Отличной заменой котла, работающем на твердом топливе, являются установки пиролизного действия. Они уже зарекомендовали себя как более эффективные и очень простые в эксплуатации, а также несмотря на высокую цену, пользуются огромным спросом.

Котел пиролизного действия – на данный момент перспективный отопительный прибор , его коэффициент полезного действия более 90%, Вид топлива в основном пеллеты, они дешевые и экологичные.

Устройство пиролизного котла

Пиролизный котел – это не печка. В нем происходит ряд сложных процессов. А разработка котла – это ответственная задача для инженеров-конструкторов, которая требует наличие опыта, знаний и массу усердного труда и больших затрат на обкатку готовой конструкции и эксперименты. Как вы понимаете, в этой сфере отсутствует вековой опыт и проверенные поколениями технические решения, как, например, у традиционных печей.

Если вы и найдете в свободном доступе в интернете схемы котла, то это будут 2-3 схемы общего вида и 3-4 схемы печи в разрезе. Умея работать CorelDraw и в ACAD, а также при наличии соответствующего образования и опыта работы , вы сами сможете составить деталировку. Однако помните, что спецификации вы все равно не найдет. А это значит, что вам придется лишь догадываться либо выводить экспериментальным путем из какого материала должна быть та или иная деталь.

Стоит также отметить, что есть много авторов подобных конструкций, которые возьмут сравнительно небольшие деньги за полный комплект тех.документов. Гораздо больше денег и времени у вас уйдет на чай или кофе, если до всего пытаться дойти самостоятельно. Но как понять, эффективно ли будет это устройство, будет ли оно работать?

Подобными вопросами задаются все те, кто решил приобрести себе пиролизный котел или печь. И продавцы и производители предлагают их в больших количествах. Они подберут вам подходящую модель, соответствующую вашим данным и замерам. Однако, как понять какая именно модель подойдет для вашего дома, как сориентироваться по цене, какой котел экономичнее, какой надежнее? Мы уже привыкли выбирать такие бытовые приборы, как стиральные машины, телевизоры и холодильники. Но с котлами мало кто сталкивался.

В этой статье мы постараемся дать читателю ответы на все вопросы относительно пирокотла. Надеемся, что это поможет вам при покупке.

Стоит отметить, что пиролизный котел отопления означает, что он полнопоточный (для непрерывной работы вашей системы отопления котел выдает постоянный необходимый расход горячей воды). Также регистр водогрейный – это важная часть конструкции и из котла нельзя убрать водогрейку. Без нее или же с пустым контуром, котел без аварийной автоматики может прогореть или взорваться.

Газогенерация и процесс пиролиза

Пиролизные котлы принцип работы базируется на явлении пиролиза. Говоря простым языком - от нагрева молекул, вещества расщепляются на более легкие и простые части. Это означает, что продукты пиролиза легче будут гореть и будут давать больше тепла.

Чистый пиролиз подразумевает распад закладки топлива без поступления воздуха в специальные ёмкости – реторте. Затем газы собираются в накопителе – ресивере. Оттуда они используются по мере необходимости. По этой схеме работали итальянские, немецкие и французские пиролизные установки в машинах во время войны.

Все бытовые современные пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, газогенераторные. По-другому не получится получить КПД свыше 65-70%. Однако, название «пиролизные» совсем неслучайно. Больше 90% тепла вырабатывается путем сгорания пиролизных газов. В связи с этим, дальше по тексту значения «пиролизный» и «газогенераторный» будут использоваться в качестве синонимов, кроме тех случаев, когда оговорено иное.

Рабочий цикл

Воздух проходит в камеру, где происходит газификация, в камере также тлеет топливо. Часть кислорода от этого воздуха идет на поддержание тления, что обеспечивает температуру процесса газификации от 200 до 800 градусов.

Через сопло, в камеру сгорания поступают пиролизные газы (на сленге сопло также называют хайлом). В эту же камеру поступает вторичный воздух, таким образом горят пиролизные газы.

Часть газов – частиц освобожденного углерода из состава топлива в катализаторе, переходят до окисла азота и СО2. На этот процесс уходит часть тепла. Восстановленные составляющие в камере дожигания проходят процесс окисления, при этом отдают обратно тепло. Дымовые прореагировавшие газы проходят сквозь теплообменник регистра , подогревая в нем воду, а потом улетучиваются в систему дымохода. Терморегулирующая система поддерживает в камере сгорания для полного сгорания оптимальную температуру.

Режимы работы пирокотла

1. Розжиг. Открыт шибер либо заслонка прямого хода. Дымовые газы уходят сразу в дымоход.
2. Рабочий режим. Закрыта заслонка прямого хода, осуществляется пиролиз. При этом тяга в самом газоходе регулируется естественным образом либо принудительно.
3. Догрузка топлива. Открыта заслонка прямого хода, однако, в течение некоторого времени тяга в газоотводе сохраняется : он при этом разогрет и, если присутствует вентилятор, то он не выключается. Процесс пиролиза не прекращается. Также общим недостатком для котлов, основанных на процессе пиролиза, является их привередливость к материалам конструкции и топливу.

Принцип работы пиролизного котла

В камеру, где происходит процесс сгорания, бьет струя сильно нагретых газов. В связи с этим для таких узлов не годятся обычные конструкционные материалы.

Существует один недостаток пирокотлов:

• малые пределы для регулировки мощностей при моменте сохранения достаточно высокого коэффициента полезного действия;
• разгонять котел более чем на 50% по теплу не получится – топливо вспыхнет в газификаторе и снизится коэффициента полезного действия.

Систему отопления на пирокотле необходимо рассчитывать исходя из циклического режима прогрева. При этом крайне желательно утеплиться снаружи ЭППС.

Материалы и топливо

И покупателю и тому, кто решил самостоятельно спроектировать котел, необходимо знать, что камеры сгорания, газификатор и дожигатель без температуростойкой защиты долго не проработают. Технология нанесения и состав защиты является особым секретом любой фирмы, занимающейся производством котлов.

Наиболее предпочтительными видами твердого топлива для данных котлов являются дрова или топливные пеллеты (под них и проектируются промышленные модели). Пирокотел на угле с высоким КПД будет работать до тех пор, пока все летучие не выйдут. А их не так уж и много в каменном угле, а в древесном – их почти нет. После этого идет сгорание углерода с коэффициентом полезного действия, который соответствует печному. Эффективный котел, рассчитанный на длительное горение на угле, нужно проектировать на комбинированном рабочем цикле. При этом цикле заложенное топливо сгорает с поверхности, а цикл пиролиза происходит с горением непосредственно на поверхности топлива.

Работа «принудительных» котлов

Наддув

Компьютерный вентилятор обычной конструкции загоняет в газификатор воздух. От воздушной внутренней магистрали вторичный воздух попадает в камеру сгорания. Давление при этом в рабочей полости выше атмосферного.

Рассмотрим достоинство такой схемы:

• вентилятор самой простой конструкции;
• камера, где происходит процесс сгорания, совмещена с дожигателем;
• при использовании жаропрочных специальных сталей вы сможете обойтись без футеровки, ведь температура свыше 1000 градусов сосредоточена возле сопла, а у самих стен ниже 800 - 900 градусов.

Однако, все перечисленные преимущества не позволяют получить КПД выше, чем 82-84%. Воздух под давлением частично обволакивает заложенное топливо, а внутренняя часть топлива, где происходит пиролиз, получает при этом недостаточно кислорода, причем увеличивать наддув будет бесполезно. К тому же в самой камере, где происходит процесс сгорания, оказывается много воздуха. Температура в сердцевине факела не может превысить 1100 градусов, при этом тяжелые продукты не сгорают, а испаряются в трубу. При этом КПД уже не будет выше 90%.

Особо нужно отметить опасность угарного газа от котла с принудительным наддувом.Так как, если давление в емкости больше атмосферного, то даже микротрещина послужит причиной утечки газов в ваше помещение. Газы не всегда можно распознать по запаху, но они всегда ядовиты и едки.

Откачка

Давление в тракте меньше атмосферного. Разница с наддувом принципиальная. В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: давление будет ниже там, куда воздуху труднее проникнуть, а вот тяга будет сильнее. Вторичный воздух можете загонять снаружи: давление его больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается, перемешивается с пиролизными газами и они сгорают. При этом температура поднимается до 1200 и выше градусов.

Как вы понимаете, КПД здесь повышенное. Его также может повысить, благодаря высокой температуре и сгоранию тяжелых фракций. Также появляется возможность сделать механический «дубовый» терморегулятор. За его основу берется термобиметаллическая пластина в водогрейном контуре, которая изгибается при колебаниях температуры. От нее поступает тяга к дросселю, пропускающему наружный воздух в дымоход. Когда вода перегрелась, заслонка приоткрылась, мотор крутит, как и раньше, прямо от сети или UPS, но наружный воздух, с более высоким давлением, отталкивает часть дымовых газов. Давление в газификаторе и камере сгорания повышается, туда поступает меньше наружного воздуха и пиролиз со сгоранием поутихну.

КПД таких котлов с дымососом может быть выше 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт.

Догрузку топлива в данный котел с дымососом вы можете осуществлять без предосторожностей. Дверцу загрузочного люка и ЗПХ можно открывать - закрывать в любой последовательности. В худшем случае вы почувствуете неприятный запах , но нераскаленные яды.

Рекомендации для правильной установки готового пиролизного котла

При монтаже котла необходимо соблюдать все рекомендации пожарной безопасности , так как процессы горения в котле достигают высоких температур.

Принцип работы пиролизных котлов достаточно сложен. Но мы надеемся, что наша статья поможет вам разобраться в его работе и сделать правильный выбор при покупке. С повышением тарифов на коммунальные платежи все больше людей понимают, что, чем выше КПД отдачи котла, тем он экономичней и лучше в холодные зимние ночи. Поэтому и пиролизные котлы устройство которых как раз то, что вам необходимо.

Пиролизные котлы - одни из самых мощных отопительных приборов, чьё КПД достигает 90%, а количество отходов сгорания значительно меньше, чем во всех других устройствах.

Приборы, работающие по принципу пиролиза, широко используют при отоплении жилых и промышленных зданий, домов отдыха, школ, магазинов, теплиц и бань. Благодаря своему устройству пиролизные котлы работают на меньшем количестве топлива, чем агрегаты обычной конструкции, а тепла выделяют больше.

Принцип работы и преимущества

Принцип работы пиролизного котла предполагает создание таких условий, когда в топочной камере происходит не горение, а тление топлива. Достигается это с помощью повышения давления и ограничения доступа в прибор кислорода. В результате его действия происходит термическое разложение древесины на золу (отходы), кокс и горючий древесный газ. Последний поступает во вторую камеру топки, где и сжигается, увеличивая выделяемое агрегатом тепло.

По сравнению с прочими видами отопительного оборудования пиролизные котлы обладают следующими преимуществами:

• Уровень КПД прибора от 90 % и выше. Для сравнения, КПД классических твердотопливных агрегатов составляет, максимум, 80%. Уровень выработки тепла зависит от влажности топлива (не более 20%).
• Полное сгорание твёрдого топлива при работе.
• Минимальное количество отходов и оседающей в дымоходном канале сажи.
• Длительность тления топлива, в зависимости от вида, составляет от 5 до 24 часов.
• Выбрасываемые в атмосферу вещества безвредны, так как в процессе сжигания древесный газ преобразуется в углекислый и водяные пары.

К не многочисленным недостаткам пиролизных котлов относят большие габариты и зависимость некоторых моделей от электроснабжения.

Конструкция пиролизного котла

Классическое устройство пиролизного котла состоит из следующих элементов:

• Топочная камера, состоящая из двух частей. В первой непосредственно происходит процесс пиролиза, то есть разложения топлива на твёрдый остаток и газ, который подаётся во второй отсек топки и, смешиваясь с воздухом, усиливает теплоотдачу. Располагаются они одна над другой.
• Колосниковая решётка, которая разделяет два отсека топочной камеры. Как правило, её изготавливают из чугуна или огнеупорной керамики.
• Каналы подачи воздуха: первичного (в камеру пиролиза) и вторичного (в камеру сгорания газа).
• Водный теплообменник и двумя патрубками. Под этим элементом подразумевается слой воды в двойных стенках пиролизного котла.
• Дымоход, через который отходы сгорания выводятся из помещения.
• Автоматика контроля за температурой и давлением.
• Вентилятор для нагнетания в камеру сгорания воздуха и дымосос для вытягивания остатков горения.

Рис. 1

Поэтапная работа пиролизного котла

Работа отопительного устройства начинается с закладки через дверцу в камеру сгорания (первый отдел топки) топлива. Поленья или брикеты укладываются прямо на колосник и поджигаются любым способом. После этого дверца закрывается, но в топку продолжает поступать воздух через открытый воздушный канал. Это называется - первичная подача воздуха. От уровня силы подачи воздуха в обе части топочной камеры и зависит мощность прибора.

Когда пиролизный котёл выходит на режим, то есть когда пламя охватывает весь объём топлива, воздушный канал перекрывают. Именно с этого момента и начинается пиролиз, когда горит лишь малая часть, но выделяемого тепла хватает для термического разложения оставшегося объёма топлива.

Горячий древесный газ попадает во вторую часть топки (камера дожига или газификации), где смешивается с воздухом, который поступает из вторичного канала подачи воздуха. Из-за контакта с кислородом он вспыхивает и сгорает с выделением большого количества тепла. Во время тления топлива и горения древесного газа и происходит нагрев водяного теплообменника. В зависимости от конструкции пиролизный котел работает как отопительный прибор (водяное отопление) либо как водогрейный.

Далее остатки перегоревшего пиролизного газа естественным путём или при помощи установленного в дымоходном канале вентилятора (дымососа) выводятся из прибора за пределы помещения. Ниже приводится схема работы пиролизного котла, на которой с помощью стрелок показано движение воздуха и тепла. Изменение цвета с голубого на красный подразумевает повышение температуры.

Рис. 2

Изготовление пиролизного котла своими руками

Одним из самых больших недостатков пиролизных устройств является их высокая стоимость. Даже простейшие модели стоят более 50 000 рублей, что для многих домовладельцев становится непреодолимым препятствием.

Самодельные пиролизные котлы стоят значительно дешевле, но изготовление их сопряжено с некоторыми сложностями. В первую очередь, это необходимость точно следовать конструкторским параметрам.

Ввиду большой сложности работы устройства, не имеющим специального образования людям не стоит заниматься самостоятельными расчетами, а воспользоваться чертежами, находящимися в открытом доступе.

Чертежи самодельных пиролизных котлов

Наиболее популярна схема, которая показывает работу оборудования конструкторов Беляева и Попова, которые несмотря на общие принципы работы обладают определёнными конструктивными различиями.

Схема оборудования позволяет изготовить отопительное устройство мощностью 40 кВт. Размещённый в сети Интернет чертёж содержит все необходимые размеры и адаптирован под лазерную сварку. К тому же классическая схема пиролизного котла работающая по принципу Беляева позволяет знающим людям изменять некоторые параметры схемы (кроме объёма прибора), адаптируя её под конкретную ситуацию. Принцип действия пиролизного котла Беляева предполагает работу пиролиза в самом образцовом его проявлении.

Рис. 3

Котлы конструкции Попова часто называют "термохимические установки" (ТЭУ) и работа их также основана на принципе пиролиза. Они успешно используются не только для отопления, но и для просушки сельскохозяйственной продукции и пиломатериалов на складах и лесопилках. Часто данная схема пиролизного котла используется и как утилизирующие камеры.

Основные конструктивные отличия отопительного устройства по схеме Попова заключаются в следующем:

• Регулировка теплообменника происходит механическим путём, что позволяет ему работать независимо от системы электроснабжения.
• Камера дожига (газификации) разделена горизонтальной перегородкой.
• Отопительный агрегат оснащён 3 регуляторами-воздуховодами. Первый (нижний окислитель), в виде труб малого диаметра, расположены под дверцей закладки топлива и регулирует подачу воздуха в камеру пиролиза. Во время действия агрегата у основания нижних окислителей необходимо укладывать негорючий изолирующий материал (песок, золу и пр.) для предотвращения возможного возгорания от искр.

  Второй (верхний шибер) в котле Попова расположен в патрубке дымохода и предназначается для контроля за скоростью выхода отработанных газов из устройства.

  И, наконец, третий регулятор (внутренний шибер) расположен по центру корпуса прибора и позволяет избежать попадания дыма в помещение. Он имеет небольшой диаметр и выглядит, обычно, как круглое отверстие диаметров 1-2 см, закрытое специальной заслонкой.

• Вентиляторы и дымососы отсутствуют, так как необходимая тяга обеспечивается высотой дымоходной трубы (не менее 7 м).

Особенность работы пиролизных устройств Попова заключается в том, что после первоначальной закладки небольшого объёма топлива все воздуховоды открыты до тех пор, пока прогорание не пройдёт, минимум, наполовину. После этого следует ещё один заброс максимального количества топлива и закрытие через 5-10 минут всех регуляторов.

Как показывает практика при работе на древесине котлы Попова не требуют повторной закладки топлива в течение 10-12 часов. Периодически (не чаще 1 раза в час) центральный регулятор открывается на непродолжительный срок.

Одной из самых положительных черт пиролизных котлов Попова является возможность использование влажного (до 65%) топлива. Чем выше уровень влажности, чем ниже эффективность действия котла.

Ниже приведена общая схема пиролизного агрегата Попова и технические данные, позволяющие не только определиться с расположением основных элементов, но и рассчитать габариты агрегата в зависимости от желаемой мощности.

Рис. 4

Материалы и оборудование, необходимые для устройства пиролизного котла

Сложность изготовления пиролизного котла предполагает не только четкое следование чертежу, но и обширный набор материалов и инструментов.

В частности, для сборки обязательно понадобятся:

• Сварочный аппарат постоянного тока.
• Электроды.
• Электрическая дрель и набором свёрл разного диаметра.
• Болгарка с шлифовальным (125 мм диаметром) и отрезным (230 мм диаметром) кругами.
• Металлические листы толщиной не менее 4 мм. В случае если металл будет тоньше он быстро выгорит и прибор придёт в негодность.
• Трубы из нержавеющей или легированной стали диаметром согласно используемому чертежу (от 5 до 50 см).
• Полосы стали разной ширины и толщины, металлические уголки.
• Дымоходная труба заданного чертежа диаметра и длиной не менее 4-5 м.
• Кирпичи и бетонный раствор для устройства фундамента под котлом.

Особенности установки самодельного пиролизного котла

Собранное своими руками отопительное или водогрейное устройство не рекомендуется устанавливать в жилом помещении. Даже при точном действии следования чертежу и использовании высококачественным материалов нельзя гарантировать его полное соответствие требованиям пожарной безопасности.

Пиролизный агрегат имеет приличный вес и потому обязательно устанавливается на кирпичный или бетонный фундамент. Даже при наличии изолирующего слоя расстояние между мебелью, стенами и корпусом прибора должно составлять не менее 20 см.

В помещении, где устанавливается самодельный пиролизный котёл, необходимо организовать дополнительное вентиляционное отверстие общей площадью не менее 100 кв.м. Также перед дверцами топочной камеры должен находиться защитный слой из негорючего материала.

1.
2.
3.
4.

У отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, имеется альтернативный вариант – газогенераторные агрегаты. Они считаются несложными в эксплуатации и одновременно наиболее эффективными приборами и, несмотря на высокую стоимость, пользуются у потребителей спросом.

Основан принцип работы пиролизного котла на сжигании газов, которые выделяются при горении дров. Применяют такие агрегаты не только для обогрева частных домовладений, но и для отопления складов и других помещений промышленного назначения.

Особенности функционирования пиролизного оборудования

Отличается принцип действия пиролизного котла от других способов обогрева при помощи твердого топлива тем, что организован он на процессе пиролиза – так называется сухая перегонка древесины. В условиях минимальной подачи кислорода и под воздействием высоких температур при горении твердые органические материалы распадаются на газ и продукты отработки, которыми являются сухие осадки (кокс).

Поскольку пиролиз возможен только при определенных температурных условиях - при достижении 1100° С, то он сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего в котле подсушиваются дрова и нагревается воздух, подаваемый в зону горения.

Далее пиролизный котел принцип действия имеет следующий: кислород смешивается с газом, выделенным из древесины. Это приводит к горению газа и, соответственно, к получению тепловой энергии. Кроме этого, в результате такого процесса содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выводимых наружу, минимизируется.

Устройство газогенераторного оборудования

Чтобы узнать, как работает пиролизный котел необходимо разобраться с принципом функционирования каждого его узла. Этот агрегат состоит из различных элементов. В котле имеется две камеры, которые изготавливают из стальных листов толщиной не меньше 5 миллиметров. Разделительную функцию между камерами выполняет форсунка.

Конструкция пиролизного котла (см. фото) предполагает, что верхний отдел топки выполняют в виде топливного бункера, а нижний используют как камеру сгорания и одновременно зольник. В обеих частях осуществляются отдельные процессы. Так в верхнем отсеке древесина подсушивается и одновременно нагревается воздух, который потом поступает в нижний отдел, где полученный газ сжигается и накапливается зола.

Принцип работы пиролизного котла позволяет регулировать мощность агрегата при помощи системы подачи вторичного воздуха. Данная функция предоставляет возможность добиться большего эффекта от нагревательного оборудования, чем от обычных отопительных приборов. Благодаря наличию терморегулятора можно устанавливать нужную температуру для жидкого теплоносителя.

В результате работы такого оборудования в процессе горения не образуется сажа, и почти нет золы. Устройство пиролизного котла позволяет чистить его значительно реже.

Существуют и другие отличия:

• более продолжительная работа агрегата. Котел способен функционировать на одной закладке дров около 12 часов;
• принцип действия прибора значительно отличается от традиционных способов;
• расход древесины в агрегате намного меньше по причине подогрева воздуха, поступающего в зону горения.

Выбор топлива для пиролизного котла

Принцип работы газогенераторного оборудования на дровах позволяет считать его наиболее выгодным с экономической точки зрения.

В действительности устройство пиролизных котлов выполнено таким образом, что агрегаты могут функционировать на других видах твердого топлива, включая:

• торф;
• уголь;
• отходы деревообработки.

Для обеспечения наиболее эффективной работы пиролизного оборудования нужно учитывать такую особенность каждого вида органического топлива как время полного сгорания:

• горение кокса длится около 10 часов;
• для твердой древесины потребуется примерно 6 часов;
• для мягкой древесины необходимо не более 5 часов.

Согласно данным опроса, проведенного среди владельцев домов, для которых выбором стала установка пиролизного котла, наибольшей эффективности его работа достигает при использовании сухих дров. Влажность древесины при этом не должна быть более 20% при длине полена до 65 сантиметров.

Сухая древесина обеспечит оборудованию наибольшую мощность, но и значительно увеличивает продолжительность его бесперебойного функционирования. Но, если такое органическое твердое топливо приобрести невозможно, допускается применение других видов, разрешенных производителем конкретного агрегата.

Это может быть:

• каменный уголь;
• торф;
• древесные отходы;
• пеллеты;
• целлюлозосодержащие отходы промышленного производства.

Вне зависимости от вида выбранного твердого топлива следует помнить, что, если оно имеет излишнюю влажность, при работе агрегата будет образовываться излишний пар, в результате чего появится копоть и понизятся тепловые характеристики используемого прибора. Только в случае применения сухого древесного топлива и при правильно выполненной регулировке подачи первичного и вторичного воздуха образующийся газ почти не выделяет вредных для здоровья канцерогенных веществ.

Преимущества пиролизного оборудования

После того, как изучены конструктивные особенности, принцип действия,
схема пиролизного котла и виды используемого топлива, следует отметить, что данное оборудование является наиболее экономичным среди твердотопливных теплоснабжающих моделей.

Основные преимущества пиролизного нагревательного агрегата:

• стабильный температурный режим при условии наличия в топке топлива;
• быстрый выход на уровень эффективной работы;
• не требуется часто проводить чистку котла;
• работает с разными отопительными системами;
• нет необходимости в обустройстве дымоходов из материалов, устойчивых к коррозии и высоким температурам.

Ради объективности следует назвать недостатки пиролизных котлов, но он у данного оборудования только один – высокая стоимость.

Характеристики такого вида отопительных приборов свидетельствуют об их более эффективной работе по сравнению с традиционными твердотопливными агрегатами. Их рекомендуется использовать для отопления помещений разного назначения.

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.

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:

• нижней топкой;
• верхней топкой.

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.

Публикацию подготовил – эксперт

Конев Александр Анатольевич