Принцип действия пиролизного котла

Хороший источник отопления: чертеж пиролизного котла и принцип работы

Пиролиз — способ разложения органических и неорганических соединений с применением термического воздействия. Проще говоря, молекулы распадаются при нагреве на более простые части.

Пиролизный котёл представляет собой устройство из рода твердотопливных котлов (чаще всего для нагревания воды) при помощи нагрева до 200–800 °C.

Особенностью является раздельное сгорание непосредственно топлива и дожигание в отдельной камере котла сопутствующих газов, продуктов сгорания.

Принцип работы: действие пиролизного котла

Общий принцип работы котла состоит в высокотемпературном нагревании органического топлива с недостатком воздуха, в результате чего образуются горючие газы.

Они поступают во вторичную камеру сгорания и там, смешиваясь с кислородом, газ окисляется с выделением дополнительной порции тепла.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

• с верхним расположением;
• с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

• без применения электричества: котлы с естественной тягой;
• с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

• Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
• Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

• Камера сгорания котла.
• Отсек газификации.
• Секция дожигания газов.
• Колосниковые решётки.
• Теплообменник (входной/выходной патрубки).
• Трубопровод отвода газов (дымоход).
• Отверстия для поддува.
• Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

• Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
• Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
• Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

• Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе.

• сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
• сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
• продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
• отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Здесь вы узнаете:

• Принцип работы традиционных котлов
• Как работают пиролизные котлы
• Немного химии и физики
• Обеспечение длительного горения
• Достоинства и недостатки пиролизных котлов

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.

Принцип работы и характеристика пиролизных котлов

Пиролизный котел – это отопительное оборудование, предназначенное для обогрева домов, коттеджей, различных помещений. Принцип работы основывается на выделении пиролизного газа и его сжигания.

Устройство и работа пиролизного котла

Агрегаты, которые позволяют получить газ в результате пиролиза древесины, называются газогенераторами. В замкнутый резервуар помещаются дрова, его еще называют топливной камерой или реактором.

Принцип действия пиролизного котла:

1. В топку закладывается топливо, после чего поджигается. Поначалу сырье горит как в обычном котле, но при достижении температурного режима свыше 200 градусов закрывается задвижка подачи воздуха в камеру сгорания, и в ней начинается активная фаза пиролиза древесины. В результате разложения активно выделяется древесный газ, который с помощью отводной трубы отводится.
2. На следующем этапе начинается активное выделение тепла – экзотермия. Накопленные газы конденсируются и подаются в камеру дожига, где вступают во взаимодействие с воздухом.

Благодаря автозадвижке происходит автоматическая регуляция температурного режима.

Разновидности пиролизного котла

Существует несколько разновидностей оборудования в зависимости от места расположения отсека дожига и вида вентиляции.

С нижней камерой дожига

Эта модификация наиболее распространенная благодаря удобству эксплуатации. Топливо закладывается в верхнюю камеру. Выделяющиеся газы выходят в трубу, которая находится внизу.

Основной недостаток – необходимость часто чистить систему.

С верхней камерой дожига

Такие устройства менее распространенные, но имеют неоспоримые преимущества. Зола не проникает в отсек отжига, поэтому часто чистить котел необходимости нет. Благодаря форсункам газы выводятся вверх, где сгорают и поступают в дымоход. Такая система является более практичной.

С естественной вентиляцией

Особенность таких агрегатов в том, что их работоспособность не зависит от подачи электроэнергии. Для создания хорошей тяги котел должен оснащаться достаточно высоким дымоходом.

С принудительной вентиляцией

Пиролизные котлы с принудительной вентиляцией энергозависимы, поскольку конструкция оснащена насосами и вентиляторами, которые функционируют в автоматическом режиме.

Характерная особенность энергозависимых модификаций – большее время эффективного горения в сравнении с котлами естественной вентиляции.

Достоинства и недостатки

Пиролизные агрегаты, как и другие виды источников тепла, имеют преимущества и недостатки. Из достоинств следует выделить:

• При сжигании топлива благодаря принципу действия агрегата удается достичь КПД 90-93%.
• Виды установок, которые работают на естественной тяге, не зависят от наличия электроэнергии в сети.
• Процесс экологичен, в атмосферу выбрасывается небольшое количество вредных веществ.
• Экономичность. Расход твердого топлива на 100 м.кв при высоте потолков 3 м составляет около 10 кг сырья в сутки.

Недостатки пиролизных котлов:

• Необходимо топливо с небольшим содержанием влаги (влажность дров не более 25%).
• Стоит оборудование несколько выше, чем классический твердотопливный котел.

Поскольку пиролизный котел работает на относительно невысоких температурах, на стенках камеры скапливаются отложения смол и дегтя. По мере отложения вещества нужно удалять.

Виды топлива для пиролизных котлов

Пиролизные котлы длительного горения способны функционировать на нескольких видах топлива:

• дрова (размеры должны быть не более 450*250мм);
• торф;
• брикет;
• уголь;
• измельченные ветви;
• опилки;
• кокс.

Наиболее эффективным видом топлива принято считать древесину. Сырье при сгорании выделяет максимальное количество пиролизного газа. Для эффективной работы рекомендуется использовать дрова, толщина которых не менее 70-100 мм. В сочетании с дровами можно использовать пеллеты и опилки (до 25%).

Защитные механизмы пиролизного котла и особенности эксплуатации

Котлы длительного горения являются пожароопасными объектами, поскольку во время работы внутри камеры достигаются высокие температурные показатели. В процессе использования важно соблюдать меры безопасности:

• Устанавливают отопительную систему на кирпичное или бетонное основание, перед топкой укладывают металлический лист толщиной 2 мм для защиты окружающего пространства от случайно упавших угольков.
• Котел устанавливают на расстоянии не менее 20 см от стен. Мебели рядом быть не должно.
• Дымоход нужно утеплять для снижения теплопотерь, уменьшения образования конденсата и выпада дегтя в осадок.

К монтажу обязательна группа безопасности: манометр, автоматический воздухоотводчик, а также аварийный клапан для стравливания воздуха при избыточном давлении.

Котел своими руками

Чтобы соорудить котел своими руками, нужно подготовить рабочий инвентарь:

• электрическая дрель;
• термодатчик;
• сварочный аппарат;
• вентилятор;
• несколько упаковок электродов;
• несколько полос стали разных размеров;
• болгарка;
• шлифовальный круг на 125 мм;
• набор профтруб 2 мм;
• отрезной круг на 230 мм;
• металлические листы 4 мм.

На примере будет рассмотрен алгоритм изготовления котла своими руками из газового баллона. Оптимальный объем резервуара 50 л.

Пошаговая схема действий:

1. Верхнюю часть баллона срезать, удалить закругленную часть. После шлифовки она будет играть роль крышки. Боковую часть нужно оснастить загрузочным отверстием для топлива. Сгоревшие дрова будут через решетку из арматуры проваливаться вниз.
2. Приварить дымоход. Для лучшей тяги лучше всего использовать трубы разного диаметра в начале и конце. Для привлекательного внешнего вида наружную часть дымохода можно покрыть огнеупорной краской.
3. Из трубы и железного диска изготовить поршень, к которому после будут приварены лопасти. В процессе горения лопасти вращаются и создают вихри воздуха, а диск предупреждает образование открытого пламени.

Самодельные пиролизные котлы также изготавливают из листов металла (самый сложный вариант) и делают выкладку из кирпича.

Обзор популярных моделей

Большое количество производителей предлагают широкий ассортимент отопительных приборов, которые работают по принципу пиролизного сжигания топлива:

• «Котлы Попова»;
• «Буржуй К»;
• Котел длительного горения «Траян»;
• Котел «Будерус», оснащенный охлаждающим теплообменником.

К выбору отопительного оборудования необходимо подходить основательно, ведь от этого будет зависеть качество и удобство обогрева дома. Средняя цена на пиролизные котлы составляет 75-80 тыс. рублей.

Как работает пиролизный котел – пошаговое описание принципа действия

2017-05-01 Евгений Фоменко

• Что такое пиролиз?
• Устройство и принцип работы.
• Преимущества и недостатки
• Использование пиролизных котлов в быту

Что такое пиролиз?

Пиролиз – это процесс распада органических материалов при высокой температуре без поступления кислорода. Применительно к отопительным котлам под этим понятием имеют в виду выделение летучих газов из древесины. Пиролиз происходит всегда при сгорании любого органического вещества, но именно в пиролизном оборудовании созданы условия, при которых выделение газа происходит наиболее интенсивно.

Устройство и принцип работы.

Разберемся, как работает пиролизный котел. Он состоит из двух камер сгорания, расположенных вертикально. В первичной топке горит древесина. Специально устроено ограничение поступления воздуха – кислород попадает только через дымоход и небольшие отверстия. В дымоходной трубе иногда дополнительно устанавливают шибер – регулируемую заслонку, частично закрывающую отверстие.

Вторая камера сгорания располагается сверху первой. Они соединены между собой газоходом. В этой части и происходит окончательное догорание выделенных газов. Если открыть слишком большой доступ воздуха, то эти газы сгорят еще в нижней топке.

А так в нижней части тлеет древесина и под действием высоких температур активно выделяются горючие летучие материалы. В этом и заключается основной принцип действия пиролизного оборудования, за счет чего повышается КПД устройства, а горение одной закладки дров длится намного дольше.

Рассмотрим этапы и принцип работы пошагово:

1. Твердое топливо закладывается в нижнюю топку и разжигается.
2. Закрывается герметичная дверца камеры.
   Камера сгорания пиролизного котла
3. Сухая древесина обугливается и медленно тлеет под действием повышенной температуры выше 600 градусов.
4. Активно выделяются летучие горючие вещества и, поднимаясь в верхнюю камеру, там воспламеняются, дополнительно отдавая энергию теплоносителю.

Преимущества и недостатки

Преимущества пиролизного оборудования:

• Топливо сгорает практически полностью , почти не оставляя после себя золы. Чистить аппарат приходится реже.
• Экологичность – в верхней топке окончательно догорает максимальное количество вредных веществ, которые в обычных котлах выходят в атмосферу через дымоход.
• Так как внизу вместо открытого огня идет процесс тления, одной порции дров хватает на больший отрезок времени , по сравнению с тем, сколько времени горит это же количество топлива в обычном котле. Одна закладка может тлеть до 12 часов, что значит дополнительную экономию.
• Повышенный уровень коэффициента полезного действия по сравнению с классическими моделями.
• За счет высокой температуры горения можно использовать практически любое сухое твердое топливо и использовать в его качестве отходы производства, которые можно достать бесплатно, если вы работаете на производстве. Можно ли топить углем, написано в инструкции по эксплуатации каждой конкретной модели.

Недостатки пиролизных котлов:

• Повышены требования к качеству топлива . Оно должно быть максимально сухим, иначе без кислорода оно просто потухнет на первом этапе.
• За счет усложнения конструкции такие аппараты стоят дороже обычных аналогов и больше подвержены поломкам. Чтобы сэкономить, можно сделать такое оборудование самому, найдя чертежи и схемы подобных самодельных аппаратов.
• Некоторые модели имеют в конструкции вентиляторы для принудительной тяги. Это делает котлы энергозависимыми .
• Если теплоноситель успевает слишком сильно остыть, это может привести к тому, что прекратится горение в верхней камере. Чтобы этого избежать, устанавливаются дополнительные обходные каналы примеси горячей воды, что усложняет и удорожает подключение .

Использование пиролизных котлов в быту

Пиролизный котел отлично подойдет как для промышленного использования, так и для обогрева своего дома. Популярные фирмы, производящие бытовые пиролизные аппараты, это Протерм, Благо, Буржуй-К.

Фото пиролизного котла Буржуй-К

Удобнее всего использовать твердотопливное оборудование работающее на пеллетах, так как они изначально продаются просушенными. Также есть возможность настроить автоматическую подачу гранул, что сделает эксплуатацию котла еще более удобной. Если в паре с котлом установить бойлер косвенного нагрева, это позволит обеспечить жителей горячим водоснабжением.

Предлагаем Вашему внимаю видео о принципе работы пиролизного котла:

Принцип работы пиролизных котлов

Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их работу и разберемся действительно ли они такие эффективные.

Дрова всегда использовались людьми как источник тепла, однако сейчас технологии позволяют применять их с более высоким КПД чем давали старые печи. Современные котлы не только значительно экономят ресурсы, но и время, ведь за ними не нужно следить, а одной закладки дров хватает на 12-24 часа.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

• дрова,
• различные пеллеты,
• щепа,
• топливные брикеты,
• кокс,
• уголь.

При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

• Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
• Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
• Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
• Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

• Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
• Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
• Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

• Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
• Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

Подробная схема работы, 6 этапов

1. После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
2. В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
3. В это время происходит выделение пиролизных газов.
4. Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
5. Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
6. Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Схема котла с нижней камерой сгорания газов

Как вы уже поняли, такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но, по своему расположение, топки могут быть двух видов:

• с нижней камерой сгорания,
• с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

Достоинства

Недостатки

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

Камера сгорания газов сверху

В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

Достоинства

Недостатки

Немного теории из эффективности этого оборудования

Как заявляют многие производители расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет не более 10 кг в сутки. В качества дров рекомендуют использовать березу или клен. Хвойные породы менее эффективны так как в выделяемых газах остается смола.

В заключение

Если вы решили установить и пользоваться котлом на твердом топлива, такой вариант как пиролизный будет наиболее рациональным. Не смотря на свою высокую стоимость он окупится довольно быстро за счет своего высокого коэффициента полезного действия. Кроме этого будет экономить ваше время в процессе эксплуатации и обслуживания.

Солнечный коллектор, или гелиосистема, оборудование, предназначенное для использования в качестве альтернативных источников энергии. Такие системы давно используют во многих странах .

Установив твердотопливный котел или только планируя это сделать, возникает вполне закономерный вопрос, какое топливо для него использовать что было максимально .

Инвертор одна из неотъемлемых составляющих любой системы солнечных батарей и ветрогенератора. Его задача преобразовывать постоянный ток, вырабатываемый панелями, в переменный .

Теплоаккумулятор – емкость, в которой можно накопить теплоноситель с излишками тепла, вырабатываемыми при использовании твердотопливного котла, солнечных коллекторов или любого .

Пиролизные котлы: Принцип работы и в чем их плюс

Выбор системы отопления для загородного дома, в котором хозяева проживают постоянно, достаточно сложен. Вариантов много. У каждого есть свои достоинства и недостатки. Но, дом отапливать необходимо, причем хочется, чтобы отопление требовало минимум внимания, и было максимально эффективным. Ну, и не забудем про экологическую чистоту. Неприятно, когда из трубы валит дым и вылетает сажа, которая загрязняет участок. Одним из вариантов отопления, удовлетворяющих этим условиям, является создание отопления на базе пиролизного котла. Что он из себя представляет?

Принцип работы пиролизного котла

Второе название пиролизного котла – газогенераторный котел. В основе функционирования пиролизного котла лежит принцип пиролиза древесины. Именно древесина является источником энергии в котле. Принцип пиролиза заключается в том, что древесина, на которую действует высокая температура, порядка 1000 градусов Цельсия, и при недостатке кислорода, разлагается на газообразную часть, т.н. пиролизный газ, и, всем привычный, древесный уголь или кокс. Этот процесс происходит с выделением тепла, которое и согревает воздух, поступающий в зоне горения. Высокая температура, вкупе с кислородом, вызывает горение пиролизного газа, которое и используется для получения тепла. Кроме того, горение пиролизного газа уменьшает количество вредных примесей в дымовой смеси, и количество вредных примесей меньше, чем в обычном дыме в три раза. Фактически на выходе пиролизного котла остается углекислый газ и водяной пар. Количество образуемой золы и сажи минимально.

Устройство пиролизного котла с описанием процессов его работы

1 — топливо, 2 — первичный воздух, 3 — вторичный воздух, 4 — уходящие газы, 5, 6 — вход и выход воды, A — камера газификации, B — колосник, C — камера дожигания, D — газоход, E — дымосос

Работа пиролизного котла начинается с закладки в него топлива. Обычно это березовые поленья. Поленья хвойных пород не используются, поскольку у них высокое выделение смолистых веществ. После розжига топлива начинает работать вентилятор котла. Вентилятор управляет процессом горения, чаще всего используется вентилятор-дымосос. После поднятия температуры до 250 °С и просушки древесины, процесс горения, практически, прекращается (ограничением кислорода), начинается процесс пиролиза. При пиролизе, как мы уже говорили, начинают выделяться горючие газы. При недостатке кислорода в камере закладки, древесина практически не горит, но выделяет газы которые и используются: во первых для поддержания собственной высокой температуры и продолжения процесса пиролиза, во вторых для нагрева обогревающего теплоносителя (например воды), который используется для отопления помещения. Газы сгорают в отдельной камере от дров. В итоге после выхода всех газов из древесины получается древесный уголь. Газы из него вышли и процесс пиролиза прекратился, но сам по себе древесный уголь еще можно дожечь. Вновь включается вентилятор и начинается процесс горения с подачей кислорода . Древесный уголь дожигается обычным способом как в печи, в итоге получаем очень высокий КПД и длительное время выделения тепла при прохождении разных физико-химических процессах (горение- пиролиз-горение)

В итоге процесс работы пиролизного котла можно разделить на несколько этапов.

На первом этапе, при температуре до 250°С, происходит дегазация топлива и его подсушка (древесины). С поднятием температуры до 450°С пиролизный газ, соединяясь с кислородом, сжигается, На третьем этапе, при температуре в 750-850°С происходит дожигание пиролизного газа, часть тепла возвращается в верхнюю камеру, остальное тепло используется для нагрева теплоносителя.
Последний этап работы пиролизного котла дожигание древесного угля.

Отличие работы пиролизных котлов от других источников тепла

Пиролизные котлы экономичнее других видов котлов. Одна закладка топлива может вырабатывать тепло в течение 10-12 часов.
Нет необходимости постоянного контроля работы котла. Пока есть топливо, котел работает.
Работа системы отопления начинается очень быстро, 30-40 мин и температура воды достигает +60-90°С, и система отопления начинает работать.
Автономность и естественная циркуляция воды при нагреве.
Нет необходимости в создании дымоходов большого размера. Т.к. температура выходящих газов невелика, то и размер труб на выход невелик.
Практически, полное сгорание топлива не требует частого очищения котла.

Достоинства пиролизных котлов

Высокая экономичность, КПД до 90%.
Высокая эффективность – работа до 12 часов на одной закладке топлива.
Высокая экологичность, за счет сгорая вторичных газов.
Минимальные отходы.
Автоматизация процесса отопления.
Интеграция с другими системами отопления.

Недостатки пиролизных котлов

Необходимость в электричестве для работы вентиляторов.
Высокая стоимость, по сравнению с другими системами.
Необходимость использования сухого топлива, особого вида (древесина лиственных пород).

Но, при всех «ЗА» и «ПРОТИВ» пиролизных котлов, они выглядят очень привлекательными для использования в загородных домах. Во-первых, доступность древесного топлива. Высокая эффективность. Кстати, никто не пытался использовать в качестве топлива древесные пеллеты. Возможно, они будут более эффективными, чем просто дрова. Во-вторых, регулирование, такого непростого процесса, как горение древесины, тоже является привлекательным фактором. В общем, стоит подумать, оценит всё, и принять взвешенное решение.

Пиролизные котлы длительного горения. В чем секрет высокого КПД?

Времена традиционных печей для обогрева дома потихоньку уходят в небытие, старинные русские печи заменяют функциональные котлы длительного горения с высоким значением КПД. Прежде чем приобрести какую-либо теплогенерирующую технику, необходимо познакомиться с ее особенностями и преимуществами. В данном материале разберем пиролизную технику и в чем заключается ее принцип работы.

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.

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.

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.

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;

На данный момент рынок изобилует различными типами пиролизных котлов. Отличаются они расположением камеры дожига:

• Находится сверху. Достаточно редкий вид твердотопливных аппаратов, Преимущество: воздух попадает в камеру дожига сразу и после догорания попадает в камеру охлаждения для дальнейшего вывода в дымоход. Не экономичный вид, конструкция такого рода очень сложна на этапе сбора. Человек может доложить топливо, не дожидаясь сгорания предыдущей партии. У остальных видов котлов такой возможности нет.
• Камера дожига находится снизу. Такие устройства пользуются большей популярностью, пользователю удобно закладывать топливо. Конструкция ниже по стоимости, чем котел с верхней камерой дожига. Отдел для золы приходится часто чистить, чтобы дым эффективно продвигался вниз, нужна усиленная тяга.

Пиролизные котлы отличаются по типу тяги: бывает естественная и принудительная.

• Тяга естественная. Используют мощный, высокий дымоход, при этом стоимость аппарата возрастает. Благодаря высокому дымоходу отпадает необходимость электрозависимости.

• Принудительный наддув и тяга. Появляется необходимость в электрике, и отпадает зависимость от погодных условий. К слову, время работы с максимальным КПД вырастает на 5 часов, по сравнению с котлами при естественной тяге.

Котлы различаются по способу использования:

• Котел для воздушного отопления. Такой котел ставят с целью обогрева различных коммерческих или хозяйственных помещениях. Для распределения тепловой энергии используются тепловые массы воздушные. Распределяется энергия с помощью алюминиевых труб и нагнетателей.
• Котел водяного отопления. Вода нагревается в наружном теплообменнике, затем попадает в трубы радиатора. Вода постоянно циркулирует — поддерживается постоянная температура в доме.

Большая часть пиролизных котлов длительного горения работает на дереве. Существуют котлы, использующие для работы уголь и другие вещества. Преимущества котла на углевом топливе складываются из простой конструкции: различные сложнейшие узлы автоматического управления отсутствуют, что гарантирует минимальное количество поломок в процессе эксплуатации.

Заключение

Для обогрева маленького дома или просторного коттеджа пиролизные котлы подойдут идеально. Несмотря на то, что стоимость такого твердотопливного устройства достаточно высока, вложенные средства полностью окупятся. Срок службы такого аппарата долгий, а поломки крайне редки.