Отправим материал вам на e-mail

К отлы на твердом топливе – это альтернатива газовым и электрическим отопительным устройствам. Газогенераторные или пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром – это приборы, позволяющие сжигать не только твердое топливо, но и топливные газы, которые при этом выделяются. Такой принцип использования энергии хорош для окружающей среды и позволяет экономить топливо. Есть и недостатки – жесткие условия эксплуатации и высокая цена. Как определить золотую середину и извлечь максимальную выгоду – в материале ниже.

Газогенераторный котел

Газогенераторные или пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром – это котлы, которые сами генерируют горючие газы из того топлива, которое в них помещается. Водяной контур – это одновременно часть отопительной системы и системы безопасности котла.

Пиролиз как физико-химический процесс

Горение – сложный процесс, в результате которого образуется много сажи и газов. 30% от всего объема выделяемых веществ составляет углекислый газ, остальное – это угарный газ, оксид азота, метиловый спирт, фуран, уксусная кислота, бензол, ацетон и огромное количество других летучих веществ. Все, кроме СО 2 , можно доокислить, то есть сжечь снова, получив при этом еще некоторое количество тепловой энергии.

Пиролиз – это двухступенчатый процесс, при котором сначала стимулируют выработку топливных газов, а затем их сжигают. Для этого твердое топливо поджигают и дают ему заняться, затем сокращают доступ кислорода, стимулируя тление. Тление дров протекает при температуре 200 – 800 градусов, уголь и углеводородные материалы тлеют при температурах до 1300 – 1500 градусов. При этом активно выделяются газы, которые при атмосферных условиях мало активны или инертны.

В камере горения внутри котла температуры чрезвычайно высоки, эти газы вступают в реакцию с поступающим извне кислородом. Атмосферный воздух сначала проходит по специальным воздуховодам, прогревается до описанных выше температур и лишь после этого его смешивают с топливными газами. Происходит интенсивное дожигание газовой смеси. Внешне это выглядит как горение природного газа, подаваемого под большим давлением, образуется мощный устойчивый факел. Выделяемое тепло составляет от 4 до 10% от всего тепла, производимого котлом.

Как работает котел

Пиролизные или газогенераторные котлы длительного горения с водяным контуром представляют собой камеру, снабженную специальными перегородками и воздуховодами. Особая конструкция поддувала позволяет регулировать количество подаваемого кислорода. В верхней части котла, где происходит дожигание, расположены форсунки, которые разделяют газ на мелкие потоки для того, чтобы снизить интенсивность горения. Колосник расположен выше, чем обычно, он устанавливается таким образом, чтобы расстояние до дна было не менее ¼ от общей высоты котла. Это нужно для того, чтобы обеспечить достаточное пространство для отвода газов.

Свежий воздух, необходимый для доокисления, подается снизу, проходит по специальному воздуховоду наверх к зоне горения газов, при этом разогревается до рабочей температуры. В верхней части котла расположены специальные трубки с отверстиями, которые помогают распределять газы равномерно.

Всю циркуляцию внутри котла обеспечивает электрическая турбина. Без нее в условиях недостатка кислорода горение и доокисление невозможны. При отключении электричества необходимо открывать шибер для обеспечения естественной тяги, при этом котел продолжает работать в режиме обычной твердотопливной установки.

Видео: пиролизный котел: мифы и реальность

Виды газогенераторных котлов

Принцип работы всех газогенераторных котлов одинаков, однако существуют разные варианты конструкции:

• Котел с водяной рубашкой – корпус его состоит из двух слоев металла, между которыми течет вода.
• Котлы с змеевиками – устройства с неэффективной системой теплообмена, выпускаются приборы малой мощности.
• Энергозависимые и энергонезависимые котлы. Процесс пиролиза возможен только с принудительной циркуляцией. Энергонезависимые газогенераторные котлы – это миф, без электричества это устройство может работать только в режиме обычного твердотопливного котла .

Статья по теме:

Преимущества и недостатки

Принцип пиролиза, который частично реализуется в бытовых газогенераторных котлах, используется в промышленности для утилизации различных отходов. Сжигание и многократное доокисление продуктов распада – это способ снизить количество вредных выбросов в атмосферу. После того, как в газогенераторной установке или в бытовом котле прогорает топливо и газы, в атмосферу выбрасывается только углекислый газ и водяной пар.

Польза для экологии от таких котлов очевидна, однако с точки зрения эффективности и удобства они серьезно уступают например, котлам длительного горения. Разогнать котел до таких параметров, при которых возможен пиролиз, непросто. Для этого нужна высокая температура и некоторое время. Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром останавливается при следующих условиях:

• падение температуры воды в обратке;
• отключение электропитания;
• топливо ненадлежащего качества.

Процесс пиролиза нужно прекратить немедленно, как только остановился циркуляционный насос в системе отопления . Без охлаждения котел просто взорвется. Для остановки процесса нужно открыть шибер, обеспечив естественную тягу и отвод горючих газов. Поддувало должно быть открыто на минимум. После того, как температура упала, следует затушить котел. Если объем отопительной системы не велик и возможна естественная циркуляция, котел может продолжать работать при 50% загрузки при открытом шибере.

Условия эксплуатации

Пиролизные котлы способны работать в строго определенном диапазоне температур. Система этого устройства является замкнутой, поэтому должна быть точно настроена. Очевидно, что не возможно постоянно контролировать качество топлива, его влажность, и замерять массу дров в момент загрузки. Всегда существует опасность перекала или наоборот, недостаточной температуры.

Первая проблема может быть устранена при помощи водяного контура. Корпус котла выступает в качестве теплообменника: его стенки двойные, между ними циркулирует вода. Иногда к одной из стенок котла добавляют дополнительный змеевик, который служит аварийной системой охлаждения и одновременно контуром ГВС.

Если температура ниже рабочей, процесс пиролиза прекращается или не запускается вовсе. Котел при этом функционирует в режиме обычного твердотопливного устройства. По этой причине температура обратки должна быть не ниже 60 градусов Цельсия, а при температуре 40 градусов пиролиз прекращается во всех типах котлов. По этой причине в системе отопления монтируется дополнительная перемычка — байпас, который служит малым контуром и дает котлу войти в режим пиролиза.

Еще совсем недавно при выборе топлива практически для любых котлов всегда отдавалось предпочтение газу, а твердые виды оставались на втором месте. Но технологический прогресс не стоит на месте, и современные технологии позволяют качественно использовать любой вид топлива, в том числе и твердый. Для этого были разработаны специальные пиролизные котлы.

Процесс генерации тепла

Отопительный агрегат работает по принципу, в основе которого заложен пиролиз. Так, в процессе тления происходит распад топлива на две составляющие: уголь и газ. Медленное горение обеспечивается за счет ограничения подачи воздуха в печи. Продукты распада в виде газа улавливаются для участия в дальнейших тепловых процессах.

Пиролизный газ разбавляется воздухом и сжигается при более высоких температурах. В результате такого взаимодействия происходит веделение тепла.

Требования к горючему веществу

В зависимости от качества топлива, которое сжигается, определяется тип отопительного оборудования.

Существует два вида пиролизных печей:

• энергонезависимые;
• утилизаторы отходов.

Они различаются между собой качеством горючего, которое в них сжигают.

Для них необходимо использовать топливо с минимальной влажностью. Это обеспечит длительный срок эксплуатации. Максимальное значение не должно превышать 25%.

Использование качественной древесины позволяет получать 4 кВт/час при тлении 1 кг горючего. Это отличный вариант для отопления дома.

Пиролизные этого типа не слишком привередливы к топливу. Использоваться могут и торф, и отходы древесины, а также некачественные сорта угля. Требования к влажности не так высоки, как в предыдущем варианте - допускается влажность до 50%.

Но сырая древесина (отходы) снижают мощность в 2 раза. Это связано с тем, что влажное топливо плохо горит и выделяет много дыма.

Виды используемого топлива

Древесина и ее отходы могут использоваться в различной форме:

• бруски размерами 250×450;
• опилки различной величины;
• брикеты, сформированные из остатков переработки.

Дрова производятся в основном из древесины лиственных пород, но применяются и хвойные. Кроме древесины могут использоваться различные виды угля. Выбор топлива зависит от времени его сгорания. Этот показатель имеет разные значения:

• черный уголь – 10 часов;
• бурый концентрат – до 8 часов;
• мягкое дерево – 5 часов;
• древесина твердая – 6 часов.

Устройство газогенераторов

Характерной особенностью конструкции является наличие двух камер в топке. Верхняя камера предназначена для загрузки дров и первичного процесса тления. В нижней камере происходит сгорания смеси газов и выделение тепла. Между собой они разделены газифицирующей форсункой. Чаще всего ее изготавливают из огнеупорного бетона. Топка является основным элементом, но кроме нее в конструкции предусмотрены и следующие узлы:

• дымосос;
• трубы и патрубки дымохода;
• система подачи и вывода воды;
• всевозможные регуляторы;
• корпус.

Конструкции котлов могут быть разными, но существенных отличий в принципе работы у них нет. Он обозначен несколькими операциями:

1. устанавливается режим горения;
2. разжигается топливо;
3. достигается необходимая температура в топке;
4. ограничивается поступление кислорода, и регулятор переводится в режим тления, в процессе которого образуется пиролизный газ;
5. затем он поступает в форсунку, где происходит его смешивание с воздухом;
6. полученная газовая смесь перегоняется в нижнюю камеру, где происходит его сгорание и выброс тепла, которое расходуется на обогрев дома.

Весь рабочий цикл теплогенератора можно определить двумя основными этапами:

• образование газа в загрузочной камере при температуре 200–800 ºС;
• сжигание пиролизной газовой смеси в отсеке сгорания при нагреве до 1200 ºС.

Выделяющееся в процессе тепло нагревает воздух. Применение механизма пиролиза ставит газогенератор на ступеньку выше дровяного котла прямого сгорания.

Процесс запуска

Если котел правильно работает, то горящее пламя будет желтовато-белого цвета. Чтобы достичь этого, необходимо правильно запустить оборудование: перед закладкой угля или другого горючего следует нагреть загрузочную камеру до температуры 600–800ºС.

После загрузки топлива происходит его возгорание, и теперь можно переключать оборудование на пиролизный цикл. Также необходимо включить дополнительную тягу, которую обеспечивает дымосос. Придерживаясь простых правил, можно обеспечить медленное бескислородное сгорание угля с полезным выделением тепла.

Преимущества

Весь процесс сгорания и получения тепла автоматизирован в отличие от печей прямого сгорания. Также оборудование позволяет регулировать мощность в пределах 50–100%. Кроме этих параметров их эксплуатация связана с рядом плюсов:

• не требуется регулярная чистка от сажи и пепла, потому что топливо сгорает практически полностью;
• быстрый прогрев дома - повышение температуры на 20ºС происходит за полчаса;
• экономия горючего за счет увеличенного цикла сгорания одной закладки;
• коэффициент полезного действия в зависимости от модели составляет 80–85%;
• безопасность, простота и удобство в управлении.

При отсутствии доступа к газовой магистрали пиролизные твердотопливные котлы – это оптимальный вариант отопительного оборудования.

Недостатки использования газогенераторов

Большой перечень преимуществ может быть немного омрачен рядом минусов. Прежде чем остановить свой выбор на таком отопительном агрегате следует изучить и недостатки:

• высокие требования к используемой древесине, как к виду топлива;
• отсутствие автоматизированного режима загрузки;
• использование принудительной тяги требует расхода электроэнергии, а это дополнительные затраты;
• отсутствие возможности нагрева воды, что связано с тем, что во всех моделях предусмотрена только одноконтурная система;
• высокая стоимость.

Область применения

Используются пиролизные котлы длительного горения как в гражданских, так и промышленных помещениях. Если речь идет о больших площадях, выбор такого источника тепла будет оптимальным вариантом. Установка же генератора в маленьком доме нецелесообразна и не оправдывает себя.

Главной проблемой твердотопливных печей, всегда было выделение дыма, газа. Кроме запаха в воздух попадали и токсические испарения. Процесс пиролиза решил эту проблему полным сгоранием топлива, поэтому побочные эффекты сведены к минимуму.

Экологический фактор становится все более приоритетным при выборе источника обогрева. Очень часто печи используют на предприятиях деревообрабатывающей и легкой промышленности. С их же помощью утилизируются отходы, и генерируется достаточное количество тепла для обогрева дома.

Пиролизные котлы с каждым годом пользуются все большей популярностью при установке системы отопления. Хотя они и имеют несколько недостатков, такие параметры, как высокая эффективность и экологичность вполне их компенсируют. Газогенераторы имеют высокую стоимость, которая в 1,5 раза превышает классический вариант. Но они окупятся в кратчайшие сроки за счет снижения расхода топлива.

Ежегодное подорожание основных энергоносителей, газа и электричества, заставляет жителей искать альтернативные варианты отопления. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и торф хорошо знакомы для жителей глубинки. Не стоит списывать со счетов . Дрова до сих пор остаются популярным топливным ресурсом для жителей центральных и северных районов нашей страны. Доступность, относительно невысокая стоимость твердого топлива делает его реальным конкурентом газу и электричеству, особенно когда речь идет об индивидуальном домашнем отоплении. Печное отопление возвращается в нашу жизнь только уже в другом, более совершенном и модернизированном виде.

Для жителей частного сектора, владельцев загородных домов повышенный интерес представляют пиролизные твердотопливные котлы. Традиционные отопительные приборы на твердом топливе сегодня уступают место новым моделям, обладающими высокими технологическими характеристиками. Причина популярности, которой сегодня пользуются пиролизные котлы, кроется в высокой эффективности агрегатов этого типа.

Что собой представляют котлы для отопления твердотопливные, пиролизного типа, разберемся подробнее.

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.

Важно! Контактируя с углеродом, пиролизный или древесный газ практически полностью выгорает, оставляя после себя СО 2 и водяной пар. Количество углекислого газа в этом случае в три раза меньше, чем выделяется при обычном сжигании древесины. Такое качество немаловажно при массовом использовании твердотопливных котлов для отопления жилых помещений.

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 0 С. 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 0 С.

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 0 С.

На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно 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.

Устройство и принцип работы котла

Ранее было уже сказано, что котлы этого типа имеют камеры. Топка разделена на газифицирующую камеру, в которую осуществляется загрузка топлива и непосредственно — камера сгорания.

На рисунке схеме показано внутреннее устройство твердотопливного котла пиролизного типа

В первую камеру, куда ограничен приток воздуха, загружается топливо. Котел запускается и работает в обычном режиме. При медленном горении топливо начинает пиролизироваться, выделяется древесный газ, который поступает уже во вторую часть топки, в камеру сгорания. С этого момента твердотопливный котел выходит в рабочий режим. Теперь начинается процессы, которые в корне отличают пиролизный тип горения, твердотопливные отопительные котлы длительного горения от процесса прямого сжигания и от традиционных котлов.

В первой камере потери тепла минимизируются. Обычно в моделях твердотопливных котлов длительного горения пространство между первой и второй камерой заполняют колосники, на которые укладывается топливо.

На заметку: уже здесь можно обнаружить первое существенное отличие конструкции пиролизных котлов от обычных, твердотопливных котлов. Первичный воздух поступает в камеру сверху, поэтому топливо начинает медленно гореть сверху вниз. Действует так называемый принцип верхнего дутья. Тяга в первой камере принудительная.

Вторая часть топки — камера сгорания, куда поступает горючий древесный газ. Камера наполняется вторичным, разогретым воздухом. Здесь уже действует принцип двойного дутья.

После выхода котла на нормальный, рабочий режим, доступ воздуха в первую камеру существенно ограничивается. Процесс горения практически прекращается, переходя в состояние тления. Топливо прогорает постепенно. Каждый предыдущий слой топлива в процесс тления постепенно задействует последующий слой. Медленное тление сопровождается постоянным выделением древесного газа. За счет этого процесса, твердотопливные пиролизные котлы еще принято называть котлами длительного горения.

Для справки: при правильных тепловых расчетах одной загрузки топлива может хватить на 12 часов нормальной работы котла. В поддерживающем режиме пиролизные котлы могут работать длительное время без участия человека. В некоторых моделях этот показатель составляет 24-48 часов.

Во второй, основной камере сгорания горит только древесный газ, который при контакте с вторичным воздухом (нагретый до t 300 0 С) дает огромное количество тепловой энергии. Только сейчас тепловая энергия вступает в работу, нагревая теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике. Т.е в конструкции твердотопливных котлов пиролизного типа подогрев теплоносителя осуществляется не за счет прямого горения твердого топлива, а уже за счет сжигания вторичного продукта горения – пиролизного газа, горючего газообразного вещества. В этом и есть основное отличие котлов данного типа от твердотопливных котлов других видов.

Преимущества газогенераторных котлов

Имея представление о том, как устроен твердотопливный пиролизный котел, какой принцип действия лежит в основе этого нагревательного прибора, можно решить для себя определенные выводы. Стоит ли ставить у себя дома такой агрегат, насколько работа твердотопливного котла длительного горения будет оправдана и эффективна для домашней системы отопления. Здесь важно учесть те преимущества, которыми обладают пиролизные котлы, а именно:

• высокий КПД, до 85%, в сравнении с отопительными котлами на твердом топливе других видов;
• большая загрузочная камера (соотношение полезного объема к мощности котла самое значительное);
• простота и удобство очистки камеры сгорания (чистка нерегулярна);
• стальной жароустойчивый теплообменник;
• экологически чистый процесс горения (отсутствие вредных для здоровья продуктов горения);
• широкий выбор топливного ресурса;
• экономичный расход топлива;
• автоматизация процесса регулировки работы котла.

На некоторых пунктах следует остановиться подробнее.

Экология является важнейшим фактором, на который обращается внимание во время эксплуатации твердотопливных котлов. Пиролизные котлы в этом плане просто подарок для хозяина дома. В процессе горения топлива вместо дыма и гари выделяется углекислый газ и водяной пар, вещества без запаха и цвета. Количество недогоревших частиц органического топлива в данном случае сведено к минимуму. Благодаря пиролизу котлы этого типа могут работать практически на любом органическом топливе.

Минимальное количество сажи и копоти, скопившейся внизу камеры сгорания, легко удаляется во время чистки котла.

На заметку: Отходы деревообработки и швейного производства могут использоваться в качестве топлива. Здесь уместно говорить об использовании в качестве топлива вторичного сырья. Одновременно с обогревом в котлах пиролизного типа осуществляется утилизация отдходов. Такие котлы, как правило, ставят на предприятиях деревообрабатывающей отрасли, используют в швейном и кожевенном производстве.

Большая загрузочная камера позволяет загрузить в котел за один раз значительное количество топлива. У пиролизных котлов среди всех твердотопливных котлов самое высокое значение соотношения полезного объема к мощности котла. Другими словами, чем больше загрузили топлива, тем дольше котел работает без вашего участия. На этом строиться и рецепт высокой эффективности отопительных приборов этого типа.

В таблице приведены технологические параметры пиролизных твердотопливных котлов различной мощности

Номинальная мощность	кВт	15	18	25	30	40	50	65	98	130	150
КПД	%	85
L/ D поленьев, не больше	см	38 х 15	40×15	41 х 15	45 х 15	45×15	70 х 15	72×15	90 х 20	90×20	95х25
кг	20	22	24	30	50	62	75	170	185	200
Рабочий цикл min	час	8-12
Давление воды, max	Бар	1,5
Уровень шума max	дБ	8

В отличие от других моделей, которые очень трудно поддаются регулировке в силу своей инертности, пиролизные котлы наоборот, прекрасно поддаются управлению. Наличие на новых моделях автоматики обеспечивает практически полную автономность твердотопливных котлов длительного горения.

Недостатки газогенераторных котлов

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения настолько практичен и выгоден, что говорить о наличии недостатков для данной отопительной техники, только занимать время.

Единственным существенным недостатком подобной техники — высокая стоимость оборудования. Несмотря на то, что котлы имеют высокую рентабельность и окупятся в процессе эксплуатации, первоначально придется вложить довольно крупные средства.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является существенные технологические ограничения по влажности топлива. Пиролиз возможен только с сухим и подготовленным топливом.

На заметку: если дрова или пеллеты имеют влажность более 20%, ваш газогенератор останется холодным. После подачи первичного воздуха, слабое пламя просто потухнет.

Большая часть моделей пиролизных агрегатов для промышленного использования, работают на принудительной тяге. Здесь уместно говорить о необходимости постоянного электроснабжения нагнетательных насосов.

Горение в первой камере нагревательного прибора пиролизного типа может исчезнуть ввиду низкой температуры теплоносителя, циркулирующего по контуру отопления. При отоплении больших помещений нередко возникают ситуации, когда обратный поступает остывший теплоноситель. Для предотвращения внеплановой остановки аппарата во время подключения часто используется дополнительный контур с подмесом, через трехходовый клапан. Можно обойтись установкой байпаса — обходной трубы.

Использование котлов в быту

В результате знакомства с агрегатами пиролизного типа, было уже сказано о том, где и как может использоваться оборудование этого вида. Идеальным местом для твердотопливного прибора станет деревообрабатывающее производство, мебельные и целлюлозно-бумажные предприятия. Одним словом объекты, где постоянно, в огромных количествах имеются отходы промышленной древесины.

Если возникло желание оборудовать домашнее автономное отопление на базе пиролизного котла, вам следует подумать о дровяном складе. Одновременно с этим придется все дрова предварительно подвергать дополнительной сушке. Решить задачу быстрее и проще поможет пеллетный котел.

Отопительное оборудование этого типа аналогично по конструкции и устройству пиролизным агрегатам длительного горения. Единственное отличие, в качестве топлива используется горючие гранулы или пеллеты, продукты вторичной обработки древесных и органических отходов производства.

Практически все модели оснащены приспособление автоматизированной подачи, что значительно облегчает процесс загрузки топочной камеры. Компактные размеры, которые имеют пеллетные аппараты, позволяют их легко устанавливать в частных домах.

Грамотное подключение, заготовка топлива и соблюдение эксплуатационных требований, делают твердотопливные газогенераторы эффективным и удобным источником тепла.

Содержание

1. Схема и устройство котла пиролизного горения
2. Принцип работы пиролизного устройства отопления
3. Достоинства и недостатки пиролизных котлов
4. Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Введение

Каждый владелец частного дома, выбирая твердотопливный отопительный котел несомненно хочет сделать лучший выбор. Один из основных критериев на который обращают внимание все покупатели без исключения это экономичность. Среди всего многообразия устройств представленных на российском рынке, есть одна разновидность использующая особый способ его сжигания – пиролизные котлы длительного горения. Давайте попробуем разобраться как работает такой котел и как он устроен, а также рассмотрим его основные плюсы и минусы.

Схема и устройство котла пиролизного 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%.

Фото 1: Система автоматической подачи пеллет в пиролизный котел

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 —

• 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.

Фото 2: Устройство пиролизного котла на дровах

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:

Фото 3: Схема конструкции пиролизного котла

• 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 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.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы пиролизного устройства отопления

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.

Фото 4: Как работает угольный котел пиролизного горения

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.

Фото 5: Как работает система дожига пиролизных газов

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.

Вернуться к оглавлению

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

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

• Длительность горения

• 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.

Фото 6: Автоматический бытовой газогенераторный котел

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:

Что такое пиролизный котёл. Преимущества и недостатки. Разновидности котлов. Технические характеристики. Принцип действия. Требования к топливу.

Перед тем как покупать пиролизный котёл для качественного отопления необходимо заранее узнать его особенности. Данная статья подробным образом расписывает принцип его действия. Достоинства и недостатки. Используемое топливо. Особенность конструкции котла. Технические характеристики.

Как выбрать подходящий котёл. Обурудование с нижней камерой дожига и приборы с верхней камерой. Основные принципы работы пиролизного котла. В чём заключается суть пиролиза. Разновидности котла.

Особенности пиролизных котлов

Отопление домов твердотопливными котлами – вполне привычное явление в небольших населенных пунктах, где до сих пор нет газа. В качестве топлива в большинстве случаев используются самые обычные дрова или топливные брикеты.

Недостатком таких котлов является то, что они вынуждают совершать множество подходов для подбрасывания все новых порций топлива. Пиролизные котлы длительного горения лишены не только этого недостатка, но и некоторых других – поговорим об этом в рамках нашего обзора.

Традиционные котлы на дровах раздражают тем, что требуют постоянного наблюдения. То есть, каждые 2-3 часа в них нужно подкладывать все новые и новые порции топлива, иначе трубы в доме станут холодными. Особенно туго приходится ночью, когда вместо спокойного сна домочадцы получают головную боль в виде остывающего отопления. С одной стороны, спать в прохладе полезно для здоровья. С другой стороны, встречать утро, отчаянно стуча зубами, не очень приятно.

Мнение эксперта

Филимонов Евгений

Задать вопрос эксперту

Классические котлы для отопления дома обладают еще одним важным недостатком – низкий КПД. Топливо в них сгорает очень быстро, большая часть тепла просто улетучивается в атмосферу.

Вместе с ним в воздух улетают продукты сгорания, содержащие в себе горючие газы. Их можно использовать для получения дополнительных порций тепла – это и происходит в пиролизных котлах длительного сгорания.

Как вы уже поняли, твердотопливные пиролизные котлы отопления лишены обоих вышеперечисленных недостатков. Они наделяются вместительными топками, сжигая твердое топливо несколько по иному принципу.

Вот их основные особенности:

• Большой объем топки – до нескольких десятков литров. Благодаря этому частота подходов для закладки горючего снижается в несколько раз;
• Пиролизный принцип горения – позволяет получить из того же количества дров гораздо больше тепловой энергии;
• Довольно большие размеры – фактически здесь две топки. В одной медленно сгорают дрова, а во второй дожигаются выделяющиеся из древесины продукты сгорания;
• Низкая температура горения – уменьшает тепловую нагрузку на металл.

Пиролизные котлы длительного горения устроены несколько сложнее, чем их традиционные собратья, зато они обеспечивают существенную экономию топлива.

Принцип действия

Как же устроен пиролизный котел длительного горения и как он работает. Принцип действия очень прост и одновременно сложен. О пиролизе рассказывается еще в школьном курсе физики – подвергаясь нагреванию в замкнутом пространстве, древесина выделяет горючие газы, которые можно поджечь и получить тепло. Фактически прямого сгорания древесины в таком опыте нет.

В пиролизных котлах длительного горения дрова все-таки горят, но с ограничением подачи воздуха. Можно сказать, что это медленное тление. Разгоревшись, дерево начинает выделять горючие газы, которые сгорают в камере дожигания. Итого мы получаем два источника тепла – это горящие дрова и сгорающий древесный газ. Эффект от такого поэтапного сгорания ощущается в виде экономии топлива до 40%.

Древесный газ в пиролизных котлах длительного сгорания образуется в результате медленного тления топлива. Одновременно с этим оборудование нагревает воздух, который вместе с древесным газом подается в камеру дожигания. Там смесь воспламеняется и сгорает с образованием большого количества тепла. При этом количество вредных выбросов, по сравнению с традиционными котлами, предельно мало.

Таким образом, пиролизный котел – это прямая экономия топлива, так как из одной и той же порции дров можно выделить большее количество тепла. Вместо 10 кубометров дров на один зимний период может уйти всего 6-7 кубометров. При этом пользователям не нужно будет каждые 2-3 часа подкладывать в ненасытную топку все новые порции дров.

Пиролизные котлы длительного горения выпускаются в нескольких модификациях:

• Энергонезависимые – они работают на естественной тяге и управляются механическим способом;
• Энергозависимые – здесь пиролиз протекает с использованием принудительной тяги. За счет этого повышается эффективность горения;
• С разным расположением камеры дожигания – она может располагаться над камерой сгорания или под ней. Также в продаже присутствуют модификации с последовательным расположением камер.

Модификаций много, но в целом устройство и принцип работы почти ничем не отличают

Энергозависимые пиролизные котлы длительного горения хороши тем, что в них часто присутствует автоматика, которая может управлять мощностью оборудования и интенсивностью горения, ориентируясь на температуру теплоносителя или на температуру в комнатах.
Длительное горение в пиролизных котлах обеспечивается сразу двумя факторами. Первый фактор – это низкая скорость горения/тления древесины. Второй фактор – большой объем камеры сгорания. Например, в продаже присутствуют пиролизные котлы с объемом топки 50 литров и даже больше. Неудивительно, что частота подходов для загрузки горючего снижается до 1-2 раз в сутки.

Достоинства и недостатки

Котлы пиролизного типа обладают целым рядом преимуществ перед своими традиционными коллегами.

Но у них есть и некоторые недостатки.

Давайте обсудим все их плюсы и минусы:

• Экономичность – она варьируется от 10 до 40%, в зависимости от модели, интенсивности горения и температуры воздуха за окном;
• Длительное горение – можно закладывать топливо всего 1-2 раза в день. Например, утром и вечером. В любое время дня в доме будет тепло;
• Экологическая чистота – дрова сгорают практически полностью, с минимальным выделением продуктов сгорания;
• Почти полный отбор тепла в систему отопления – температура выхлопных газов здесь ниже, чем в традиционных котлах;
• В пиролизных котлах длительного горения часто реализуются различные механизмы управления мощностью – они работают за счет регулировки интенсивности тления топлива и подачи газа в камеру дожигания.

Есть и недостатки:

• Дороговизна – отзывы пользователей говорят, что пиролизные котлы длительного горения очень удобны, экономичны и практичны. Но первоначальные расходы на их покупку крайне велики (наиболее справедливо для мощных энергозависимых моделей);
• Энергозависимость – такие агрегаты более эффективны, но требуют подключения к электросети (общее потребление электроэнергии мало, но в ее отсутствие работа будет затруднена или вовсе невозможна);
• Большие габариты – пиролизные котлы длительного горения заметно больше, чем любые другие твердотопливные агрегаты.

Недостатки не самые серьезные, некоторыми из них можно пренебречь. Но с высокой стоимостью придется смириться.

Отзывы владельцев о пиролизных котлах длительного горения в большинстве случаев имеют положительную окраску. Люди сетуют разве что на утомительную процедуру первоначального прогрева, но здесь все дело в опыте и в привычке.

Используемое топливо

Мы уже говорили, что пиролизные котлы длительного горения работают на дровах. Это довольно распространенный и недорогой тип топлива. В некоторых случаях дрова можно достать совершенно бесплатно. Но данные котлы могут работать и на многих других видах твердого горючего. Например, в некоторых магазинах мы можем купить пеллетный пиролизный котел. Он работает на топливных гранулах по тому же принципу, что и вышеописанные агрегаты.

Мнение эксперта

Филимонов Евгений

Профессиональный строитель. 20 лет стажа

Задать вопрос эксперту

Главные достоинства пеллетных моделей – автоматизированная подача горючего (реализовано в некоторых агрегатах), низкая зольность топлива.

Также вы можете приобрести пиролизный котел на угле. Он порадует вас длительным горением и высокой эффективностью. Угольные котлы работают по тому же принципу действия, вырабатывая горючий газ из каменного угля. Благодаря мощной теплотворности, частота подходов для закладки топлива получается более низкой, чем при использовании дровяных пиролизных котлов длительного горения.

Котел Попова

Пиролизный котел Попова является простым энергонезависимым агрегатом, изготовленным из стали. Конструкция получилась настолько удачной, что ее копируют многие умельцы, собирая отопительное оборудование своими руками. Представленный котел является всеядным, в нем можно сжигать практически любое твердое топливо. А внушительная топка гигантского объема позволяет рассчитывать почти на 24 часа непрерывного горения. При этом топливо сгорает практически полностью, образуя минимум вредных для природы компонентов.

Одно из преимуществ данного пиролизного котла – возможность закладки поленьев нестандартного размера (до 75 см в маломощных моделях до 240 см в самых производительных агрегатах), что обеспечивает длительное горение. Максимальная мощность оборудования составляет 1000 кВт, минимальная – всего 25 кВт. В зависимости от выбранного режима работы, КПД аппарата варьируется от 75 до 95%.