Пиролиз – что это такое?
Под пиролизом в контексте обогревательного оборудования понимают выделение летучих газов в процессе горения топлива. Наибольшая интенсивность происходит при температурах выше 450 градусов и недостатке кислорода. Это учтено в конструкции пиролизных котлов, которые имеют две камеры сгорания и регулируемое поступление кислорода.
В одной камере горит непосредственно топливо, а во второй выделяемые газы. Это позволяет намного увеличить КПД оборудования по сравнению с классическими твердотопливными котлами. В аппараты пиролизного типа необходимо закладывать топливо всего 2-3 раза в день. Чтобы подобрать лучший пиролизный котел длительного горения рассмотрим возможные конфигурации.
Особенности конструкции и виды котлов
Количество контуров
По количеству контуров пиролизные котлы бывают одноконтурные, двухконтурные и многоконтурные. Одноконтурные предназначены только для обеспечения обогрева помещения. Чтобы с их помощью обеспечить ГВС, необходимо дополнительно докупить бойлер косвенного нагрева.
Двухконтурные модели одновременно отапливают помещение и греют воду для бытового использования. Отличаются более сложной конструкцией, монтажом и высокой ценой. Такое оборудование подойдет для дома, в котором постоянно проживают. Иногда встречаются многоконтурные котлы, в которых более двух контуров. Дополнительный контур может применяться, например, для обеспечения теплого пола.
Материал корпуса
Корпус пиролизного котла может быть стальным или чугунным. Стальные котлы легче и дешевле. Они проще транспортируются и устанавливаются. Более дорогие чугунные модели отличаются повышенной надежностью. Чугун стойкий к коррозии и не имеет сварочных швов. Минусом является хрупкость материала, при резком перепаде температур он может треснуть.
Верхнего горения
Отдельной разновидностью являются пиролизные котлы верхнего горения с циклической закладкой топлива. Такие модели могут работать на одной порции до суток. Достигается это за счет того, что закладывается большее количество дров, а горит или тлеет всегда только верхний слой. Здесь следует использовать только качественное, хорошо просушенное твердое топливо. Особенностью использования является то, что пока не прогорит прошлая закладка, мы не можем добавить дров.
Принцип работы
По принципу работы различают конвекционные и воздухогрейные модели. Конвекционные котлы греют теплоноситель, который в последствии разносится насосами по радиаторам, которые могут находиться в разных помещениях.
Воздухогрейные приборы предназначены для нагрева непосредственно воздуха в помещении. Чаще используются в промышленных производственных помещениях и в небольших домах с 1-2 комнатами.
Зависимость от электричества
Энергонезависимые модели оборудованы механической панелью управления. Просты в обслуживании и надежны. Котлы с электронным управлением нуждаются в электричестве для работы. Их преимуществом является более точная настройка. Ряд моделей продается без панели управления. Она отдельно докупается в зависимости от потребностей.
Виды топлива
Дрова
Один из самых эффективных видов топлива для пиролизных котлов – это дрова. У них очень высокий процент выхода летучих веществ, что и требуется для процесса пиролиза. Важно подбирать высушенную древесину, этот параметр сильно влияет на КПД.
Дровяной котел производит наименьшее количество вредных выбросов в атмосферу. Также на дровах продолжительность работы оборудования большая, по причине отсутствия в них серы, которая разрушительно действует на корпус аппарата. При приобретении важно подобрать подходящий размер брусков. Для этого рулеткой меряется глубина топки.
Уголь
Уголь может сильно различаться по чистоте, а соответственно и теплоотдаче. Самый дорогой и эффективный бурый уголь. При тлении он вырабатывает наибольшее количество газа. На втором месте каменный уголь и на третьем антрацит. Работая на угле, котел износится быстрее из-за содержания в нем серы, которая приводит к коррозии.
Пеллеты
Пеллеты – это гранулы, которые производят из измельченных отходов. Сырьем для них могут быть древесные опилки, торф, бумага, солома и так далее. Они экологичны, при их производстве не используются химические вещества. Современные пеллетные котлы оснащены системой автоматической загрузки топлива по мере потребности.
Выбор модели
Termico пиролизный 12 кВт
Одна из самых популярных моделей. Имеет один контур, мощность 12 кВт и может обогреть до 120 квадратных метров площади помещения. Открытый тип камеры сгорания. Теплообменник стальной, панель управления электронная. Толщина металла из которого сделан котел 5 мм.
Может работать с практически любым видом твердого топлива и дровами с влажностью до 40%. Глубина топки позволяет поместить бруски длиной до 37 см. Время выхода в режим пиролиза около 10 минут. Тип установки напольный, размеры 478*1126*981 мм, вес 170 кг.
Буржуй-К МОДЕРН-12
Отечественные аппараты Буржуй-К производятся в Харькове и хорошо зарекомендовали себя в работе. Мощность 12 кВт, имеет один контур, способен отопить до 120 кв. м. дома. Энергонезависимый с механической панелью управления. Большая топка объемом 30 литров с глубиной 40 см, что позволяет загружать длинные бруски.
Колосник изготовлен из чугуна. Расход топлива 1,2 кг в час. Имеет возможность дополнительно подключить ТЭН для поддержания температуры теплоносителя в случае окончания твердого топлива. Устанавливается на пол, размеры 718*459*560 мм, масса 87 кг.
WATTEK PYROTEK 30
Пиролизный котел WATTEK PYROTEK 30 с тепловой мощностью 30 кВт и одним контуром. Имеет закрытую камеру сгорания. Электронное управление с дисплеем на русском языке. Имеет несколько режимов работы: стандартный, летний, с приоритетом ГВС. Первичный теплообменник стальной. Работает только с древесным топливом. Габариты 530*1145*915 мм.
О популярных моделях пиролизных котлов больше информации найдете в статье по ссылке: https://boilervdom.ru/kotly/po-tipu-topliva/populyarnye-modeli-piroliznyx-kotlov-i-otzyvy-vladelcev.html
Источник: boilervdom.ru
Принцип работы
Современным и универсальным вариантом может стать котёл твердотопливный пиролизный длительного горения. Как и другой агрегат, он может использоваться для отопления жилых помещений и горячего водоснабжения, отопления теплиц или для обеспечения теплом промышленных и общественных площадей.
Пиролизный котёл отличается экономичностью, его достаточно заправлять 2-3 раза за сутки. Многое зависит от топлива и температуры за окном. Бывает одноконтурным и двухконтурным, что позволяет выстроить различные схемы системы отопления и горячего водоснабжения.
Может качественно работать на многих видах твёрдого топлива: бурый и чёрный уголь, древесина, торф и прочее. Время сгорания сырья для газогенераторного котла можете увидеть в таблице.
| Топливо | Время сгорания |
|---|---|
| Твёрдая древесина | 6 часов |
| Мягкая древесина | 5 часов |
| Чёрный уголь | 10 часов |
| Бурый уголь | 8 часов |
Если эти виды топлива отсутствуют или их не приобрести, то можно использовать любое органическое топливо.
Самым эффективным сырьём для пиролизного котла будет сухая древесина: она увеличивает время эксплуатации пиролизного котла и делает его работу более производительной.
Котлы пиролизные длительного горения работают посредством разложения углеродосодержащего топлива при недостатке кислорода на огромное количество горючих веществ и газов. Из-за этого аппараты еще называют котлами газогенераторными.
Древесина (углеродосодержащее сырьё) может распадаться на твёрдый остаток (уголь древесный), ацетон, смолы, метиловый спирт и кислоту уксусную.
Вещества поддаются горению и выделяют огромное количество калорий. Из-за этого твердотопливные котлы пиролизного горения имеют две камеры. Одна камера предназначена для закладки топлива и розжига. Другая – это камера дожига. Она выводит газы, которые выделились при горении сырья. Так как газы имеют высокую температуру, то перемешиваются с поступающим воздухом и воспламеняются. В обе камеры воздух подаётся отдельно и в зависимости от него изменяется сила горения и мощность.
Конструкция пиролизного котла может быть разная: в одних моделях камера дожига находится под первичной, в других – сверху:
- Первый случай – это когда камера находится вверху. Это самые распространённые конструкции, простые лёгкие в использовании. Так как сырьё топливное находится вверху, то отработанный газ выходит через трубу, находящуюся внизу. Такой котёл пиролизного горения придётся время от времени очищать от золы, потому что зола может попадать в камеру дожига.
- Второй случай – когда камера располагается внизу. Менее распространённый вариант, но в то же время имеет свои плюсы. В противоположность, такие агрегаты не нужно очищать от золы. Газ здесь поднимается и с помощью форсунки попадает в дымоход и остывает.
Если вы решили изготовить пиролизный котёл длительного горения своими руками, то учтите, что для конструкции придётся приобрести все необходимые материалы и комплектующие. Плюс ко всему – опыт в данной деятельности, инструменты и чертежи.
Отзывы пользователей
Владельцы пиролизных котлов длительного горения отмечают экологичность, хорошую производительность котлов и их высокий коэффициент полезного действия (в среднем 85 %, в сравнении с котлами прямого горения, где КПД составляет около 65 %).
Ещё одно отличие в том, что газогенераторный котёл на дровах экономит около 40 % топлива. Процесс пиролиза можно контролировать: при желании поставить мощность 30 % или включить агрегат на все 100 %. Это в итоге позволяет повысить эффективность использования топлива.
Здесь всю настройку регулирует автоматика, ориентирующаяся на указанные нормы. Как пример для сравнения – обычный котёл. Его мощность регулируется условно вручную: открыть или закрыть дверцы, заслонки, поддувала.
Пользователи таких котлов отмечают продолжительное время горения топлива и почти полное отсутствие отходов. Поленья можно использовать и не колотые.
Из минусов владельцы пиролизных котлов указывают на высокую стоимость агрегатов и их постоянную зависимость от электроэнергии, а также необходимость использования сухой древесины.
При покупке пиролизного котла нужно учитывать следующие параметры:
- Коэффициент полезного действия котла. По этому критерию лучшими компаниями-производителями считаются Viessmann, Buderus, Biasi, Dakon, Atmos, Ferroli, Viadrus.
- Из какого материала изготовлен теплообменник.
- Возможно ли применять дополнительное топливо и при этом не менять горелку, а также какое основное топливо, а какое дополнительное (могут быть различные комбинации, например, дрова-пеллеты, дрова-уголь и пр.).
- Возможно ли переоборудовать котёл при смене горелки.
Обзор производителей пиролизных котлов
Моделей пиролизных котлов длительного горения на рынке представлено множество. Зарубежные и отечественные производители предлагают отопительные устройства различной комплектации и стоимости. Все агрегаты отличаются между собой рабочими характеристиками, которые описаны ниже в таблице (отмечены некоторые из популярных изготовителей).
| Производитель | Характеристика |
|---|---|
| Blago (Благо) | Особенность этого газогенераторного котла в его крайней энергонезависимости. Агрегат работает на естественной тяге, а не от искусственной подачи воздуха. Предполагает возможность отопления различными видами топлива (дрова, щепки, опилки, обрезки, старые покрышки, кожа, резина, полиэтилен), при этом может работать на сырых дровах (с влажностью до 50 %) без потери мощности. Если конструкция небольшой мощности, то справятся с влажностью до 30-35%. Мощность моделей колеблется в пределах от 12 до 58 кВт. Компания утверждает, что топлива для агрегата требуется в среднем на 25 % меньше в сравнении с другими котлами с таким же механизмом действия. Закладка топлива в них происходит раз в 12-18 часов. Высокая безопасность гарантирована, а лёгкость использования – наглядна: контроль в автоматическом режиме, автоматическая чистка топливных каналов и отсутствие дыма. Можно подобрать котёл нужной мощности исходя из площади отапливаемого помещения:
|
| Atmos (Атмос) | Это чешская компания, которая производит более двухсот моделей котлов отопления. Агрегаты сжигают пеллеты, дрова, брикеты, сжиженный газ. Есть комбинированные котлы, а под заказ можно изготовить котёл на газе. Компания «Атмос» выпускает агрегаты с мощностью в пределах от 15 кВт, которые подходят площадям 90-180 м², до 1000 м² и больше для производственных помещений. Пиролизные котлы длительного горения могут работать на древесине, в таком случае они маркируются как Atmos DC, работающие на угле и древесине — Atmos C и Atmos AC, пиролизные котлы помечаются как Atmos DC 24 RS, DC 30 RS, а пеллетные котлы – Atmos. Маркировка котлов содержит также префиксы GS, GSE и S. Первые два типа имеют цельнокерамическую отделку обеих топок. За счёт этого коэффициент полезного действия становится выше, а процент выбросов в атмосферу углекислого газа значительно меньше. |
| Bosch (Бош) | Отличаются возможностью широкой регулировки мощности. Их КПД составляет в среднем 80 %, а объем воды в системе – 76-124 литра. Могут работать на древесине до 25 % влажности. Производитель выпускает основные три вида котлов:
|
| Viessmann (Виссманн) | Это стабильная компания, которая занимается выпуском продукции уже более ста лет. На сегодняшний день производитель имеет конкурентные преимущества в выпуске оборудования для систем теплоснабжения. Котельное оборудование «Viessmann» пользуется популярностью на предприятиях и в условиях дачных домов, квартир и коттеджей. Продукция «Виссманн» – продукция премиум-класса, качество которой соответствует своей цене, а также нормам и стандартам. Она крайне экономична, имеет высокий уровень безопасности и комфорта в эксплуатации. |
| Dakon (Дакон) | Мощность пиролизных котлов данного производителя колеблется в пределах от 18 кВт до 40 кВт. Все агрегаты в своей работе экологичны и экономичны (сжигание в камере с керамической форсункой повышает коэффициент полезного действия иногда до 85 %). Максимальная влажность твёрдого топлива доходит до 20 %. Пиролизный дровяной котёл «Дакон» имеет большую камеру загрузки сырья. Это способствует увеличению времени работы котла без присмотра. Сжигать агрегат может поленья в диаметре не больше 130 мм. Максимальная длина поленьев варьируется от размеров топки в конкретной модели котла. |
Таким образом, пиролизный котёл позволяет достичь удобства в использовании твердотопливного агрегата за счёт длительного горения топлива.
Источник: teplofan.ru
В данной статье рассмотрим, что такое пиролизные котлы, их недостатки и преимущества.
Пиролизные твердотопливные котлы — схема, принцип работы, достоинства и недостатки
Пиролиз – это химический процесс разложения древесины на древесный уголь и газ, при котором выделяется большое количество энергии в виде тепла. Такой процесс возможен при высокой температуре (200…800°С) и ограниченным содержанием кислорода.
Пиролизные котлы – это котлы, которые предназначены для отопления помещений, основной принцип их работы основан на выделении пиролизного газа и его сжигании, фото 1.
Топливом для пиролизных котлов могут быть (фото 2.):
- дрова (оптимальный размер не более 450×250 мм (длина × толщина);
- брикеты;
- опилки, измельченные ветки;
- пеллеты;
- кокс;
- уголь;
- торф.
Наиболее эффективным видом топлива является древесина, которая выделяет максимальное количество пиролизного газа. Для эффективной работы пиролизных котлов следует применять дрова толщиной не менее 70…100 мм. Также в комплексе с дровами можно использовать опилки и пеллеты (до 25%). Только на опилках или измельченных ветках и древесине пиролизные котлы не работают, или работают с очень низким КПД.
Принцип работы пиролизных котлов
Оборудование, которое позволяет получить газ вследствие пиролиза древесины, называется газогенератором. В замкнутой емкости, которая называется реактором или топливная камера помещаются дрова, фото 3.
Дрова поджигают с помощью спичек или других средств (этап 1). Вначале дрова начинают гореть как в обычном котле, а далее при достижении температуры 200…800°С задвижка подачи воздуха в камеру сгорания прикрывается и тогда начинает происходить процесс пиролиза древесины. В процессе разложения происходит выделения древесного газа (пиролизного газа), который отводится с помощью отводной трубы (этап 2). Химический процесс пиролиза происходит с выделением теплоты (экзотермия).
В трубке данные газы конденсируются и подаются в камеру сгорания (дожига), где смешивается с вторичным воздухом и затем сжигаются (этап 3). Температура в котле регулируется автоматически с помощью автозадвижки, которая обеспечивает подачу нужного количества воздуха и пиролизного газа в камеру дожига. В камере дожига температура горения пиролизного газа может достигать 110…1200°С.
При сгорании газа выделяется тепло, которое проходит через теплообменник, нагревая тем самым воду в системе, а продукты сгорания выходят через дымоход (этап 4).
Производители пиролизных котлов заявляют, что КПД таких котлов достигает 85…89%. Тут надо отметить, что такая эффективность использования котла достигается только за счет оптимального качества дров – в этом случае дрова должны быть максимально сухими. Приведем данные для наглядности, как влияет влажность дров на получения количества теплоты (энергии):
- сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
- сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.
Высокая влажность дров приводит к интенсивному выделению водяного пара, который перемешиваясь с пиролизным газом уменьшает концентрацию горючего, и тем самым снижает мощность горения.
Еще одной отличительной особенностью таких котлов является взаимодействие пиролизного газа и продуктов сгорания, т.е. с углеродом содержащимся в их составе. Такое взаимодействие значительно обезвреживает выброс вредных веществ.
Температура воды обратной трубы, которая поступает в котел должна быть не меньше 50…60°С. Снижение температуры воды, которая поступает в котел приводит к образованию конденсата на оборудовании котла и интенсивному процессу коррозии, что снижает долговечность эксплуатации котла, изготовленного из стали. Внутренняя толщина стальных стенок котла должна быть не менее 4…5 мм.
Конструкция твёрдотопливных пиролизных котлов
В наше время производят очень большое количество пиролизных котлов различной конструкции, но принцип действия их одинаковый, и основные узлы и детали содержатся в каждом из видов такого котла, фото 4.
Твердотопливный пиролизный котел состоит из двух основных камер:
- топки загрузки (газогенераторная камера);
- топки сгорания (камера сгорания газа).
В топке загрузки происходит процесс пиролиза дров. В топке сгорания происходит горение газа, который выделился из древесины вследствие пиролиза.
В зависимости от места расположения камеры сгорания различают котлы с:
- нижней топкой;
- верхней топкой.
Наиболее распространенные котлы с верхней топкой сгорания.
Рассмотрим кратко основные достоинства и недостатки котлов с нижней и верхней топкой (камерой сгорания):
Пиролизные котлы в зависимости от типа тяги разделяются на:
- с естественной тягой;
- с принудительной тягой.
Естественная тяга обеспечивается за счет длинного (высокого) дымохода. Котел с принудительной тягой оборудован вентилятором или дымососом, которые работают от электрической сети переменного тока напряжением 220 В. Котел с принудительной вентиляцией более эффективный, но зависит от наличия электричества.
Теперь рассмотрим кратко недостатки и преимущества котлов с принудительной и естественной тягой:
Пиролизные котлы длительного горения дорогой комплектации оборудованы программатором, с помощью которого выставляется требуемый режим отопления. Автоматизация процесса горения заключается в регулировании работы циркуляционного насоса и вытяжного вентилятора.
Корпус котла изготовлен из стали или чугуна. Чугунные котлы (например «DAMAT PYRO») более надежные и долговечные, потому что не так быстро прогорают и подвергаются коррозии.
Достоинства и недостатки пиролизных котлов
Достоинства:
- получение дополнительного тепла из-за сгорания газа, который выделяется при пиролизе древесины. При сгорании дров выделяется значительно меньше тепловой энергии, чем при сгорании пиролизного газа. Для горения газа затрачивается меньшее количество воздуха, чем при сжигании дров в обычном котле;
- при сжигании не образуется сажа или образуется в очень малом количестве. Пиролизные котлы вследствие сгорания древесины и других видов топлива выделяют в 3 раза меньше вредных веществ и компонентов, чем традиционные твердотопливные котлы;
- дрова сжигаются полностью, что означает получения очень маленького количества пепла в виде пыли по сравнению с обычным сгоранием дров;
- высокое значение КПД (до 85…89%);
- длительная работа котла (время между загрузками составляет 8…12 часов и более) и зависит от температуры окружающей среды, размера жилой площади, мощности и конструкции котла;
- возможность регулировки мощности котла, в приделах 30…100%. Процессом сгорания пиролизного газа легче управлять, чем процессом сжигании дров или другого вида топлива в обычном котле;
- в некоторых модификациях таких котлов можно сжигать резину и полимерные изделия с минимальным выбросом в атмосферу вредных веществ и соединений.
Недостатки:
- зависимость от электричества. Вентилятор потребляет энергию в размере 80…100 Вт. Для обеспечения бесперебойной и надежной работы пиролизного котла с принудительной тягой применяют систему оборудованной генератором невысокой мощности;
- большие габариты котлов;
- высокое требование к влажности дров;
- пиролизные котлы производятся только одноконтурными. Для обогрева воды следует дополнительно устанавливать отдельно стоящее оборудование;
- высокая стоимость котла (примерно, в 1,5…2 раза выше стоимости традиционных котлов).
На рынке пиролизные котлы представлены такими фирмами-производителями: отечественные «Мотор Сич», «Буржуй-К», «Стс» и иностранные VIESSMANN, DAKON, ATMOS, OPOP, OLYMP и др.
Публикацию подготовил – эксперт GIDproekt
Конев Александр Анатольевич
Источник: gidproekt.com