Как работает твердотопливный пиролизный котел длительного горения

Объяснить суть пиролиза можно на примере котла длительного горения на дровах. Под воздействием высоких температур в топке (около 450 градусов Цельсия), происходит разложение древесины на твердую и газообразную составляющую. Впоследствии, каждая из этих составляющих сжигается отдельно. Отопительные приборы такого типа называют еще газогенераторными, а сам метод – методом сухой перегонки. Благодаря этой технологии достигается лучший КПД и меньший расход дров, чем при использовании классического способа, но значительно возрастает цена устройства.

Основными видами топлива для котлов длительного горения использующих метод пиролиза являются: древесина, уголь, торф, опилки, пеллеты. Главные требования к топливу следующие:

• ограниченные габариты

  Габариты закладки должны быть не больше размеров топки. В случае использования древесных поленьев, их длинна обычно ограничивается 40см, а диаметр 20см.

• низкая влажность

  Для получения высокого КПД, а также для продления срока службы котла, необходимо, чтобы влажность используемого в нем топлива не превышала 20%.

По типу используемого топлива, все виды пиролизных котлов можно разделить на:

• дровяные

  Конструктивно, спроектированы для работы на дровах. Именно на этом топливе они дают наилучший КПД. Самая известная модель такого типа — пиролизный котел на дровах «Buderus Logano»

• угольные

  Основной вид топлива бурый уголь или кокс.

• пеллетные

  Такие котлы работают на пеллетах – прессованных топливных гранулах из одходов деревообработки.

• комбинированные (или универсальные)

  Могут работать на любом из выше перечисленных видах топлива. КПД универсальных котлов длительного горения обычно хуже чем у спроектированных под определенный вид топлива.

В зависимости от того сколько контуров содержит конструкция выделяют:

• одноконтурные

  Водогрейный котел содержит один контур, который используется для отопления дома.

• двухконтурные

  В конструкции предусмотрен дополнительный контур, для обеспечение горячего водоснабжения.

Ниже показана схема пиролизного котла, глядя на которую мы разберем его устройство. Бытовой котел отопления длительного горения, обычно состоит из следующих основных элементов:

• Устройство управления

  Блок автоматического управления котлом предназначен для установки различных режимов работы котла. Данное устройство позволяет контролировать различные параметры работы отопительного прибора.

• Корпус

  Наружный каркас выполнен из стали и покрыт специальной жаропрочной и износостойкой краской. Изпользование особых красок в отопительных котлах продиктовано условиями их эксплуатации и температурным режимом.

• Теплоизоляция

  Для уменьшения теплопотерь пиролизного котла его теплоизолируют. В качестве материалов для теплоизоляции используются муллитокремнеземистные плиты, асбест, диатомит, а также известь.

• Устройство от закипания котла

  Данное приспособление позволяет держать температуру котла в необходимых рамках. Закипание котла очень опасно и может превести к выходу котла из строя, а в некоторых случаях и к взрыву.

• Теплообменник

  Теплообменник представляет собой чугунную или стальную емкость, которая наполнена теплоносителем. В верхней и нижней его части оборудованы вентили для подключения подающей и обратной линии системы отопления. В процессе горения теплоноситель внутри теплообменника нагревается и циркулирует по отопительной системе.

• Камера загрузки

  Камера загрузки (газифицирующая или топочная) представляет собой отсек, в который загружается твердое топливо. После загрузки и розжига топлива, уменьшается подача первичного воздуха. Процесс горения замедляется и топливо начинает медленно тлеть, выделяя при этом пиролизный газ. Температура при которой происходит эта процедура равна приблизительно 450С. Образовавшаяся газообразная смесь нагнетается в следующий отсек, называемый камерой сгорания.

• Камера сгорания

  В камере сгорания происходит сжигание смеси из древесного газа и вторичного воздуха. Подача этой смеси осуществляется принудительно из отсека газификации. Процесс горения проходит при температуре 1100С.

• Подключение подающей линии

  Подающий патрубок используется для подачи горяей воды из котла в систему отопления.

• Колосник

  Колосник представляет собой чугунную или стальную решетку, расположенную между камерами загрузки и сжигания. На ней происходит газификация твердого топлива, также через отверстия в ней пиролизный газ нагнетается в расположенную ниже камеру сжигания.

• Патрубок дымохода

  Дымоход представляет собой канал для отвода газообразных продуктов сгорания. Длина и сечение дымовой трубы должны зависят мощности котла.

• Вентилятор дымовой трубы

  Так как в большинстве пиролизных котлов отечественного производства применяется верхнее дутье, необходимо использовать принудительную тягу с помощью вентилятора или дымососа.

• Клапан подачи первичного воздуха

  Первичный воздух предназначен для предварительного разогрева топлива и начала процесса пиролиза.

• Клапан вторичного воздуха

  Вторичный воздух необходим для дожига пиролизных газов в камере сгорания.

• Подключение обратной линии

  Через обратный патрубок, теплоноситель, из системы отопления возвращается обратно в отопительный прибор.

Итак, как же работает пиролизный котел? Давайте разберем поэтапно схему его работы на примере пиролизного котла на угле:

Этап 1:

В топку загружается твердое топливо, в нашем случае уголь. Котел разжигается и дверца в топочную камеру плотно закрывается. Так как поступление первичного воздуха ограничено, начинается процесс тления и выделения пиролизного газа. Длительностью горения можно управлять, регулируя подачу первичного воздуха.

Этап 2:

Смесь пиролизного газа и первичного воздуха принудительно нагнетается внутрь камеры сжигания сквозь отверстия в колосниковой решетке. Туда же подается и вторичный воздух для обеспечения интенсивности горения. Происходит процесс сжигания смеси пиролизного газа и вторичного воздуха при большой температуре. Образовавшаяся тепловая энергия нагревает теплоноситель внутри теплообменника.

Этап 3:

Через газоход, посредством принудительной тяги с помощью дымососа, осуществляется вывод газообразных продуктов сгорания в атмосферу. Особо следует отметить, что выхлопные газы, образовавшиеся в результате пиролизного горения, содержат минимальное количество вредных примесей. Большую часть дымовых газов составляют водяные пары и углекислый газ.

Как видно, принцип действия пиролизного котла несколько сложнее традиционного. Именно поэтому стоимость их обычно в 2 раза выше. Прежде чем принять решение какой котел купить пиролизный или классический, давайте разберем плюсы и минусы котлов пиролизного горения.

Использование технологии пиролиза имеет как преимущества, так и недостатки. Основными плюсами котлов длительного горения пиролизного типа являются:

• Длительность горения

  Интервал между загрузками увеличен в 3-4 раза по сравнению с классическими. Например отопительный пиролизный котел «Прометей Эко» способен непрерывно работать на одной закладке топлива до 12 часов.

• Повышенная экономичность

  При использовании пиролизного горения твердое топливо прогорает значительно лучше. Для получения одного и того же количества тепла при использовании пиролиза, потребуется меньше топлива, чем при традиционном сжигании.

• Высокий КПД

  КПД при использовании пиролиза значительно выше. Диапазон значений КПД для пиролизных котлов 85-92%.

• Экологичность

  В составе газов на выходе котла пиролизного типа почти полностью отсутствуют вредные примеси. Основную часть выхлопных газов составляют водяные пары и углекислый газ.

• Возможность регулировки

  Процесс газогенерации легко поддается регулировке. Поэтому чаще всего пиролизные котлы автоматические. Регулировка интенсивности горения позволяет подстраиваться под потребности отопительной системы.

Помимо рассмотренных нами плюсов, они обладают и рядом недостатков. Давайте остановимся на них поподробнее:

• Энергозависимость

  Особенность конструкции пиролизного котла в том, что подача первичного и вторичного воздуха, а также тяга осуществляется принудительно с использованием вентиляторов, требующих наличия электричества. Однако, существуют и энергонезависимые модели на естественной тяге, но они достаточно редки.

• Требуется низкая влажность толпива

  Метод газогенерации очень прихотлив к содержанию влаги в твердом топливе. Чем более сухое топливо используется, тем лучше. Рекомендуемая влажность не более 20%

• Требуется полная загрузка

  При малом количестве топлива, пиролизные котлы начинают гореть нестабильно. Поэтому рекомендуется не делать загрузки менее 30-50%, от рекомендуемой производителем нормы.

• Сложность автоматической подачи топлива

  Для дровяных пиролизных котлов сложно организовать автоматическую подачу топлива из-за больших размеров поленьев. Сделать автоматический угольный котел длительного горения возможно лишь в случае однородности размеров фракций угля.

• Высокая цена

  Высокая стоимость газогенераторных котлов длительного горения один из самых существенных их недостатков. Купить такой котел можно в 1.5-2 раза дороже, чем устройства аналогичной мощности, но использующие традиционный способ сжигания.

Подробнее об отопительных приборах пиролизного типа, их преимуществах и недостатках смотрите в видео:

Процесс установки, монтажа и обвязки пиролизного котла имеет свои особенности. Соблюдение всех нюансов, позволит обеспечить долгий срок службы отопительного прибора, а также обезопасить его владельцев. Технология пиролизного горения вносит ряд особенностей в монтаж котлов:

• Выполняя монтаж котла, следует учесть, что надув воздуха и тяга в них осуществляется с помощью вентиляторов и дымососов. Поэтому установку следует проводить в непосредственной близости от источника электропитания.
• Также следует принять во внимание требования к влажности топлива. Во избежании сбоев в работе, производить установку котла длительного горения следует в сухом помещении.
• Поскольку температура газов на выходе ниже, чем у обычного, допускается применения дымоходов с более тонкими стенками (до 0.5мм).
• Рекомендуется подключение теплоаккумулятора. Поскольку наилучший КПД и режим работы котла длительного горения достигается полной загрузке, излишнее тепло рекомендуется накапливать в теплоаккумуляторе и использовать его для отопления по мере необходимости.