Arcopallet.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Когда в загородном доме, находящемся вдали от благ цивилизации, планируется организовать водяную систему отопления, то одним из способов теплоснабжения может стать котёл на твёрдом топливе с водяным контуром. Однако данный агрегат имеет как минимум два серьёзных недостатка: низкий КПД и быстрое прогорание топлива. А это значит, что, во-первых, необходимо постоянно хранить значительный запас энергоресурсов, а во-вторых, каждые 3-4 часа «подкармливать» своё огнедышащее чудо, подбрасывая в ненасытное жерло очередную порцию дров (угля, торфяных брикетов и т.п.). Хорошо, что нашлись умные люди и придумали агрегат, избавляющий от упомянутых неприятностей. Имеется в виду пиролизный (он же газогенераторный) котёл длительного горения, о котором и пойдёт речь.

Что такое пиролизный котел: принцип работы пиролиза и его эффективность

В основе принципа работы пиролизного котла длительного горения находится обработка газов, получаемых при сгорании сырья из древесины. Знаете ли вы, что полученный газ выделяет большее количество тепла, чем просто дрова. Достоинством этой техники можно назвать то, что она несложна в управлении и включает автоматизацию процесса обслуживания.

Название такие котлы получили, благодаря пиролизному сжиганию, которое представляет собой процесс сухой перегонки топлива. При нехватке кислорода и воздействии повышенных температур древесное топливо разлагается и выделяет компоненты, которые и называются пиролизным газом. Так образуется древесный уголь.

Разница в работе стандартного агрегата и пиролизного

Процесс сухой перегонки производится при температурных значениях 200-800 градусов. При сгорании пиролизный газ взаимодействует с активным углеродом, что приводит к отсутствию вредных веществ в дыме при выходе из котла. Такой агрегат меньше загрязняет атмосферу и выделяет минимальное количество сажи. Поэтому его нужно меньше чистить.

Устройство пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром предполагает наличие двух отсеков. Нижний сделан для пиролизного процесса, а верхний – для переработки появившихся при сгорании газов.

Работа оборудования происходит следующим образом:

  • топливное сырье загружается в топку;
  • при помощи регулятора происходит установка режима горения;
  • после прогрева топочного отсека, запускается режим пиролиза. При этом перекрывается доступ кислорода, а древесное сырье медленного сгорает и емкость заполняется углекислым газом;
  • газ переходит в следующую камеру, размещенную в верхней части прибора;
  • газообразный компонент сжигается, что позволяет выделить еще какой – то объем тепла.

Вид агрегата в разрезе

Полезная информация! Так как процесс происходит при повышенных температурах, то все детали должны быть сделаны из жаропрочных материалов. Для этих целей применяется чугун. Если конструкция из стали, то применяется покрытие из керамики.

Используемое топливо

При выборе основного вида топлива, прежде всего, следует учесть рекомендации изготовителя, в общем случае, пиролизные котлы длительного горения в качестве топлива могут использовать:

  • Дрова;
  • Пеллеты;
  • Бурый уголь;
  • Каменный уголь;
  • Брикеты.

Дрова считаются оптимальным видом топлива для пиролизных котлов. Разные породы могут несколько различаться длительностью горения и количеством выделяемого тепла, однако, независимо от сорта древесины, ее влажность не должна превышать 20%.

Пеллеты представляют собой спрессованные органические отходы сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности. В состав гранул могут входить древесные опилки, солома, шелуха подсолнечника и т.д.

Бурый уголь обеспечивает обильное выделение пиролизных газов и высокую теплоотдачу.

Каменный уголь (антрацит) обладает высокими показателями теплоотдачи и используется для отопления больших площадей.

Брикеты изготавливаются по той же технологии что и пеллеты, из органических мелкодисперсных отходов. Различие состоит в том, что брикеты формируются в форме натуральных поленьев.

При выборе топлива для пиролизной установки следует учитывать возможность его доставки, а также доступность и стоимость того или иного вида горючего.

Читать еще:  Правила расчета расхода трубы для водяной системы теплого пола

Основные преимущества газогенератора

Пиролизные отопительные котлы на твердом топливе обладают рядом преимуществ перед другими твердотопливными агрегатами, которые заключаются в следующем:

  1. При сгорании газовых соединений сажа не образуется, а золы получается совсем мало, поэтому чистить такой прибор можно гораздо реже.
  2. Газогенератор поддерживает нужную температуру существенно дольше, чем обычные агрегаты для сгорания древесины.
  3. У котла с функцией пиролиза КПД значительно выше, чем у традиционных твердотопливных устройств.
  4. Топка газогенераторного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего единожды, чтобы хватило обогрева жилья в течение суток.
  5. В процессе сгорания древесный газ вступает во взаимодействие с атомарным углеродом, что при сжигании выдает смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – относительно нейтральные и безопасные соединения.
  6. Мощность газогенератора можно регулировать в достаточно широком диапазоне (от 25% до 100%).
  7. В котле с пиролизом можно утилизировать некоторые виды отходов без загрязнения воздуха (РТИ, полимерные изделия).

Важно! В продуктах сгорания пиролизного котла намного меньше канцерогенных соединений и вредных веществ. Такой прибор безопасен для здоровья.

На работу пиролизного оборудования для отопления помещения влияют многие факторы:

  • температура окружающего воздуха;
  • необходимая температура в помещении;
  • наличие утепления в здании;
  • вид топлива и его влажность;
  • особенности системы отопления.

Однако у пиролизных твердотопливных котлов имеются также недостатки:

  • необходимость электропитания;
  • требовательность к качеству топлива;
  • высокая цена;
  • большие размеры.

Эти приборы оснащены автоматикой, а значит необходимо электропитание.

Как работают пиролизные котлы с длительным временем горения

Твердотопливный пиролизный котел длительного горения, отличается от классических теплогенераторов несколькими конструкционными различиями и внутренним устройством. Изменения затронули рабочие процессы, топочную камеру и дымовой канал.

В результате модификаций и конструкторских решений, были достигнуты следующие преимущества и характеристики:

    Время работы от одной закладки топлива, от 8 до 120 часов, в зависимости от модели и качества топлива.

Уменьшение расхода древесины – по сравнению с классической версией котла, затраты на топливо уменьшились на 15-20%.

Точность регулировки – используемый принцип действия и применяемая автоматика, обеспечивают точную регулировку интенсивности нагрева теплоносителя, с погрешностью не более 1°С.

  • Высокая теплоотдача – коэффициент полезного действия пиролизных моделей, варьируется, в зависимости от качества топлива и производителя, в пределах 80-92%.
  • Что такое процесс пиролиза топлива

    Принцип работы пиролизного котла длительного горения, основан на естественных физических процессах и свойствах древесины:

      Дерево, при нагревании начинает выделять углекислый газ.

    После смешивания с кислородом, получается горючая газовоздушная смесь CO, которая в обычных условиях, попросту выходит в дымоходную трубу.

  • Стальные твердотопливные пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром, снабжены специальной камерой дожига. Продуцируемый газ направляется в дополнительную топку, где сгорает при температуре 600-800°С.
  • Главной задачей пиролизного отопительного оборудования, является создание необходимых условий для максимального продуцирования углекислого газа: высокая температура и ограниченный доступ воздуха.

    Конструктивные особенности котлов с пиролизом

    Отопительный пиролизный котел длительного горения с водяным контуром, от классических моделей оборудования, отличается несколькими особенностями:

      Тип загрузки – все котлы оборудованы увеличенной топкой с вертикальной или горизонтальной загрузкой. Большая вместимость топочной камеры, помогает увеличить время процесса пиролиза. Около 20 минут после растопки, котлы работают в обычном режиме. После нагрева до температуры 600°С, начинается пиролизное горение.

    Устройство топки – в конструкции предусмотрены две топочных камеры. Основная топка, имеет конвекционные отверстия, для поступления и равномерного распределения воздуха. Камера дожига облицована шамотом для поддержания высокой температуры.

    Конструкция теплообменника – бытовые пиролизные котлы длительного горения на твердом топливе, максимально эффективно используют тепло, выделяемое при сжигании. Как такового горения, в полном смысле этого слова, не происходит, древесина тлеет при ограниченном поступлении воздуха и высокой температуре. Дымовые газы направляются в ломаный дымовой канал котла. Теплообменник окружает две топочных камеры и канал. Прогрессивные технологии позволяют аккумулировать большую часть тепла, поступающую от разогретого дыма.

    Читать еще:  Обустройство скважины без кессона своими руками - методы и порядок работ

    Нагрев теплоносителя – модели с длительным временем горения нагревают теплоноситель проточным способом. Котлы имеют один или два контура. Первый отопительный контур предназначен для подключения к системе отопления. Посредством второго, нагревается вода для ГВС. Технические характеристики котла, в частности производительность, во многом зависят от наличия змеевика горячего водоснабжения. В двухконтурных агрегатах, мощность меньше.

  • Контроль подачи воздуха – котлы снабжены естественной или принудительной подачей воздуха. Энергонезависимые модели контролируются посредством механических терморегуляторов тяги, подключенных к дверце зольника. Установка автоматики, подключенной к дымососам и нагнетательным вентиляторам, обеспечивает точную регулировку горения.
  • Можно ли увеличить время горения пиролизного котла

    Длительность работы пиролизного котла зависит от нескольких факторов, учитывая которые, можно продлить время работы от одной закладки:

      Качество используемой древесины или ее отходов. Во время пиролиза, выделяется углекислый газ. Но, если топливо имеет влажность свыше 20%, вместо продуцирования CO, начинает испаряться влага. Даже в котлах шахтного типа, с допустимой влажностью топлива до 42%, производительность и время работы существенно снижаются при использовании влажных дров.

  • Точно выставленные настройки – расход топлива и время работы твердотопливного котла, зависят от точной регулировки подачи воздуха. Выставить необходимую интенсивность тяги вручную, практически невозможно. Установка автоматики сокращает расход и увеличивает время работы на 15-20%.
  • Как работают пиролизные котлы

    Процесс горения пиролизного котла, в отличие от обычных твердотопливников, происходит в двух камерах: нижней и верхней. Это обуславливает разделение процесса сгорания вещества на 2 стадии:

    1. Стадия нижней камеры. В ней происходит сгорания твердого топлива с выделением пиролизных газов. Необходимым условием для этой стадии является ограниченный доступ кислорода;
    2. Стадия верхней камеры. Это стадия сгорания газов, которые выделились при горении топлива. Этот процесс, напротив, проходит при повышенном притоке кислорода.

    Работа с котлом начинается с закладки топлива на колосник нижней камеры, розжига и герметизации путем закрытия дверцы. Горение вызывает принудительную тягу, при этом запускается процесс затяжного обугливания твердого топлива. Это происходит при температуре от 200 градусов с ограниченным доступом кислорода. Газы, выделяющиеся при этом, называются пиролизными, они не просто выпускаются в атмосферу, но попадают в специальную камеру.

    В эту же камеру подается воздух, который нагревается по пути до нужной температуры, чтобы вступить в окислительную реакцию с пиролизными газами. До 90% частичек летучих веществ сгорают, выделяя тепло, часть которого возвращается в место горения топлива, поддерживая тем самым необходимую высокую температуру.

    Выходящий в трубу дым содержит минимум вредных веществ, что дает повод говорить об экологичности пиролизных котлов. В отличие от котлов по типу тления вроде булерьяна, которые выделяют копоть, пиролизник безопасен для окружающей среды.

    Водяной контур огибает практически все горячие поверхности, забирая на себя максимум тепла. Так, дымовые газы на выходе имеют температуру всего 150 °C, что свидетельствует об эффективной теплоотдаче при контакте с теплоносителем системы.

    Материалы теплообменника и КПД

    Показатели КПД, заявленные производителями пиролизных твердотопливников, лежат в районе 85%. Многое зависит от материала, который использован при изготовлении теплообменника:

    • Чугунные теплообменники дают высокие показатели КПД, а также обладают износостойкостью. Правда, существует некоторая опасность повреждений при подаче в обратку холодной воды – теплообменник из чугуна может просто треснуть;
    • Стальные теплообменники в плане чувствительности к резким скачкам температуры воды стойки. Но сталь подвержена коррозии, неминуемо образующейся с течением времени от воздействия конденсата.
    Читать еще:  Кварцевый обогреватель для дома

    Комплектующие для сборки

    После выполнения всех необходимых расчетов можно смело приступать к покупке незаменимых комплектующих по следующему списку:

    • трубка d=4;
    • кирпичи;
    • арматура 20 мм;
    • автоматические механизмы для устройства котла;
    • вентилятор, нужный для принудительного сбора воздуха;
    • сварочный аппарат с требуемым количеством электродов;
    • листы из стали, требующиеся для формирования основания устройства.

    Кроме того, потребуются чертежи и расчеты, по которым можно предугадать расход материала и не ошибиться еще на этапе закупки.

    В схемах обычно идет упор на выделение 4-х моментов, имеющих первостепенную важность:

    • дополнительные подключения отопительной системы;
    • топка печи длительного горения;
    • пиролизный котел с водяным контуром для подсоединения горячей воды;
    • теплообменник отопления в целом.

    Топливо

    Одинаково продуктивно твердотопливные котлы могут функционировать на любом твердом топливе – это может быть торф, уголь (как черный, так и бурый), обычная древесина, топливные брикеты. Поскольку все упомянутые сырьевые ресурсы имеют свои отличительные особенности и качества, то и время полного сгорания у них также отлично. Например, период сгорания мягкой древесины составляет 5 часов, твердой – 8 часов, а время сгорания угля достигает уже 10 часов.

    Древесина — один из самых доступных видов топлива

    Любопытно в этой связи и мнение экспертов: все они в один голос утверждают о высокой производительности котлов, работающих именно на твердой и сухой древесине. Для достижения максимальной производительности, хорошего прогрева помещения и длительной безотказной работы оборудования рекомендуется использовать сухие дрова, длина которых не превышает 60 см, а влажность – 20%.

    Сравнивая древесину и иное твердотопливное сырье, которое только может быть использовано для бесперебойной работы пиролизного котла, с газом можно отметить доступность и экологичность первых, дороговизну, а в некоторых случаях и невозможность строительства газопровода.

    Что же касается твердого топлива, то его предостаточно в каждом российском регионе, а для его транспортировки потребуется лишь магистраль и вместительный транспорт. Для многих жителей сельской местности пиролизные котлы, работающие на твердотопливных ресурсах, — это настоящее спасение.

    Установка

    Пиролизные котлы можно устанавливать в системы как с естественной циркуляцией, так и с принудительной. При монтаже котла в систему с естественной циркуляцией необходимо учитывать уклон труб, в системе с принудительной циркуляцией важно подобрать правильное насосное оборудование.

    Поскольку теплообменник склонен к низкотемпературной коррозии, следует контролировать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе, чтобы он не получил резкого охлаждения. Рекомендуется выдерживать её не меньшей 60°С.

    Это выполняется путём подмешивания воды в обрате горячей водой из подающего трубопровода. Большое значение имеет правильная обвязка.

    Прежде чем начать работу необходимо заполнить систему водой. После чего нужно настроить режим подачи воздуха в камеру сгорания пиролизных газов, чтобы обеспечить требуемый режим работы.

    Качество сгорания газов можно также определить косвенно – оценить дым, выходящий из трубы: если он не имеет резкого запаха и тёмного оттенка, то топливо сгорает правильно.

    Если при работе из котла вытекает тяжёлая пиролизная смола, то это свидетельствует о низкой температуре в топке, о неверно выбранном сечении дымохода или о необходимости его очистки.

    Проблема также может возникнуть в самодельном котле. В первое время после установки котёл тестируется и должен находится под постоянным присмотром. Загрузка топлива должна составлять около двух третей объёма топки. Как только тестирование будет пройдено, то можно эксплуатировать на полную мощность.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector