления;
• Колосники. Металлическая решётка, расположенная между камерами загрузки и сгорания;
• Подключение к дымоходу;
• Вентилятор дымохода;
• Клапан первичного воздуха для начала пиролиза;
• Клапан вторичного воздуха для сгорания древесного газа;
• Патрубок обратного трубопровода.

Как они устроены

В основе работы лежит экзотермический распад древесины на уголь и газ. Воздух поступает в ограниченном количестве, в результате чего топливо не горит, а тлеет. При условии постоянно высокой температуры внутри котла, 200–800 С, выделяемая энергия преобразуется в тепло. Весь этот процесс и называется пиролизом.

Фото: пиролизный котел в разрезе

В таких котлах исключаются колебания мощности, поскольку на протяжении горения топлива, независимо от его количества, работа поддерживается строго в заданном температурном режиме.

Применяются они для обогрева частных домов разных площадей, промышленных зданий.

Плюсы использования

Длительность горения.

После одной закладки такое устройство работает бесперебойно до 12 часов, то есть догружать его приходится в 2 раза реже, чем другие твердотопливные котлы.

Однако все зависит от типа: обычная топка с дровами работает порядка 4 часов, а с верхним горением — в среднем 30 часов на дровах и 5—7 дней на угле.

Такой эффект обеспечивается за счёт регулируемого процесса горения. Во многих современных моделях автоматическое регулирование работы. Длительность горения также зависит от объёма жилой площади, температуры воздуха в помещении и на улице, конструкции агрегата и его мощности.

КПД 85—90%.

Полное сгорание сырья.

Меньший расход сырья, реже нужно прочищать газоходы и зольник.

Экологичность.

В результате тления древесины или подобных видов топлива выделяется в 3 раза меньше вредоносных веществ, чем в иных твердотопливных котлах. К тому же вредоносные выбросы в атмосферу минимизируются под воздействием горячей температуры в верхней камере.

Экономичность.

Для сжигания подходят даже крупные неколотые дрова. Кроме этого, двухкамерное сжигание снижает избыток воздуха в уходящем газе, что тоже повышает экономию. По сравнению с другими типами твердотопливных котлов экономичность пиролизных агрегатов выше на 5—8%.

Причины высокого КПД котла

Высокий КПД котла по сравнению с «обычным» и меньшие затраты дров объясняются тем, что пиролизные котлы, изготовленные с применением современных материалов и технологий, ставились на месте старых, изношенных советских ещё котлов, печей, в результате да, действительно можно было наблюдать некоторую экономию.

Однако эта экономия будет не так заметна, если учесть, что кроме собственно дров пиролизный котёл потребляет энергию от электросети для обеспечения тяги форсунки. Даже если учесть низкую стоимость электроэнергии для сельских жителей, всё равно это будет достаточно существенная статья, тем более, если для добычи дров существует определённая квота там, где есть лес, и можно просто взять делянку и их напилить почти бесплатно, а за электричество придётся платить сполна.

Финальным гвоздём в крышку гроба всех пиролизных котлов будет их стоимость. Обычно она выше как минимум в два раза, чем у обычного котла прямого горения с теплообменником того же качества исполнения. При этом обычный котёл проще в обслуживании и не требует такой частой очистки, имеет фактически чуть выше КПД и чаще всего не потребует затрат на электровентилятор. В конце концов, если нет желания возиться с топкой, можно точно так же поставить там на автоматике режим регулировки подачи воздуха, чтобы дрова горели как можно дольше, и добиться ценой снижения КПД того же времени в 12 часов, о котором говорят производители котлов.

Принцип функционирования

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.

Типы конструкций и как они работают

Спрос на твердое топливо стабильно высок. Такой выбор полностью оправдан при отсутствии возможности газификации дома или производственного объекта. Отопительное оборудование, работающее на древесине, угле, пеллетных или торфяных блоках, с повышенной эффективностью функционирует при использовании технологии пиролизного сжигания. Сам процесс представляет собой распад органических веществ при их нагреве до высоких температур.

Основу конструкции составляют 2 камеры (сгорания и дожигания). В первом случае выполняется розжиг топлива, оно тлеет при ограниченном доступе воздуха. Во втором происходит горение образовавшихся ранее продуктов, генерируется тепло.

Для охлаждения корпуса и основных узлов конструкции используется водяная рубашка. Для регулировки интенсивности горения применяется дутьевой вентилятор.

С принудительной подачей воздуха

Особенность устройства отопительного газогенераторного котла с принудительной подачей воздуха – наличие между камерами сгорания форсунки с прямым сечением. Материалом для ее изготовления служит огнеупорный сплав, который по своим характеристикам похож на шамотный кирпич. Воздух нагнетается в топку вентилятором, повышая полноту сгорания продуктов до состояния мелкого пепла.

Естественная технология

В основе принципа работы котлов с естественной подачей воздуха лежит ограничение интенсивности горения.

Повышение эффективности функционирования оборудования при обогреве помещений обеспечивается за счет тления древесины. При этом выделяется повышенное количество пиролизных газов. Но для экономичной работы агрегата важна корректная отладка процесса горения.

Достоинства и недостатки

Основной конкурент пиролизных котлов в сфере сжигания дров — традиционные котлы с единой топкой с нижним дутьём. При этом следует иметь в виду, что во многих их современных моделях тоже есть возможность подачи вторичного воздуха в факел (в некоторых более старых котлах весь воздух подавался под колосник, вследствие чего летучие вещества могли сгорать не полностью).

Обычный диапазон нагружения котлов 50—100 %, КПД в нём сохраняется на уровне 85—92 %; при разгрузках до 30 % работа возможна, но производители часто не рекомендуют это.

Достоинства

• Регулируемый (подачей первичного воздуха) процесс горения позволяет работать с одной закладки достаточно длительное время, до 12 часов (у обычных дровяных котлов порядка 3—4 часов, однако у котлов верхнего горения этот показатель больше — от 30 часов на дровах до 6—7 дней на угле). Можно обеспечить автоматическое регулирование параметров.
• Полное сгорание топлива. Как следствие, гарантирована экономичность горения, реже надо чистить зольник и газоходы
• Двухступенчатое сжигание позволяет снизить избыток воздуха в уходящих газах (повышает экономичность)
• Процесс горения пиролизных газов легко поддается управлению и регулировке, что позволяет автоматизировать работу такого котла приблизительно в той же степени, что и работу газовых или жидкотопливных котлов
• Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу (в частности, высокая температура в верхней камере подавляет CO)
• Применение данного типа котлов стимулирует к отказу от применения неподсушенного топлива, что повышает эффективность хозяйствования
• Возможность сжигания крупных (даже неколотых) дров.

Как следствие, экономичность данного типа котлов по сравнению с «традиционными» аналогами может быть выше на 4—7 %.

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.

Принцип работы пиролизного котла

Чтобы лучше понять преимущество пиролизных котлов нужно подробнее ознакомиться с принципом их работы. Несмотря на классическое определение пиролиза, в котором сказано, что сгорают и отдают тепло только газы, в пиролизных котлах длительного горения с водяным контуром топливо всё же горит в условии недостатка кислорода.

По сути происходит слабое тление с выделением угарного газа. В конце концов образуется два источника нагрева теплоносителя – горящее, хоть и слабо, топливо и горючий газ. Такая схема горения позволяет снизить расход топлива на 40%.

Тление топлива образует древесный газ, который поступает в камеру сжигания, туда же подаётся разогретый воздух. Это приводит к появлению пламени – происходит сгорание с выделением тепла. При этом угарный газ превращается в углекислый и количество вредных веществ меньше, чем в обычных котлах. Использование пиролизных котлов это приводит к экономии топлива, потому что из одного и того же количества топлива получается большее количество тепла.

Например, для обычного агрегата может понадобиться 10 куб.м. дров на отопительный период, а пиролизному будет достаточно 6 куб.м

И что не менее важно, не придётся часто пополнять топливом

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром производятся в нескольких разновидностях:

• энергонезависимые. Характерны естественная тяга и механический способ управления;
• энергозависимые. Используется дутьевое оборудование, что способствует более высокой эффективности;
• с отличием в расположении камеры дожигания газа. Камера может быть под топкой или над ней.

Вариантов конструктивного исполнения может быть множество, но принципом горения они не отличаются. Существуют, так называемые, шахтные котлы длительного горения, которые работают вне зависимости от вида и качества топлива и являются скорее утилизаторами, чем отопительными пиролизными установками. Использование энергозависимых котлов удобно тем, что они комплектуются автоматикой для регулирования горения, в зависимости от температуры воды и температуры в помещении.

Длительное горение происходит благодаря двум факторам: низкая интенсивность тления топлива и большой топкой. Всё это и гарантирует малую периодичность подхода к оборудованию.

Виды твердотопливных котлов длительного горения для отопления

Отопительные твердотопливные котлы длительного горения, используемые для отопления дома, бывают двух видов:

1. Шахтный или котёл верхнего горения. В подобных устройствах сжигание топлива происходит в его верхних слоях, а теплообменником является весь корпус котла. Воздух подаётся в уложенные дрова (уголь) посредством специальной телескопической трубки сверху вниз, после чего двигаясь в противоположном направлении, он способствует процессу горения.

   Котлы верхнего горения (шахтные) универсальны по видам используемого твёрдого топлива (уголь, дрова и переработанные отходы деревообрабатывающих производств)

2. Пиролизные котлы (газогенераторы). Горение в таких агрегатах происходит сверху вниз, а сам процесс осуществляется при ограниченном доступе кислорода, в результате чего образуется зола и пиролизный газ, который, в свою очередь, сжигается в топочной камере.

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 0С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 0С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 0С.

На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно КПД котла значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

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».

Это интересно: Как сделать освещение в ванной комнате своими руками — разбираемся в вопросе

Шахтной котел своими руками

Существует множество чертежей шахтного котла, чтобы сделать его своими руками. Сделать систему такого качества, как у производителя нельзя, но хороший аналог для дома возможно.

Составляющие котла для самостоятельной сборки:

• Топка. Она занимает половину всей системы. Высота топки должна быть в 2 раза больше ширины.
• Шахта для загрузки топлива, располагается с боку или сверху.
• Зольная камера, располагается под шахтой.
• Колосник, делит зольную и шахтную часть.
• Камеры для обмена теплом.
• Дымоход.
• Заслонки.
• Дверцы.

Для приобретения всех материалов и элементов для отопительной системы, нужно рассчитать их необходимое количество.

Особенности работы котла «Суворов»

Чертеж и изготовление запатентованы в России. Выпускается и сейчас. Весь модельный ряд представлен водяными котлами, которые подойдут для отопления частных домов, коммунальных предприятий. Оснащены системой принудительной или естественной циркуляции воды.

«Суворов», кроме доступной цены, имеет и другие преимущества:

1. Высокоточное регулирование поступления кислорода внутрь изделия, так что процесс горения проходит длительно и стабильно, в автоматическом режиме.
2. Одной загрузки топлива хватает до 35 часов работы.
3. Возможность оборудования контуром серии ВК либо блоком ТЭНов. Это обеспечивает постоянную температуру теплоаккумулятора на низкой мощности, даже если горение завершилось.
4. Внутри системы использована технология дожига газов. Она заключается в наличии на стенках теплоизолирующих деталей, за счет которых температура в камере горения увеличивается, повышается выделение пиролизных газов.
5. При условии оптимальной работы КПД достигает 92%.
6. Двухступенчатая заслонка. С ее помощью регулируется подача первичного, вторичного воздуха.
7. Футеровка топки. Исключает появление смолистых отложений, сажи на внутренних стенках конструкции.
8. Контур сделан из нержавеющей стали.
9. 5 режимов регулировки мощности.
10. Подходит для открытой и закрытой систем отопления.
11. Энергонезависимость.
12. Контроль за температурой дымовых газов.
13. Не нуждается в постоянной чистке.
14. Гарантийный срок – 3 года с момента покупки.

Фото: котел «Суворов»

Пиролизные котлы «Суворов» можно купить на официальном сайте предприятия. Доставка осуществляется во все регионы России и страны СНГ от трех рабочих дней, в зависимости от удаленности региона.

Недостатки

Если вы хотите приобрести пиролизный котел, обязательно обратите внимание на его недостатки

• Прежде всего, стоит отметить высокую цену. Естественно, расходы окупятся в процессе использования оборудования, однако до этого необходимо будет сделать крупное вложение.
• Для использования агрегата потребуется топливо определенной влажности. Если этот показатель составляет 30% и более, материал нужно самостоятельно досушить. В противном случае котел погаснет.
• Гашение пиролизной камеры может произойти из-за недостаточно высокой температуры теплоносителя. Чтобы избежать этого, в некоторых случаях целесообразно установить обходную трубу. Такое решение усложнит конструкцию и сделает систему менее эффективной.
• Во многих моделях для создания принудительной тяги используются воздушные насосы. Соответственно, котел придется подключить к электрической сети.

Обзор популярных моделей

Следует понимать, что любой пиролизный котел – это достаточно тяжелый агрегат, который не предназначен для подвешивания на стену. Такие устройства можно применять как для отопления небольшого дома, так и для просторных коттеджей. Как и другие отопительные агрегаты, котлы длительного горения различаются по мощности.

Выбирая котел пиролизного горения, следует ориентироваться на такие показатели, как тепловая мощность устройства, размеры камеры загрузки, наличие второго контура и т.п.

На этот показатель обычно и ориентируются покупатели.

Среди популярных моделей такой техники следует упомянуть:

• Atmos (Украина) – представлены устройствами, которые могут работать и на дровах, и на угле, мощность варьируется в пределах от 14 до 75 киловатт.
• Attack (Словакия) – способны справиться с обогревом площадей до 950 кв. м, некоторые модели способны продолжать работу даже при перебоях с электроэнергией.
• Bosch (Германия) – высококачественная продукция известного бренда, мощность варьируется в пределах 21-38 киловатт.
• Buderus (Германия) представлена линейками Elektromet и Logano, первая хорошо известна в Европе как классический вариант пиролизного котла, вторая – более современные версии, предназначенные для частных домов.
• Gefest (Украина) – высокомощные устройства с КПД до 95%.
• КТ-2Е (Россия) специально разработан для крупных жилых помещений, мощность агрегата составляет 95 киловатт.
• Opop (Чехия) – относительно недорогие котлы, надежные и долговечные, мощность 25-45 киловатт.
• Stropuva (производства Литвы или Украины) с мощностью от семи киловатт вполне подойдут для небольшого дома, но в модельном ряде представлены и более мощные устройства.
• Viessmann (Германия) – идеальный выбор для частных домовладений, мощность стартует с 12 киловатт, применение современных технологий позволяет экономить топливо.
• “Буран” (Украина) с мощностью до 40 киловатт еще один популярный вариант для владельцев больших коттеджей.
• “Логика” (Польша) высокомощные устройства на 20 киловатт с легкостью обогревают помещения площадью до 2 тыс. кв. м, это скорее котел для промышленных нужд: обогрева цехов, офисов, теплиц и т.п.

Выбирая пиролизный котел для частного дома, следует обратить внимание на модели с двумя контурами, чтобы не только отапливать жилище, но и обеспечить его автономным горячим водоснабжением. Теплообменник для ГВС бывает накопительного или проточного типа

Для последнего варианта используют модели котлов повышенной тепловой мощности

Теплообменник для ГВС бывает накопительного или проточного типа. Для последнего варианта используют модели котлов повышенной тепловой мощности.

При желании сэкономить средства, можно попробовать сделать пиролизный котел своими руками. Технология его сборки описана в этой статье.