Принцип работы пиролизного котла

Топливо для пиролизного котла

Твердотопливные пиролизные котлы практически всеядны. В качестве топлива можно использовать разнообразные виды твердого топлива: начиная от обычных дров и заканчивая торфом.

Исходя из этого, топить котел можно любым видом твердого топлива, но все же каждый вид отличается присущими только ему качествами и свойствами, поэтому будет отличаться и работа котла.

Следовательно, выбор топлива является очень важным процессом.

• Использование обычных дров.

  Дрова для твердотопливных пиролизных котлов должны быть обязательно сухими (допускается использование дров с влажностью не более 20%). От сухости зависит теплоотдача котла.

  Загружая поленья в топку, размещать их нужно плотно друг к другу, а вверху следует оставлять свободное пространство не менее 20 см. Стоит отметить, что можно использовать и неколотые дрова.

  При первой загрузке необходимо использовать приблизительно половину порции дров, остальные помещаются по мере прогорания в котле. Сгорают дрова неравномерно – их необходимо все время аккуратно раскладывать по поверхности топки, при этом не допускать охлаждения твердотопливного пиролизного котла.

  Минусом использования дров есть то, что топку этим видом топлива невозможно автоматизировать. Плюсом же есть тот факт, что это очень экологичный способ отопления помещения.

Использование торфа.

При использовании торфа в качестве топлива для твердотопливного пиролизного котла необходимо придерживаться определенных правил. Во-первых, топливник должен всегда быть очищен от золы, а во-вторых, поддувальная дверца должна быть закрытой.

Торф следует выкладывать на колосниковую решетку. На этот слой для лучшей растопки можно положить немного дров и прикрыть все это еще одним слоем торфа. Затем открыть задвижку дымоотвода и приступать к растопке.

Во время работы твердотопливного отопительного оборудования необходимо следить за тем, чтобы торф всегда лежал равномерным слоем. Такое расположение торфа обеспечит максимальную теплоотдачу.

Использование угля.

Чтобы получить наилучший уровень тепла с помощью угля в качестве топливо, необходимо использовать специальный топливник – шахту с колосниковой решеткой и вертикальными стенками.

Топливник должен быть достаточно высоким, расстояние между сводом и решеткой должно быть минимум 50 см. Топочные и поддувальные дверцы должны быть сделаны из чугуна, оптимальное расстояние между дверцами – 21 см.

Кроме того, дверцы рекомендуется строго герметизировать. Следует помнить, что при использовании угля новую порцию топлива стоит подбрасывать только тогда, когда первая хорошо разгорелась. При этом нужно постоянно поддерживать равномерный слой и не допускать прогорания угля до решетки.

Использование топливных брикетов.

Сегодня топливные брикеты – это самое оптимальное средство для топки твердотопливных пиролизных котлов. Можно использовать как угольные, так и торфяные брикеты.

Благодаря использованию брикетов, Вы получите высокую теплотворность, ровный процесс горения (не нужно вмешиваться в сам процесс горения и поправлять слои), высокую плотность горящего слоя, небольшое количество пламени и минимальное количество дыма.

Также преимуществом есть сгорание брикета без остатка и удобство фасовки брикетов. Топку твердотопливного пиролизного котла ведут до полного сгорания топливных брикетов. Если же остаются несгоревшие брикеты, их используют вторично.

Размеры стандартной топки котла регламентируют размеры используемого топлива (габариты дров или брикетов). Как правило, для топлива в газогенераторных котлах используются поленья длиной » 400 мм, и диаметром до 200 мм. Размер топливных брикетов – 300х30.

Вместе с дровами или брикетами можно в качестве топлива использовать и опилки. Но брать их следует не больше трети от основной части топлива по объему.

Инструкция по эксплуатации предусматривает, что влажность топлива не должна быть выше 45%. Чем меньше влажность древесины, тем больше мощность котла и тем дольше он сможет проработать без ремонта.

Например, килограмм древесины 20% влажности при сгорании дает тепла эквивалентного 4 кВт-ч, а дрова 50% влажности – всего 2 кВт-ч. Кроме того, что при увеличении содержания влаги в топливе, снижается удельная теплота сгорания, значительно увеличивается расход топлива.

Виды топлива

Разговор о пиролизных котлах «вообще» полезен, но не менее важно разобраться в том, какое топливо они могут применять. Их можно топить практически всеми видами горючего, которые доступны в частном хозяйстве

Работающие на дровах котлы используют не всякие поленья, конечно, а только те, длина которых не превышает 0,4 м. Решающее значение при выборе подходящей породы дерева имеет теплоотдача.

Хвойная древесина проявляет себя примерно так же. Дубовые дрова самые «энергичные», но стоимость их применения чрезмерно велика. Осиновые и ольховые дрова дают меньше всего сажи, потому применяются главным образом для очистки дымоходов. Большинство специалистов рекомендуют использовать лиственные породы, причем лучше всех те, которые содержат мало смолы. Вместо привычных поленьев дерево может быть представлено и в формате пеллет.

Для их получения используются побочные продукты сельскохозяйственной и лесной отраслей, а также торф. Обработка при высоком давлении отлично заменяет склеивание, потому опасаться повышенной токсичности пеллет нет смысла. Еще одна современная модификация старого варианта так называемые евродрова. Их делают из того же сырья, что и пеллеты, но под пресс идут брикеты в виде цилиндра.

Весомую альтернативу дровяным представляют угольные котлы. Минеральное топливо, как и лесное, применяется в два этапа: первоначально оно выделяет летучие газы, а потом в камере дожигания сгорает твердая коксовая масса. Бурый уголь в среднем сгорает за 8 часов, при использовании антрацита время между заправками увеличивается уже до 10 часов. Довольно широкое распространение получили котлы на опилках, которые стоят недорого и не представляют никакой экологической угрозы. Поставка опилок сейчас налажена в удобной компактной упаковке, из которой ничего высыпаться не должно.

Но кроме этих преимуществ, у них есть и недостаток – малое количество тепла и быстрое сгорание по сравнению с другими твердыми веществами. Часть котлов работает на отработанном масле, которое позволяет достичь КПД до 94%. 1 л отработки отдает до 11 кВт тепловой энергии. После очистки до уровня печного топлива отдача вырастает примерно на 25%. Более точные данные нельзя назвать, не анализируя тип котла, режим работы и нюансы химического состава отработанного масла.

Кроме чисто технических характеристик горючего, нужно учесть и их практические свойства. Так, уголь горит жарче многих других видов топлива и выделяет минимум вредных веществ. С его помощью легко продлить процесс пиролиза – и без того более долгий, чем классическое горение. Для розжига твердотопливных котлов сосновая древесина не подходит. При использовании ее рабочие камеры очень быстро загрязняются.

Пользоваться опилками и стружками, не подвергнутыми прессованию, нельзя. Они противоречат самой сути твердотопливного котла. По рыночной стоимости бесспорными лидерами оказываются пеллеты и специальные гранулы. Но нельзя забывать, что пеллетные и угольные котлы работают с меньшей мощностью, чем дровяные или комбинированного типа.

Виды пиролизных котлов

В зависимости от технических особенностей газогенераторные агрегаты бывают энергозависимые и энергонезависимые, с нижней или верхней камерой дожига.

Энергозависимые

Наиболее распространенный вид — дутьевые энергозависимые котлы. Этот тип оборудования подразумевает принудительную тягу, то есть наличие электрического вентилятора, который перегоняет выделенный газ из отделения для загрузки в камеру сжигания через специальную форсунку. Как правило, такие пиролизные котлы оснащены электрической панелью управления.

К достоинствам можно отнести:

1. Наличие автоматики, с помощью которой можно контролировать мощность оборудования и интенсивность горения, учитывая температуру в комнатах.
2. Более продолжительное время эффективной работы, чем у приборов с естественной циркуляцией.
3. Повышенную экологичность.

К основным недостаткам можно отнести:

1. Необходимость подключения к электросети.
2. Более дорогой ремонт в случае поломки, так как присутствует сложная электроника.
3. Повышенные требования к используемому топливу: многие виды горючих материалов не подойдут для использования в дутьевых пирокотлах.

Энергонезависимые

Газогенераторное оборудование, не оснащенное электроникой, вентиляторами и дымососами, называется безнаддувным или энергонезависимым. Рабочий процесс здесь происходит за счет естественной циркуляции, то есть выделяемые газы переходят в отсек сжигания без принудительной тяги.

Мощность регулируется посредством механического регулятора тяги за счет изменения объема поступающего первичного воздуха. Внутренние отсеки, как правило, выполняют функцию теплообменника, поэтому им не требуется дополнительная обмуровка, в отличие от котлов с принудительной тягой, работающих от источников питания.

Для работы котла подходит практически любое твердое органическое топливо. Энергонезависимые устройства должны быть оснащены высоким дымовым трактом, чтобы обеспечить лучшую циркуляцию воздуха.

Преимущества приборов с естественной тягой:

• работа без электроэнергии;
• меньшая стоимость;
• большая свобода в выборе топлива.

Недостатки:

• уступают тепловым генераторам с принудительной тягой по эксплуатационным характеристикам;
• обязательна высокая дымовая труба;
• менее экологичны.

С нижней камерой дожига

За счет большего удобства эксплуатации этот вариант наиболее распространен. Топливо требуется загружать в верхнюю часть, что наиболее рационально. Выделяемые при горении газы направляются сверху вниз через форсунку. Дымоход расположен внизу.

Так как при естественной циркуляции летучие вещества перемещаются вверх, в конструкциях с нижней камерой сжигания необходима принудительная тяга.

Главное неудобство такой конструкции состоит в том, что зола из камеры загрузки попадает в отделение для сгорания газов. Поэтому процесс чистки прибора более сложный, и такую процедуру требуется проводить чаще.

С верхней камерой дожига

При такой конструкции возникает меньше проблем с чисткой прибора, так как зола скапливается в отделении для загрузки топлива. Принудительная тяга здесь не обязательна — газ поднимается в камеру сгорания посредством естественной циркуляции.

Однако КПД таких котлов ниже, потому что дым уходит из камеры быстрее, температура его выше, в результате он успевает отдать меньше тепла. Основной принцип работы газогенераторного котла всегда остается неизменным, даже при смене места расположения камеры сгорания.

Особенности Blago (Благо)

Эти котлы разработаны инженером Юрием Благодаровым. Главное их достоинство – есть энергонезависимые модели. В них искусственное нагнетание воздуха не используется, котел работает на естественной тяге.

Продуманное расположение топливных бункеров, камеры дожига и использование катализатора (банный камень) позволило разлагать не только простые углероды, но и сложные. За счет этого количество видов топлива значительно расширилось, а также увеличилась эффективность его перегонки.

Еще одна отличительная черта этих котлов – возможность использования сырых дров без потери мощности. Котлы Благо» промышленных мощностей могут работать на дровах с 55% влажностью, агрегаты малой мощности успешно справляются с 35% влажностью.

Конструкция  постоянно усовершенствуется. В последнее время запущено производство оборудования по сжиганию изношенных шин, есть специализированное оборудование, работающее на угле.

Обычные же пиролизные котлы длительного горения «Благо» используют дрова, опилки, щепу, обрезки и их смесь с угольной крошкой. При использовании дров их, в принципе, можно не колоть  — горят неплохо и целые небольшие чурбаки.

В результате котлы действительно всеядны: работает на старых покрышках, резине, коже, полиэтилене, не говоря уже о традиционных видах твердого топлива.

Большие пиролизные котлы «Благо» имеют несколько топливных камер (как минимум две). При необходимости (небольшие морозы  на улице) закладывать топливо можно только в одну. КПД (81-92%) котла от этого не изменяется, ниже становится только мощность. Например, котел мощностью 50к Вт можно использовать на 12 кВт. При этом на период разгона системы выдавать он будет 25 кВт, а остальное время  — 12-15 кВт. Есть небольшие модели (от 15 кВт) с одной камерой загрузки топлива.

Выпускаются пиролизные котлы длительного горения Blago мощностью от 12 кВт до 58 кВт. Более мощные установки выполняются под заказ с согласованием входных и выходных параметров. Для агрегатов от 1 Мвт может быть разработана автоматическая линия подачи топлива (это данные из сообщения автора проекта).

Что кроме «всеядности» гарантирует производитель? Во-первых, меньшее количество требуемого топлива  — его нужно на 20-30% по сравнению с другими котлами того же принципа действия. Во-вторых, длительное горение – закладка топлива происходит раз в 12-18 часов. В-третьих, высокая безопасность: совмещена загрузочная дверца и топочная задвижка, что предотвращает случайное воспламенение во время загрузки топлива, предусмотрена автоматическая корректировка заглушки для предотвращения выхода газов при нарушении правил установки. В-четвертых,  легкость использования: автоматизированный контроль, отсутствие дыма при загрузке топлива, автоматическая чистка топливных каналов.

Теперь о  недостатках, на которые указывают на форумах:

Оборудование дорогое.

Да, недешево. Но всем желающим продают пакет документации для самостоятельного изготовления.

• Как недостаток указывают быстрое остывание котла при поздней закладке топлива.
• Котел тяжело выходит на пиролиз.

Но два последних недостатка – результат малого опыта работы с этим котлом и неправильное положение при растопке зольника. Некоторым потребителям не нравится избыточное выведение стенок теплообменника, что затрудняет закладку топлива (модели ТТС иТТУ).

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.

Лучшие пеллетные котлы с бункером

Buderus Logano S181

Немецкие одноконтурные твердотопливные котлы Buderus Logano серии S181 представлены тремя моделями мощностью 15, 20 и 27 кВт. Они служат для обогрева малоэтажных жилых и производственных зданий площадью до 216 кв.м. Оборудование спроектировано для работы с мелкими фракциями каменного угля или пеллетами.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Конструктивно изделия состоят из двух устанавливаемых в непосредственном контакте блоков:

• собственно котла с камерой сгорания, теплообменником и блоком управления;
• вместительного бункера для хранения запаса топлива с возможностью дозированной подачи его в камеру сгорания.

Для приведения в действие механизмов и работы системы автоматики требуется электропитание 220 вольт. Котел способен нагревать циркулирующий теплоноситель до 80о С.

Теплообменник рассчитан на давление 3 бар. В случае перегрева срабатывает автоматическая защита. Участие человека в регулировании процесса горения почти не требуется. КПД моделей этого ряда 88%.

ACV TKAN

Модельный ряд

Линейка твердотопливных котлов бельгийского бренда ACV представлена бытовыми и промышленными агрегатами мощностью от 60 до 300 кВт. Они имеют один контур нагрева теплоносителя, циркулирующего по системе отопления здания. Установленное электрическое оборудование нуждается в подключении к сети переменного тока напряжением 220 вольт.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Агрегат состоит из корпуса с размещенными внутри него элементами: топочной камерой, зольником и теплообменным оборудованием. Сбоку крепится вместительный бункер с запасом пеллет. Теплообменник выполнен из меди. Такой материал превосходно проводит тепло, не боится коррозии и почти не поддается налипанию слоев накипи и грязи. Оборудование выдерживает давление 3 бар и нагревает циркулирующую воду до 80о С.

Такие котлы предназначены для длительной работы без контроля со стороны человека. Их КПД достигает 90%.

Zota 15S Pellet

Модельный ряд

Пеллетные котлы этого российского бренда представлены длинным модельным рядом нагревательных приборов мощностью от 15 до 130 кВт. Они имеют один контур нагрева теплоносителя и используются исключительно для обогрева помещений. Максимальные параметры циркулирующего теплоносителя:

• давление 3 бар;
• температура 95о С.

В случае перегрева срабатывает блокировка. Аппарат отличает наличие большого бункера, предназначенного для хранения запаса пеллет и подачи их в топку. Он позволяет надолго оставлять котел без непосредственного контроля со стороны человека.

Для функционирования автоматики и транспортной линии требуется подключение агрегата к бытовой электрической сети. На задней стенке предусмотрены штуцера для подключения дымохода диаметром 150 мм и теплофикационных трубопроводов на 2”.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

При отсутствии пеллет можно перейти на использование обычных дров. Для этого придется установить имеющуюся в комплекте поставки дополнительную колосниковую решетку и отключить трубки подачи вторичного воздуха. Котлы этой марки не только просты и неприхотливы, но и достигают КПД 90%.

Kiturami KRP

Модельный ряд

Пеллетные котлы известного корейского производителя выпускаются в двух модификациях мощностью 24 и 50 кВт. Они предназначены для обогрева и снабжения горячей водой жилых и производственных помещений. При монтаже оборудование подключается к электрической сети напряжением 220 вольт, присоединяется дымоход, подключаются трубопроводы подачи воды. В режиме максимальной производительности потребление электроэнергии не превышает 50 Вт.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Все узлы соединений находятся с тыльной стороны. Штуцер для вывода отработанных газов имеет диаметр 120 мм, патрубки водяных трубопроводов – ½ и ¾”. Горячая вода в контуре ГВС нагревается до 65о С, а в системе обогрева — 85о С. Рабочее давление достигает соответственно 6 и 2,5 бар. Котлы этой марки отличаются:

• компактными размерами;
• функциональностью;
• удобством настройки с помощью пульта с цифровой индикацией показаний;
• высокой степенью автоматизации;
• длительным периодом работы на одной загрузке;
• экономичностью.

КПД достигает 92,6%. В заданном режиме котел способен предотвратить размораживание системы, выходя на минимальные показатели для поддержания положительной температуры. В качестве топлива используются органические пеллеты, загружаемые во вместительный бункер, устанавливаемый в непосредственной близости от котла.

Критерии выбора

1. Производитель. Дело не только в бренде и качестве. Не все менеджеры в специализированных магазинах знают, что «слабое» место пиролизных котлов – сопло. Эта деталь, соединяющая оба отсека, подвержена высоким температурам. Практика эксплуатации такой разновидности твердотопливных установок показывает: элементов футеровки хватает на 4,5 года, после чего необходима замена данных комплектующих от соответствующего производителя. По этим причинам предпочтение следует отдавать российским пиролизным котлам. Как и все технические средства, они более адаптированы к нашей специфике и не доставляют трудностей в эксплуатации и обслуживании.Желательно вместе с котлом приобрести и комплект футеровок. Это гарантия, что проблем в перспективе не будет, особенно в отопительный сезон.
2. КПД. Показатель отличается в зависимости от реализованного инженерного решения. Это позволяет варьировать расходы на отопление.
3. Вид топлива. Для загородных строений использовать универсальные пиролизные котлы предпочтительнее других альтернативных агрегатов.
4. Толщина металла камеры. Котлы из чугуна встречаются редко, поэтому нужно оценить толщину металлического корпуса. Показатель должен составлять как минимум 5 мм, иначе долго не выдержит высоких температур. Но это касается котлов мощностью до 60 кВт. Для установок до 100 – уже 6, до 190 – 8, более – 10.
5. Качество сварки. Ровные, однородные швы, без вкраплений и раковин.
6. Гарантийные обязательства. Если срок гарантии составляет несколько лет, тогда производитель уверен в качестве своего котла.

Остальные характеристики (мощность пиролизной установки, габариты и вес) оцениваются, как и для других котлов.

Особенности пиролизных котлов

Главное отличие газогенераторных котлов от обычных твердотопливных агрегатов заключается в их устройстве, которое обеспечивает возможность процесса пиролиза, то есть термического разложения веществ. В результате тепло выделяется за счет сжигания самого топлива (древесины, древесного угля и т. п.) и выделяемых в процессе газов.

Устройство

Основным элементом является топка, которая состоит из двух камер: загрузки (также называется «газифицирующей») и сгорания. Первое отделение предназначено для закладки топлива. Во второй камере происходит сжигание пиролизных газов.

Отделы топки разделяются колосником и сообщаются посредством форсунки. В отличие от других бытовых котлов, для газогенераторного оборудования характерно верхнее дутье, когда пе рвичный воздух направляется сверху вниз.

Во многих таких приборах применяется принудительная тяга, в связи с повышенным аэродинамическим сопротивлением внутри топки. Для этих целей агрегат оборудуется вытяжным вентилятором.

Подробности конструкции можно рассмотреть на схеме.