ТЕПЛОТА — ХАРЬКОВ, блог о климатической технике. Что такое пиролизный котел

Пиролизный котел - что это

Пиролизный котел – это котёл длительного горения, основанный на использовании процесса пиролиза древесины.

Пиролиз – это процесс термического разложения органических соединений древесины, возможный в условиях недостатка кислорода. Результатом этого процесса являются пиролизные газы и зола и кокс. Пиролизный котел устроен так, что заложенное в него твердое топливо сгорает почти полностью, в том числе и его газовая фаза.

Если при работе обычной печи из трубы всегда идет дым, то при работе пиролизного котла его практически невозможно увидеть. Дым – это недогоревшие печные газы, а в пиролизного котле они сгорают почти полностью.

Конструкция котла обычно содержит две камеры сжигания: верхнюю – в нее закладывают и сжигают твердое топливо; нижняя – служит для сжигания древесных газов, образовавшихся в верхней камере при условии сжигания дров в условиях недостатка кислорода. Именно эти газы, сгорая, дают значительное количество тепла, используемое для нагрева теплоносителя в системе отопления или горячей воды.

Топливо, находясь в верхней камере, медленно горит, выделяя газ, и при этом дополнительно просыхает. Здесь же нагревается воздух, который нагнетается вентилятором. Смешивание кислорода и выделяющегося из древесины газа приводит к почти полному сгоранию газа с выделением большого количества энергии. При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах втрое ниже, чем при работе обычного твердотопливного котла.

Вентилятор может быть установлен двумя способами: в воздуховоде, размещенном в верхней камере котла; или в дымососе, установленном в вытяжной трубе. Между нижней и верхней камерами котла имеется керамическая форсунка, предназначенная для работы при высокой температуре. Через ее отверстия газы, образовавшиеся в процессе пиролиза древесины, опускаются в нижнюю камеру котла.

Здесь же скапливается пепел, возникший в процессе полного сжигания дров.

Порядок работы пиролизного котла

Производится закладка топлива в верхнюю камеру и его розжиг.
Дверка камеры закрывается и запускается вентилятор котла. При повышении температуры в камере выше 250 градусов начинается процесс пиролиза — обугливание древесины и выделение при этом генераторного газа.
Через форсунку газ поступает в нижнюю камеру. Здесь, в результате наддува, газ смешивается с вторичным воздухом и сгорает. При этом часть тепла возвращается к нижнему уровню топлива.
Передача тепла теплоносителю системы отопления или горячего водоснабжения происходит путем контакта дна нижней камеры с трубопроводом. При полной загрузке верхней камеры топливом газогенераторный котел может работать от 6 до 12 часов. Время работы зависит от емкости котла и потребности в тепле.

Если рассмотреть этапы, происходящие в котле, то выясняется следующее: при достижении температуры 450 градусов – топливо подсыхает, выделяя при этом газ; температура 560 градусов – происходит соединение генераторного и вторичного газов и их сжигание; температура 1100 градусов – дожигание пиролизного газа и частичный возврат тепла к нижнему слою топлива, горящего в верхней камере; температура 160 градусов – удаление продуктов дожига через дымоход.

Наиболее экономически выгодной считается работа котла на дровах. Но могут использоваться и другие виды топлива: уголь, торф, кокс, древесные отходы, пеллеты. Лучшим вариантом является топка котла дровами, содержание влаги в которых не превышает 20%. При добавлении древесных отходов их количество не должно превышать 30% от общего объема топлива, иначе эффективность котла значительно снижается.

При использовании сырого топлива кроме снижения теплоотдачи котла происходит еще и такое неприятный процесс как образование большого количества копоти, засоряющей дымоход и способствующей коррозии оборудования.

Достоинства и недостатки пиролизных (газогенераторных) котлов

Недостатки

котел может работать только при наличии электричества, необходимого для работы дымососа или вентилятора;
высокие требования к качеству (влажности) топлива;
лучше эксплуатировать котел при высокой нагрузке, так как при ее снижении процесс горения топлива теряет стабильность, что ведет к образованию большого количества копоти в дымовом канале;

высокая стоимость подобного оборудования – пиролизный котел, будучи самым эффективным, стоит в 1,5 – 2 раза больше обычного.

Достоинства

высокий КПД – до 85 – 92%;
нет необходимости в постоянном присмотре за котлом – топливо можно закладывать 1 – 2 раза в сутки;
малое количество отходов сгорания, что позволяет достаточно редко чистить каналы дымохода и зольник;
возможность автоматизации процесса горения топлива в котле;
котел легко встраивается в любую систему отопления, без ее серьезной модернизации;
низкое содержание канцерогенов в дымовых газах.

Выбор и установка пиролизного котла

Оборудование дорогое, поэтому его выбор должен быть ответственным и обоснованным.

Первое, что необходимо, это правильно рассчитать мощность котла, так как при несоответствие мощности может привести к быстрой поломке оборудования. Желательно, чтобы форсунка и обшивка нижней камеры были сделаны из жаропрочной керамики – такой котел прослужит значительно дольше. Выбирайте агрегат с наибольшим гарантийным сроком на автоматику котла и форсунку – это самые дорогие комплектующие. Внутренние стенки качественного котла должны быть изготовлены из высоколегированной стали – выясните это у продавца или изучите инструкцию.

Также прочтите статью про псевдо пиролизные котлы - котлы, которые лишь называются пиролизными, но таковыми не являются.

Установка котла

Газогенераторные (пиролизные) котлы нужно устанавливать только вне жилых помещений. Основание котла должно быть выложено из камня или кирпича. Перед камерами топок пол должен быть защищен стальным листом толщиной около 2 мм. Расстояние от стен или предметов до корпуса котла не должно быть менее 200 мм. Дымоход лучше утеплить при помощи фольгированной минеральной ваты – так дымовые газы не будут быстро остывать, приводя к образованию дегтя и конденсата.

В помещении котельной должно быть приточное отверстие для воздуха. Нельзя сжигать в котле никакие синтетические материалы – это ведет к быстрой коррозии внутреннего корпуса котла. Примерно раз в неделю нужно удалять со дна камер золу и прочищать отверстия в форсунке. Раз в месяц требуется полная очистка топочных камер.

Если для дачного домика, эксплуатируемого только в теплое время года, установка такого котла может быть экономически не выгодной ввиду его высокой стоимости. Но для частного дома круглогодичного проживания это оборудование очень подходит. Экономия топлива достаточно быстро позволит компенсировать его стоимость.

pelletronspb.ru

его устройство, принцип работы и рекомендации по его эксплуатации

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

Розжиг. Открыт шибер либо заслонка прямого хода. Дымовые газы уходят сразу в дымоход.
Рабочий режим. Закрыта заслонка прямого хода, осуществляется пиролиз. При этом тяга в самом газоходе регулируется естественным образом либо принудительно.
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.

Что такое пиролиз (пиролизное горение) | Твердотопливные Пиролизные котлы «Мотор Сич» - безупречная репутация в Украине - ООО «Атом»

Такое твердое топливо, как древесина и ее производные, при отоплении помещений используется испокон веков. Однако, современные технологии чуть-чуть изменили процесс горения дров, и случилась самая настоящая революция в твердотопливных отопительных системах. На смену обычным котлам на дровах, отличающимся средним коэффициентом полезного действия, пришли пиролизные котлы, названные так в силу того, что них происходит не классическое сжигание древесины, а ее сухая перегонка или пиролизное горение. Для протекания пиролизного горения требуется недостаток кислорода и высокая температура, только тогда твердое топливо начнет разлагаться на летучий газ и твердый остаток с выделением еще большей тепловой энергии. Летучий газ также носит название древесного или пиролизного, и его смешивание с кислородом при высоких температурах запускает длительный и эффективный процесс горения, направляемый на обогрев помещения. Помимо смешивания с кислородом древесный газ вступает во взаимодействие с активным углеродом, в результате чего, горение становится экологически чистым, так как при очень высокой температуре сгорают практически все вредные примеси и газы. Итогом пиролизного горения является углекислый газ, которого образуется в три раза меньше, чем при обычном сжигании древесины, а также выделяется незначительное количество водяного пара. При этом наблюдается минимальное образование золы и сажи, что сокращает и облегчает чистку отопительного котла.

Пиролиз происходит в несколько этапов. Сначала в котле в его приемной камере досушивается древесина и при температуре в 450 С начинается выделение древесного газа. Далее происходит смешивание данного газа с вторичным воздухом, поток которого создает специальный вентилятор в котле. Данная смесь газов начинает гореть при температуре в 560 С. Протекающая экзотермическая реакция в итоге создает максимальные показатели температурного процесса, и при 1100 С происходит дожигание древесного газа. Продолжительность пиролиза существенно возрастает, а значит, повышается КПД отопительного агрегата. Для того, чтобы в котле протекал оптимальный режим пиролизного горения, в его конструкции предусмотрены шиберы. Первоначально пиролизный котел некоторое время работает в обычном режиме сжигания топлива, а при достижении требуемых температур производят полную загрузку дров, и при помощи шибер устанавливается эффективный режим пиролизного горения. Стоит отметить, что пиролизное горение хорошо поддается управлению. Это дало возможность автоматизировать твердотопливные пиролизные котлы. Именно пиролизное горение позволило выявить все скрытые резервы древесного топлива, и существенно увеличить КПД твердотопливных котлов, снизить затраты, а также минимизировать обслуживание отопительной системы человеком.

Еще по теме:

Котлы большой мощности пиролизные Атом

Отопление больших помещений пиролизными котлами

Просмотров страницы: 6999

kotly.org.ua

Что такое ПИРОЛИЗНЫЙ КОТЕЛ? | ТЕПЛОТА

Пиролиз (от древнегреческого πῦρ — огонь, жар и λύσις — разложение, распад) — термическое разложение органических соединений без доступа воздуха.

Пиролизный котёл – основное описание технологии.

Пиролизный котёл — разновидность твердотопливного, как правило, водогрейного котла, в котором топливо (чаще всего, дрова) и выходящие из него летучие вещества, сгорают раздельно. Обычно как синоним пиролизного, употребляется название газогенераторный котёл. Фактически, пиролиз (разложение и частичная газификация под действием нагревания) происходит при любом способе сжигания твёрдого органического топлива. Главное отличие от традиционных отопительных котлов на твердом топливе в том, что в пиролизном котле горит древесный газ, образующийся и выделяющийся из топлива (дров), в процессе воздействия на него высокой температуры в условиях недостатка кислорода. В итоге происходит процесс разложения древесины на две фракции — летучую часть, древесный (пиролизный) газ, и твердый остаток в виде древесного угля (кокса). Как только выделившийся газ начинает смешиваться с воздухом насыщенным кислородом в специальной камере, (для этих целей практически все пиролизные котлы снабжены специальным вентилятором) возникает процесс горения и, как следствие, образование тепловой энергии.

Подробнее о конструкции пиролизного котла.

В пиролизных котлах топка разделена на две части. В первой (верхней) части (газифицирующая камера, или камера загрузки) при отсутствии кислорода очень медленно горит и «пиролизуется» топливо, а выделяющиеся при этом газы, догорают во второй части топки (нижней камере сгорания), куда непосредственно подаётся вторичный воздух (двойное дутьё).

Характерным отличием пиролизных котлов от других бытовых котлов является верхнее дутьё. Пространство между камерами разделяют колосники, на которых лежит топливо (дрова) и первичный воздух проходит сквозь слой топлива сверху вниз. Топки такой конструкции имеют повышенное аэродинамическое сопротивление, поэтому тяга их, как правило, принудительная. Часто по технологическим соображениям она реализуется с помощью дымососа, а не дутьевого вентилятора (более характерного для небольших котлов), но в описаниях и статьях обычно всё равно употребляется термин «вентилятор».

Рассмотрим, как работает пиролизный котел.

Дрова (или иное топливо) загружаются в топку, на колосник. Их поджигают, дверца закрывается и запускается вентилятор — дымосос. При недостатке воздуха в первой камере и под действием очень высокой температуры (от 200 до 800 °C и иногда выше) происходит обугливание дров и выделение древесного газа, то есть собственно процесс — пиролиз. Выделившиеся продукты (в основном углеводороды, угарный газ и водород, плюс азот из первичного воздуха) поступают под колосник. Там к продуктам пиролиза подмешивается вторичный воздух, в котором летучие продукты сгорают. Часть выделенного тепла при этом возвращается к нижнему слою дров, под колосник, и поддерживает пиролиз. Полученное в результате тепло используется для нагреватеплоносителя котла.

Рисунок. Как работает пиролизный котел. Схема работы пиролизного котлы в разрезе.

Загруженное топливо (дрова)
Первичный воздух
Вторичный воздух
Уходящие газы
Вентилятор, дымосос

Достоинства пиролизного котла.

Процесс горения, который можно регулировать подачей первичного воздуха, и, как следствие, большое время автономной работы на одной закладке дров (от 12 часов до нескольких дней).
Абсолютно полное сжигание топлива. А это говорит об экономичности и мене частой чистке, по сравнению с традиционными твердототопливным котлом.
Процесс горения поддается точному контролю с помощью автоматики, что позволяет повысить эффективность котла.
Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Наконец, экономичность пиролизного типа котлов по сравнению с традиционными. По разным источникам пиролизный котел считается экономичнее на 4 – 15%

Пиролизным котлам присущи и недостатки.

Стоимость данного оборудования значительно выше традиционных твердотопливных котлов.
Требовательны к влажности загружаемого топлива. При повышении процентного содержания влаги в древесине мощность котла резко снижается.
Пиролизные котлы всегда зависят от электроэнергии (дымосос – вентилятор и подключенная автоматика требуют постоянного и бесперебойного питания)
Отсутствует возможность автоматической подачи топлива в котел.

Какой котел выбрать – традиционный твердотопливный или пиролизный? Наш обзор и статьи нашего сайта должны Вам помочь. Выбор за Вами.

teplota.kh.ua

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта