Пиролизный котел длительного горения принцип работы

Глобальная озабоченность загрязнением окружающей среды укрепила позиции пиролизных котлов на рынке установок длительного горения для отопления. Согласно практике эксплуатации и отзывам владельцев, при правильной работе котлов этого типа в атмосферу выбрасывается небольшое количество углекислого газа и водяного пара. При сгорании любого ископаемого топлива из дымохода такого агрегата выделяется минимальное количество несгоревших веществ без шлака, без дыма, без запаха и без цвета. Результат также проявляется в выбросах в котельную, например, при заправке, и особенно в загрязнении самого котла и частоте его чистки.

Выбор котлов на пиролизном газе для непрерывного горения

Растущие требования к экономичности, эффективности и удобству эксплуатации твердотопливных котлов привели к их усовершенствованию с помощью современных технологий. Целью модернизации является получение максимального количества тепла от сжигаемой биомассы при минимальных затратах на топливо и дополнительные источники энергии. Пиролизные котлы длительного горения являются результатом таких усовершенствований и все чаще используются для бытового отопления.

Вторичная камера сгорания является основным конструктивным дополнением, которое получил пиролизный котел с естественной тягой. Традиционная камера сгорания имеет вторичную функцию; она служит резервуаром для топлива и источником горючего газа. Он образуется из топлива во время медленного тления, когда поступление кислорода в топку ограничено. Поступая во вторичную камеру сгорания, газ смешивается с нагретым воздухом и вступает в термохимическую реакцию. В результате происходит пиролитическое сгорание, при котором выделяется большая часть тепла.

Пиролизный котел с естественной тягой

Обычные твердотопливные котлы с пиролизом работают за счет естественной тяги, создаваемой дымоходом. Это решение очень удобно для домов, в которых возникают проблемы с перебоями в подаче электроэнергии. От тяги дымохода во многом зависит работа системы, так как пиролизные котлы из-за сложности своей конструкции имеют большее сопротивление воздушному пути. Чтобы преодолеть его и обеспечить стабильный поток воздуха в обеих камерах, необходимо обеспечить хорошую тягу, иначе прибор будет работать с низким КПД.

Особенности эксплуатации

Пиролизные котлы с естественной тягой требуют автоматического управления. Поэтому скорость вращения двигателя вентилятора регулируется электронным блоком (контроллером), который получает сигналы от датчиков температуры и давления воды. Если эти параметры по какой-либо причине начинают повышаться, контроллер уменьшает подачу воздуха в обе камеры или полностью прекращает ее. Владельцу дома нужно только установить желаемую температуру на дисплее, что является еще одним преимуществом твердотопливных пиролизных котлов.

Еще одной модернизацией, затрагивающей твердотопливные агрегаты, является дополнительный водяной контур. Он используется для обеспечения горячей воды в доме и устанавливается в твердотопливных котлах по желанию. Принцип работы следующий: змеевик, через который проходит вода для горячего водоснабжения, помещается в водяную рубашку системы. Нагретый теплоноситель отдает часть своего тепла этому контуру, в результате чего получается вода средней температуры, необходимая для ГВС. Благодаря такой конструкции двухконтурные котлы длительного горения имеют дополнительную защиту от закипания воды в рубашке в случае отключения электроэнергии.

Лучшие котлы длительного горения с пиролизом

Для отопления различных хозяйственных построек без трубчатой системы отопления был разработан специальный тип твердотопливного котла. Отличие заключается в том, что на корпусе отсутствует водяная рубашка, а вместо нее пиролизные котлы горячего дутья оснащены воздушным теплообменником. Последний может равномерно обогревать полезный объем помещения от 100 до 1 000 м3 в зависимости от модификации установки. Система контроля горения осуществляется с помощью ручной или цепной воздушной заслонки. В связи с особыми условиями эксплуатации прибор не оснащен механическим индуктором тяги, так как для его работы требуется электропитание. Поэтому требования к дымоходу должны быть соблюдены, и главным критерием является достаточная тяга.

Из чего состоит газогенераторная система?

Основным отличием от классического дровяного котла является наличие дополнительной камеры сгорания, в которой происходит дожигание выходящего газаа в основной камере сгорания он образуется из древесины при недостатке кислорода. Расположение камер и устройство пиролизного котла может быть различным, очаг может располагаться как внизу, так и вверху, это не меняет принципа работы. Традиционно он располагается внизу, над зольником, в котором находится выдвижной ящик для удобства очистки. Крышка зольного ящика откидывается вверх и используется для регулирования количества воздуха, поступающего в топку во время работы. Это осуществляется с помощью цепного привода, который натягивается или ослабляется термостатом. Термостат установлен в верхней части котла.

Принцип работы пиролизного котла

Все основные компоненты и детали установки можно увидеть, изучив подробный чертеж пиролизного котла. Основная камера сгорания имеет дверцу для загрузки дров и плотно закрывается во время работы. Над ней находится вторичная камера сгорания, где расположены устройства подачи воздуха. Они могут отличаться у разных производителей, но их назначение одинаково: подавать нагретый воздух в камеру дожигания через ряд отверстий определенного диаметра. Воздух нагревается на пути от зольной дверцы до распределителей.

Пиролизный котел сконструирован таким образом, что верхняя камера сгорания может быть очищена с помощью специальной дверцы. Пространства двух камер соединены каналом, по которому поднимаются продукты сгорания. Внешняя оболочка корпуса представляет собой водяную рубашку, которая нагревается обеими плитами. Имеются резьбовые соединения для подачи теплоносителя в систему отопления. Температура и давление воды контролируются приборами, установленными на передней панели.

Описание схемы пиролизного котла

Схема пиролизного котла может дать полное представление о том, как работает прибор. Сначала в основную камеру сгорания загружают топливо и зажигают его. При этом зольная заслонка открывается до максимума. Как только древесина воспламеняется, дверца закрывается, процесс горения замедляется и начинает тлеть. В этот момент древесный газ начинает интенсивно выходить и поднимается во вторичную камеру сгорания. Нагретый воздух направляется во вторичную камеру сгорания через ряд калиброванных отверстий. Последний всасывается в канал из того же отверстия под зольной крышкой и по пути забирает тепло от горячей стенки камеры сгорания.

Схема котла

Вся процедура осуществляется за счет естественной тяги, создаваемой дымоходом, поэтому скорость движения воздуха и дымовых газов в каналах низкая. Пиролизный котел полагается на то, что нагретый воздух во вторичной камере вступает в термохимическую реакцию с древесными газами и воспламеняет их. В результате сгорают не только газы, но и мелкие летучие частицы, что делает дым из трубы практически невидимым. Пиролитическое сжигание фактически более экологично, чем традиционное сжигание, поскольку при нем образуется меньше оксидов углерода и азота и частиц золы.

Древесина в камере сгорания горит медленнее, чем обычно, поэтому одной загрузки может хватить на 10-12 часов работы, в зависимости от мощности газогенератора и влажности древесины. Регулирование работы пиролизного котла заключается в ограничении подачи воздуха для горения. Слишком малое количество воздуха не позволит начаться термохимическому процессу во вторичной топке, а слишком большое количество воздуха приведет к неполному сгоранию газов и снизит КПД установки. Агрегат, работающий с естественной тягой, требует регулировки расхода воздуха в каждом конкретном случае, так как высота и диаметр дымовой трубы могут значительно отличаться. Следовательно, сила тяги будет разной. В некоторых случаях ее необходимо увеличить, подняв дымоход на большую высоту.

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла заключается в том, что устройство производит пиролизный газ из твердого топлива. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. При этом поддерживается отсутствие кислорода. Затем воздух смешивается с оставшимся горючим газом и происходит дожигание. Процесс происходит в специальной камере.

Воздух подается до тех пор, пока пламя не прогорит достаточно. По истечении этого времени котел переключается в режим горения. Древесина тлеет благодаря автоматическому регулятору, который максимально снижает подачу газа в камеру сгорания древесины. Во время генерации газа также происходит дополнительная подача воздуха, воздух достигает необходимой температуры и способствует вторичному сгоранию выделяющегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, через которые нагретый воздух выходит под давлением. Принцип работы заключается в том, что 90 процентов мелких частиц вовлекаются в процесс дожигания. Выбросы вредных веществ в атмосферу становятся минимальными. Температура дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160°C. Теплоноситель движется вверх по котлу снизу вверх и извлекает энергию практически из всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективное отопление помещений. КПД котла составляет 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большинство котлов работают на любом твердом топливе: дровах, угле и других. Некоторые котлы являются электронезависимыми, поэтому подходят для жителей регионов и городов с периодическими отключениями электроэнергии. Котел, оснащенный зольным ящиком, легче чистить. Чистка занимает минимальное количество времени по сравнению с другими котлами.

Схема эксплуатации

Многие люди, планирующие приобрести прибор, задаются вопросом о схеме его работы. Пиролизный котел состоит из двух камер – камеры дожига и камеры газификации. Камера сгорания оснащена специальной дверцей. Под камерой сгорания находится отверстие для подачи воздуха в камеру дожигания. Камера сгорания расположена ниже камеры газификации. Конструкция оснащена дымоходом для удаления смолы и теплообменником.

Толщина внешнего слоя котла зависит от его мощности. Рекомендуется выбирать котлы с 10-процентным запасом мощности. Чтобы правильно рассчитать мощность, необходимо знать общую площадь помещения. На 10 квадратных метров приходится 1 кВт. Примечание: если в помещении нестандартный потолок, добавьте на каждый метр на 3 процента больше мощности.

В отличие от других твердотопливных приборов, очаг перед использованием необходимо разогреть. Шаги, которые необходимо выполнить при работе с пиролизным котлом:

• Загрузите дно очага мелким хворостом, например, древесными опилками или бумагой;
• Зажгите массу факелом из тех же материалов;
• Закройте заслонку очага;
• Постепенно добавляйте порции хвороста;
• Когда на дне будет достаточно раскаленных углей, перестаньте добавлять щепки;

В этот момент температура внутри камеры достигает 800 градусов Цельсия. Основное горючее следует поместить в камеру.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого типа дровяных приборов сделала их популярными среди мастеров, которые могут самостоятельно изготовить твердотопливные пиролизные котлы из доступных материалов. Процесс довольно трудоемкий и требует минимум инструментов и оборудования, а также навыков работы с железом и сварки:

• электросварщик;
• угловая шлифовальная машина
• электродрель;
• Электросварщик; углошлифовальная машина; электродрель; набор слесарного инструмента.

Если у вас есть навыки, инструменты и большое желание, вы можете изготовить устройство по приведенному ниже чертежу пиролизного котла с естественной тягой:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – канал для подачи питательного воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – камера вторичного дожига; 11 – патрубок для подключения дымохода; 12 – сопло; 13 – теплообменник с рубашкой.

Материалом для камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут обычную углеродистую сталь толщиной 5 мм. Пиролизный котел футеруют огнеупорным кирпичом, чтобы защитить дно топки от высоких температур. Также необходимо защитить дно вторичной камеры, куда направляется пламя. Для покрытия водяной рубашки используется металлический лист толщиной 3 мм, который приварен к ребрам жесткости из листовой стали. Тот же металл используется для двери, крышки и обрамления отверстий.

Котел предназначен для передачи тепла от дымовых газов с помощью жарового теплообменника, расположенного внутри водяной рубашки. Для этой цели подходят бесшовные трубы из углеродистой стали с наружным диаметром 48 или 57 мм. Количество труб следует выбирать в зависимости от требуемой поверхности теплообмена, для которой выполняется расчет пиролизного котла.

Расчет пиролизного котла

Расчет начинается с определения значения высоты температуры, ºC:

Ƭ = (∆T – ∆t) / ln (∆T / ∆t).

• ∆t – разница температур продуктов сгорания до и после теплообменника;
• ∆t – разница температур между температурами подачи и обратки.

Полученное значение Ƭ подставляется в формулу:

S = Q / k / ƬГде:

• Q – расчетная мощность системы отопления, Вт;
• k – коэффициент теплопередачи, равный 30 Вт/м 2 ºC.

Расширенные расчеты мощности пиролизного котла (Q, кВт) производятся на основе площади здания. Его значение следует взять из внешних размеров дома и результат разделить на 10. Смысл этой операции заключается в том, что для обогрева каждых 100 м2 здания требуется примерно 10 кВт тепловой энергии. Результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла берется с коэффициентом безопасности. Он зависит от региона проживания и варьируется от 1,1 до 1,5.

Наиболее известные производители и модели: характеристики и цены

Рынок газовых котлов насыщен множеством видов импортного и российского оборудования. Традиционными лидерами в разработке высокотехнологичных систем отопления на основе пиролизных установок являются немецкие производители. Их оборудование отвечает самым высоким экологическим требованиям, отличается высочайшей производительностью и экономичностью. Но и цены на немецкие котлы соответствующие.

Заметно присутствие на рынке газовых котлов предложений чешских и итальянских компаний, выпускающих аналогичную по качеству продукцию и занимающих средний ценовой сегмент.

Российское производство котельного оборудования в последние годы значительно продвинулось в направлении выпуска достойных по качеству отопительных газовых агрегатов по существенно более низкой (в 2-3 раза) цене за продукцию, аналогичную импортной по характеристикам и производительности. Учитывая, что он лучше соответствует существующим топливным и эксплуатационным реалиям, его интересно купить не только при ограниченном бюджете.

Бурзуй-К "Модерн-12"

Эта серия, сочетающая в себе энергонезависимость и ценовую доступность, является одной из лучших среди пиролизных котлов для отопления частных домов. Интервал загрузки составляет 12 часов для дров и 15 часов для угля. Котел эффективен до 50% влажности топлива, хотя и с небольшим снижением КПД. Топливная эффективность достигает 92%, что очень хорошо, особенно на уровне отечественных производителей.

Котел работает на любом твердом топливе, для естественной тяги требуется дымоход высотой не менее 7 м (довольно много, но реально). Конструкция огнеупорная, покрыта стальным листом с базальтовым покрытием и не требует нормативных разрешений, вес 220 кг. По практике эксплуатации она считается полностью безотказной, что вполне объяснимо, так как конструкция максимально проста, независима от энергии.

Цены: сводная таблица

Технология преобразования твердого топлива в тепло и горячую воду намного опередила печное отопление. Пиролизные котлы вполне конкурентоспособны с газовыми и электрическими приборами по экономичности использования, насыщенности инновационными функциями, экологической безопасности и доступному комфорту, и рынок предоставляет выбор на любой вкус и кошелек.