Достоинства пиролизных котлов
Наглядная схема пиролизного котла.
Несомненным преимуществом пиролизного котла является автоматика эксплуатационного процесса. Так, лучший котел, работающий на дровах, позволяет регулировать настройки мощности от тридцати до ста процентов. Использование такого котла выгодно тем, что его устройство рассчитано на низкое потребление топлива.
Пиролизные печи чрезвычайно просты в эксплуатации и не нуждаются в специальной очистке. Для поддержания оптимальной температуры в помещении своими руками достаточно подавать топливо всего несколько раз в сутки, установка сама будет поддерживать горение
Очень важно, чтобы исправно работал дымоход
Во многом стоимость такой печи зависит от страны-производителя и различных дополнительных функций, выполняемых котлом, без которых можно спокойно обойтись.
Принцип работы котла обустроен так, что выгода его использования будет видна уже через неделю после начала эксплуатации. Комфортность и легкость в использовании, экономия топливных материалов, высокая мощность с лихвой окупают стоимость котла.
Схема обзора пиролизного котла.
Жидкое топливо и газ доступны далеко не в каждой местности и реализуются по высокой цене. Принцип работы пиролизной печи спроектирован таким образом, чтобы появилась возможность применения одного из самых дешевых природных топливных ресурсов. Во время работы котла совершаются действия, во время которых появляется возможность использования древесных отходов.
В отличие от котлов, работающих на угле, печь, функционирующая на дровах, выделяет большое количество тепла с коэффициентом полезного действия выше восьмидесяти. Газ, выделяющийся от древесного топлива, возникает в топливном бункере. Далее он проделывает путь через специальную форсунку, и на выходе в дымоход получается чистейшее белое или желтое пламя.
Принцип работы котла состоит из нескольких последовательных процедур. В части печи, называемой предпоток, происходит загрузка топливного материала – опилок или цельной древесины (большой популярностью пользуются также древесные бруски, продаваемые в наборе). На этом участке производится термическая возгонка древесного материала.
Далее образованный генераторный газ подается в участок топки, где и происходит его сжигание. Таким образом, посредством теплообменника происходит утилизация теплоты, которую производят дымовые газы, исходящие от систем отопления. Контроль над осуществлением пиролизного процесса можно производить своими руками путем подачи необходимого объема воздуха в область предпотока.
Виды пиролизных устройств, характеристики
Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:
Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.
Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.
Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.
А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:
- Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
- Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.
По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:
- Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
- Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.
Как выбрать такой прибор
При выборе агрегата на основе пиролиза обращают внимание на его ключевые характеристики:
Качество корпуса. Раньше корпус топки изготавливали преимущественно из чугуна.
Теперь производители выпускают цельносварной корпус из листового материала.
Главное здесь — его толщина.
Она зависит от мощности котла:
- 15—65 кВт: внутренние конструкции 5 мм, наружные — 4 мм;
- 75—110 кВт: внутренние — 6 мм, внешние — 5 мм;
- 135—195 кВт: внутри — 8 мм, снаружи — 6 мм;
- 200 кВт и более: внутренние составляющие — 10 мм, наружные — 8 мм.
Мощность. Этот показатель зависит от отапливаемой площади. Существует множество методик определения мощности. Самый простой и оптимальный среди них — брать за основу 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой площади.
Специалисты рекомендуют агрегат с 10% запасом мощности. Так, для помещения на 120 метров квадратных подойдёт котёл на 16 кВт. Если площадь территории 160 метров квадратных, мощность устройства должна составлять не менее 18 кВт, и далее по такому же принципу.
Справка. Если высота потолков в отапливаемом помещении превышает 3 м, для каждого дополнительного метра добавляется мощность котла на 1—3%.
Энергоэффективность. Обозначает соотношение полезной теплоты, которая была израсходована, с объёмом затраченного сырья. Этот показатель зависит в основном от топлива. Так, для эффективного прогревания необходимы исключительно сухие расходные материалы.
Впрочем, учитывают также объем загрузочной камеры, которая вмещает дрова до 60—65 см. Кроме этого, обе камеры покрывают специальным слоем керамобетона — он поддерживает подходящую температуру внутри. В результате топливо сжигается более качественно и эффективно.
Важно! Оптимальным считается котёл, который обеспечивает не менее 10 непрерывных часов горения сырья и служит бесперебойно на протяжении 20 лет. Стоимость
Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам
Стоимость. Пиролизные котлы стоят дороже других типов отопительных котлов. Однако и здесь есть варианты. Так, отечественные в 2—3 раза дешевле импортных, а по характеристикам не уступают заграничным аналогам.
Что такое пиролиз
Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.
Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.
Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.
Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.
Этапы пиролиза
Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 0С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 0С.
На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 0С.
На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно КПД котла значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?
После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.
В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.
Что подразумевается под названием пиролиз
Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.
В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.
Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».
Это интересно: Как сделать освещение в ванной комнате своими руками — разбираемся в вопросе
Особенности эксплуатации газогенераторных котлов
Эффективность работы пиролизного котла во многом зависит от типа и качества топлива. Технически в топку можно загрузить не только древесину, но и уголь, и даже торф, большинство современных моделей котлов рассчитаны на использование нескольких видов топлива.
Древесина сгорает примерно за 5-6 часов, в зависимости от сорта. Чем тверже дерево, тем дольше оно горит.
Современные модели котлов пиролизного горения могут работать на различных видах древесного топлива: дровах, брикетах, пеллетах, угле, торфе и т.п.
Около десяти часов уйдет на сгорание черного угля, а такое же количество бурого угля будет тлеть в течение восьми часов. На практике самую высокую теплоотдачу пиролизная техника демонстрирует при загрузке сухим деревом. Оптимальными считаются дрова влажностью не более 20%, а длиной около 45-65 см.
Если доступа к такому топливу не имеется, можно использовать уголь или другое органическое топливо: специальные брикеты из опилок и пеллеты из древесины, отходы, полученные при обработке дерева, торф, материалы с целлюлозой и т.п.
Перед началом эксплуатации котла следует внимательно изучить рекомендации производителя устройства в отношении топлива.
В котлах пиролизного горения поступление воздуха регулируется обычными механическими задвижками. Отсутствие сложной электроники обеспечивает высокую отказоустойчивость прибора
Слишком влажное топливо в таких устройствах недопустимо. При его сгорании в топке образуются дополнительные водяные пары, которые способствуют образованию таких побочных продуктов, как деготь и копоть.
Стенки котла загрязняются, теплоотдача снижается, со временем котел может даже прекратить работу, затухнуть.
Если использовать для котла пиролизного горения дрова со слишком высокой влажностью, внутри устройства возникнут условия для образования дегтя, который ухудшит теплоотдачу устройства и может привести к поломкам
Если в топку заложено сухое топливо и котел настроен правильно, пиролизный газ, полученный в результате работы устройства, будет давать пламя желто-белого цвета. Такое горение сопровождается ничтожным выделением побочных продуктов сгорания топлива.
Если цвет пламени окрашен иначе, имеет смысл проверить качество топлива, а также настройки прибора.
Пиролизные газы, смешанные с воздухом, горят ровным желто-белым пламенем. Если цвет пламени изменился, возможно, нужно проверить настройки котла или качество топлива
В отличие от обычных твердотопливных устройств, перед загрузкой дров в пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, топку следует разогреть.
Для этого выполняют следующие шаги:
- Загружают на дно топки мелкую сухую растопку (бумагу, щепу и т.п.)
- Поджигают ее с помощью факела из подобных материалов.
- Закрывают дверцу камеры сгорания.
- Дверцу загрузочной камеры оставляют немного приоткрытой.
- Добавляют порции растопку по мере ее сгорания.
- Процесс повторяют до тех пор, пока на дне не образуется слой тлеющих углей.
К этому моменту топка уже прогревается примерно до 500-800°С, создавая условия для загрузки основного топлива. Не следует использовать для розжига растопки бензин, керосин или любые другие подобные жидкие вещества. Перед тем, как прогревать топку котла длительного горения, следует убедиться, что устройство готово к эксплуатации.
Характерная особенность котлов пиролизного горения – малое количество золы и пепла, что облегчает процесс очистки устройства и его обслуживания
Для этого проверяют наличие тяги, герметичность дверок, исправность запорных механизмов и регулировочной аппаратуры, наличие теплоносителя в системе отопления и т.п.
Затем следует включить терморегулятор, чтобы убедиться, что на прибор поступает напряжение. После этого открывают шибер прямой тяги и вентилируют котел в течение 5-10 минут.
Основные разновидности
Тип оборудования для обогрева определяет его эксплуатационные свойства, параметры, требования к техобслуживанию. От конструктивного исполнения зависят габариты, область применения техники.
Классический дровяной для отопления частного дома
Наиболее распространенный вариант, отличающийся простотой конструкции, энергонезависимостью, способностью работать со всеми видами горючего. Для терморегуляции задействуются механический привод и заслонка.
Классический дровяной котел отличается простотой конструкции.
С дополнительной тягой
Для более полного сгорания топлива предусматривается принудительная подача воздуха в топку или оснащение агрегата дымососом (вытяжкой для продуктов сгорания, усиливающей тягу). Это увеличивает производительность, снижает расход горючего.
Пиролизный
Газогенераторные модели имеют 2 камеры сгорания: для твердого топлива и выделяемого на первом этапе горючего газа. Такое исполнение обеспечивает экологичность, энергоэффективность установки, повышает ее КПД до 95%. Можно использовать топливо любой фракции при условии контроля его влажности.
Пиролизный котел имеет 2 камеры сгорания.
Длительного горения
Оборудование оснащено колосниками с водяным охлаждением, системой удаления дыма с конвекционными каналами, блоком управления и вентилятором для подачи воздуха. Котлы отличаются 90‑95%-ным КПД, временем автономной работы до 48 часов, отсутствием сложной электроники, что повышает надежность агрегатов.
Автоматический
Подача топлива автоматизирована, выполняется при помощи шнекового конвейера или пневматического транспортера из внешнего бункера, в котором оно хранится в большом объеме. Применяется сложная электроника, контролирующая температуру теплоносителя. Доступна функция дистанционного управления.
Автоматический котел — один из самых удобных агрегатов в использовании.
Достоинства и недостатки котлов пиролизного типа
В газогенераторных котлах топливо используется наиболее эффективно, поскольку сгорает практически полностью. Это не только позволяет получить больше тепла, но и уменьшает вредные выбросы в атмосферу.
Иногда такие котлы используют для утилизации отходов производства с минимальным загрязнением атмосферы. Кроме того, сокращается количество золы, благодаря чему меньше частота очистки (при использовании дров – примерно раз в неделю).
При прямом сжигании твердого топлива довольно сложно регулировать нагрев теплоносителя. В пиролизных котлах длительного горения это возможно, благодаря управлению подачей воздуха.
Размер используемых дров может быть довольно крупным, можно использовать не колотые дрова. Современные модели оснащены электронным оборудованием, делающим управление процессом отопления более простым и удобным.
К недостаткам можно отнести высокую стоимость оборудования и высокие требования к качеству сырья. Экономия на топливе со временем окупит затраты на оборудование. В качестве топлива рекомендуется использовать дрова, высушенные в течение 12 месяцев, с влажностью 12-20 %.
В противном случае котел не будет работать с заявленной мощностью, а также будет гаснуть при снижении подачи воздуха. При низкой температуре теплоносителя в обратной трубе, понизится температура в первичной камере, из-за чего может погаснуть топливо.
Чтобы этого избежать, иногда монтируют специальную обходную трубу. При этом конструкция системы отопления усложняется, а стоимость монтажа увеличивается.
Использование принудительной тяги
Для обеспечения правильной работы пиролизного котла длительного горения требуется подача первичного и вторичного воздуха. Принудительная тяга обеспечивается вентилятором или дымососом, который функционирует от электропитания.
Это позволяет:
- быстро повысить температуру в камере сгорания и системе отопления в целом;
- ускорить начало процесса пиролиза;
- продлить работу котла на одной загрузке топлива;
- автоматически поддерживать температуру теплоносителя.
Единственным минусом является необходимость постоянного наличия электропитания. При его отсутствии работа отопительной системы приостанавливается. Выходом из ситуации может стать использование котла с естественной тягой, которому не требуется подключение к электросети.
Для его полноценной работы необходим грамотно спроектированный и смонтированный дымоход. Очистка таких котлов должна производиться чаще. Благодаря отсутствию электроники, вероятность поломок сводится к минимуму. Однако, эффективность работы таких котлов ниже, что компенсируется более низкой стоимостью.
Использование пиролизных котлов, работающих на твердом топливе, является одним из самых эффективных способов организации автономного отопления. Современное электронное оборудование, контролирующее процесс работы, позволяет автоматизировать процесс отопления.
Изготовление пиролизного котла своими руками
Чаще домашние мастера используют популярную схему Беляева, доступную для реализации. Ее мощность 25 кВт. Следует подготовить стальные листы, разложив их на столе. Берут чертеж и наносят размеры на металл, делая это очень тщательно, чтобы не было малейшего отклонения от параметров. Затем болгаркой нарезают заготовки.
Работу начинают с топок. Их основа – боковые стенки, одинаковые слева и справа, которые соединяются спереди листом металла. В нем предварительно прорезают прямоугольные отверстия, в которые будут установлены дверцы. Нижняя предназначена для обслуживания камеры сгорания газа, а верхняя – для загрузки топлива. Размеры конструкции представлены на чертеже:
A – приборы контроля; B – загрузочная дверца; C – зольниковая крышка; D – дымосос; E – муфта для подсоединения температурного датчика ½ дюйма; F – патрубок аварийной линии (устанавливается предохранительный клапан); G – подача теплоносителя; H – подвод холодной воды, R ¾; K – подвод горячей воды; L – обратная магистраль; M – расширитель.
Со всех сторон камеры закрываются листами, которые соответствуют внешним габаритам топок. До окончания монтажа внутренних частей их не приваривают. Для руководства дальнейшим процессом предлагается пошаговая инструкция.
Двухкамерную топку дополняют воздуховодами. Применяют профильную трубу 60×30 или для удобства металлический швеллер. Внутри по всей площади высверливают небольшие отверстия.
Ниже в топочной камере на поперечной стенке приваривают патрубок для вторичной подачи кислорода. Дальше приступают к теплообменнику в такой последовательности:
- на листе металла делается разметка для двух заготовок;
- в них сверлятся отверстия 60 мм;
- нарезаются трубы диаметром 57 мм необходимой длины;
- их концы вставляют в дыры на одном листе и обваривают;
- аналогично поступают с другой стороной.
По верхнему уровню теплообменника рядом устанавливается заслонка дымохода. Она оснащается рукояткой с возможностью фиксации в любом положении. В торец корпуса ввариваются куски листового металла для подсоединения дымовой трубы.
Внутреннее пространство камер сгорания футеруют шамотным кирпичом. Его разрезают алмазным кругом по размерам, часть – под углом, плотно подгоняют по месту. Внутренние работы закончены, можно приваривать заднюю стенку, верхнюю и нижнюю.
Основной этап сборки пиролизного котла завершен. При желании устанавливают вентилятор. Конструкцию обрабатывают – убирают окалину от сварки, подчищают швы, подправляют неровности. Из более тонкого металла (3 или 4 миллиметра) делается внешний кожух. Для монтажа рекомендуется применять уголки. Они соединяются сваркой через отверстия в листах, которые предварительно сделаны по краям. Перед пуском проверяют герметичность водяной рубашки. Ее наполняют водой и накачивают воздух с избыточным давлением. Некачественные швы протекут.
Советы для более эффективного отопления
Если перед заправкой котел недавно работал, а дымоход имеет отличную тягу и еще не потерял высокую температуру, достаточно закрыть дверки и, предварительно включив управление, зафиксировать желаемую температуру. Через некоторое время можно исключить блок управления и проверить, загорелась ли предварительно добавленная часть угля. Если да, то пора засыпать дополнительную порцию материала для горения. При этом закрывать щели в передней части решетки не нужно.
Рис. 2 Автоматический угольный котел
Если дымоход предварительно не прогрет, после поджога бумаги нижнюю дверцу зольника нужно открыть
Далее, не включая вентилятор, прибору важно дать некоторое время для того, чтобы разогреться на природной тяге. После усиления горения его тяга значительно увеличится, заметив это, можно закрывать плотно дверку и активировать блок управления, включив его
Когда дымоходом уже очень давно не пользовались, или же он новый, перед растопкой его стоит хорошо прогреть. Для этого достаточно в ревизии дымохода поджигать бумагу до тех пор, пока в котле не усилиться тяга.
