Пиролизные котлы отопления

Принцип работы пиролизных котлов и их особенности

Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.

Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.

Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:

Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.

• Твердотопливные котлы;
• Печи-камины;
• Камины с водяными контурами.

Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.

В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.

Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.

Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.

Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.

Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:

На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.

• В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
• После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
• Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.

Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник

В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание

Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.

Советы по эксплуатации

Для обеспечения правильной работы печи необходимо следовать некоторым профессиональным советам:

Для отопления используются твердые виды топлива, влажность которых не должна превышать 20%. Дымовая труба металлической печи должна быть съемной, чтобы сажа и конденсат могли быть легко удалены. Во время работы нагреватель нагревается до высоких температур, поэтому поблизости не должно быть легковоспламеняющихся предметов или конструкций. Узнайте, как управлять блоком предохранителей, чтобы выбрать оптимальный вариант.

Соблюдение всех этих инструкций гарантирует длительный срок службы печи

И не забудьте обратить особое внимание на правила пожарной безопасности

В этом видео вы узнаете, как сделать маленькую пиролитическую печь из банок собственными руками:

Page 2

Каплевое отопление актуально для подвалов, небольших комнат, хижин, гаражей, теплиц, где отсутствует отопление и электричество.

Строительство печи собственными руками — это доступное и недорогое занятие. Как сделать внутривенную печь самостоятельно — об этом мы поговорим в нашей статье.

Все преимущества и недостатки газогенератора

Обычный твердотопливный прибор не выдерживает сравнения с пиролизным аналогом.

Конкурентом газогенераторных агрегатов являются обычные твердотопливные отопительные приборы с нижним типом дутья и единой топливной камерой. Хочу вас предупредить, что некоторые современные модели традиционных котлов также имеют возможность подавать в факел вторичный воздух.

При полной загрузке газогенератор имеет КПД до 90%.

Явные достоинства газогенераторных котлов

1. Управляемое принудительным дутьем первичного воздуха горение дает возможность агрегату работать на одной закладке долгое время. Оно может составлять до 12 часов. При этом появляется возможность автоматически регулировать параметры.

1. Полное прогорание заложенного топлива. Это гарантирует экономичность отопительного прибора. Также требуется реже очистка газоходов и зольника.
2. Двухступенчатый метод сжигания топлива дает возможность уменьшить излишек воздуха в отходящих газах. Это тоже увеличивает экономичность.
3. Горение летучих веществ легко воспринимает регулирование и управление. Это дает возможность автоматизации работы пиролизного прибора. Практически так же, как и функционирования жидкотопливных и газовых аналогов.

Газогенераторы не выбрасывают в атмосферу вредных веществ.

1. Все вы знаете, насколько едким и дурно пахнущим может быть дым от сжигания органики. Однако сами продукты прогорания любых органических веществ совершенно безвредны. Это обыкновенная вода и углекислый газ.

Опасна же не до конца сгоревшая органика. Она выделяет разные токсичные (например, угарный газ) и плохо пахнущие летучие вещества, уходящие в воздух с дымом.

Влажные дрова для пиролизных агрегатов не подходят.

1. Использование пиролизных агрегатов побуждает отказываться от невысушенного топлива. Это увеличивает эффективность хозяйственной деятельности.
2. Инструкция по применению не исключает возможности сжигать крупные, в том числе и не колотые, дрова. Благодаря этому возрастает экономичность газогенератора. В сравнении с обычными твердотопливными котлами — на 5-8 процентов.

Пиролизный котел, скомбинированный с бойлером.

1. Газогенератор можно совместить с бойлером для косвенного нагревания. Это дает возможность применять его как для отопления, так и для системы горячего водоснабжения.
2. Пеллетная разновидность пиролизного котла компактна и не отнимает много места в доме. Она не нуждается в трудоемких процедурах запуска и использования, потому как имеет высокий уровень автоматизации.

Существующие недостатки

1. Высокая цена, она почти в два раза больше, чем у традиционных твердотопливных приборов.

Без воздушного насоса агрегат не сможет функционировать.

1. Зависимость от электроснабжения. Без дымососа или дутьевого вентилятора газогенератор работать не будет.
2. Высокие требования к влажности горючего.
3. У некоторых моделей агрегатов возникают изменения производительности. Они происходят в ходе поначалу возрастающего, затем уменьшающегося выхода горючих газов в процессе пиролиза топлива. Уменьшение мощности может составлять до 40 процентов.
4. На неполных (менее 50 процентов) закладках горение не отличается стабильностью. Также повышается отложение дегтя в дымоходе.
5. Температура обратного теплоносителя не должна составлять менее +60˚. Это условие выполняется, чтобы пресечь оседание конденсата в газоходе и коррозии металла. Данную проблему легко разрешить, подмешивая к обратной воде прямую.

В дровяной агрегат топливо приходится загружать вручную.

1. Дровяные пиролизные котлы лишены возможности автоматической загрузки топлива. Паленья для этого слишком крупные. Однако пеллетные аналоги этого недостатка лишены. Подачу гранулированного топлива в них можно автоматизировать.

Вопросы с горючим

Бурый уголь

Для пиролизных котлов длительного горения прекрасно подходят разные виды твёрдого горючего. Это и дерево, и торф, и уголь (как бурый, так и чёрный).

Типом горючего характеризуется его время сгорания. Оно таково:

1. Мягкое дерево сгорает за 5 часов (максимум).
2. Твёрдое дерево – за 6 часов.
3. Бурый уголь – 8 часов.
4. Чёрный уголь – 10 часов.

Если обратиться к многочисленным отзывам пользователей, то большинство называют сухие дрова самым эффективным топливом под твердотопливные пиролизные котлы.

Здесь есть свои нюансы. Это параметры дров. Их длина должна быть в диапазоне 45-65 см, а влажность – максимум 20%. Сухие дрова с такими параметрами гарантируют оптимальную мощность аппарата и продлевают его эксплуатационный срок.

Если не удаётся раздобыть качественные дрова, можно применять различное органическое горючее с очень большим количеством летучих фракций

Важное условие здесь – котёл должен поддерживать это топливо. Обычно эти сведения указываются в документах к котлу

И часто подходящими видами становятся:

•  определённые разновидности торфа,
•  отходы из пищевой промышленной сферы, содержащие целлюлозу,
•  каменный уголь,
•  пеллетные и брикетные дрова,
•  древесные отходы

При работе котла обратите внимание, какого цвета пламя от пиролизного газа. Должен быть белый или желтовато-белый цвет

При этом не образуются побочные результаты горения. Такие условия получаются, если вы грамотно распределили траты первого и второго воздушных потоков. А влажность горючего не превосходит 30%. Если этот показатель больше, то при горении получатся большие объёмы водяного пара. Последствия этого таковы:

1. Образуется копоть, дёготь.
2. Снижается уровень выделяемого тепла.
3. В крайних случаях затухает котёл.

На чем основана работа пиролизного котла

В основе работы любого газогенераторного или, по другому, пиролизного котла лежит явление так называемого пиролиза или сжигания твердого топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. В таких условиях происходит не обычный процесс горения, а разложение (тление) сухой древесины или другого вида твердого топлива с выделением горючего пиролизного газа, который в дальнейшем используется для получения тепловой энергии и нагрева жидкого теплоносителя в теплообменнике.

Пиролизный котел

Для того, чтобы принцип работы пиролизного котла, был более понятен, рассмотрим его устройство и схему функционирования основных его узлов.

Принцип работы и основные элементы конструкции пиролизного котла

Основой конструкции таких генераторов тепловой энергии служат две камеры (см. рис). Первая (данном случае — верхняя) имеет большой объем и служит для загрузки топлива, его поджигания, подсушивания, а также, пиролизного сжигания с выделением древесного газа. Для обеспечения этого процесса в нее подается ограниченное количество первичного воздуха. При первоначальном розжиге дроссель (заслонка) дымовой трубы открывается и дымовые газы выходят в нее напрямую, как в обычном твердотопливном котле. После того, как топливо загорится, дроссельную заслонку закрывают и агрегат начинает работать в газогенераторном режиме.

Вторая камера (нижняя) имеет меньший объем и служит для сжигания пиролизного газа, который подается в нее из верхней камеры, с помощью форсунки, расположенной в разделяющем их перекрытии из огнеупорного материала. По каналам в том же огнеупорном перекрытии к форсунке принудительно подается вторичный воздух, который обеспечивает полное сжигание пиролизного газа в нижней камере. С помощью изменения объема подачи воздуха можно регулировать работу котла: скорость сжигания топлива и температуру нагрева теплоносителя.

Хотя в настоящее время, существуют модели, которые могут отличаться формой и устройством, расположением и конструкцией камер сжигания, способом подачи первичного и вторичного воздуха и другими особенностями. Но принцип их работы остается одним и тем же: твердое топливо сжигается в таких условиях, что из него выделяется горючий газ, который потом сжигается в отдельной камере с выделением большого количества тепла.

Плюсы использования

Длительность горения.

После одной закладки такое устройство работает бесперебойно до 12 часов, то есть догружать его приходится в 2 раза реже, чем другие твердотопливные котлы.

Однако все зависит от типа: обычная топка с дровами работает порядка 4 часов, а с верхним горением — в среднем 30 часов на дровах и 5—7 дней на угле.

Такой эффект обеспечивается за счёт регулируемого процесса горения. Во многих современных моделях автоматическое регулирование работы. Длительность горения также зависит от объёма жилой площади, температуры воздуха в помещении и на улице, конструкции агрегата и его мощности.

КПД 85—90%.

Полное сгорание сырья.

Меньший расход сырья, реже нужно прочищать газоходы и зольник.

Экологичность.

В результате тления древесины или подобных видов топлива выделяется в 3 раза меньше вредоносных веществ, чем в иных твердотопливных котлах. К тому же вредоносные выбросы в атмосферу минимизируются под воздействием горячей температуры в верхней камере.

Экономичность.

Для сжигания подходят даже крупные неколотые дрова. Кроме этого, двухкамерное сжигание снижает избыток воздуха в уходящем газе, что тоже повышает экономию. По сравнению с другими типами твердотопливных котлов экономичность пиролизных агрегатов выше на 5—8%.

Отличие одно- и двухконтурных котлов

Двухконтурные котлы, которые называют пиролизными, отличаются от одноконтурных наличием дополнительной топки, благодаря чему сгоревшие газы не вылетают сразу в трубу, а насыщаются воздухом и продолжают гореть во второй камере. Этим фактором и обусловлен столь высокий КПД. Корпус твердотопливного отопительного оборудования с водяным контуром может изготовляться из стали или чугуна.

Одноконтурный котел предусматривает только нагрев воды для батарей отопления. Его конструкция такова:

1. топка – камера, в которой происходит сгорание топлива;
2. зольник – ящик для отходов, образующихся в результате горения;
3. дымоход – система отвода сгоревших газов;
4. рубашка – водяной теплообменник, помещенный прямо в топку.

Принцип работы твердотопливного котла

Принцип работы оборудования заключается в следующем: в топку закладываются дрова или уголь. Сгорая, они выделяют тепло. Благодаря рубашке тепло аккумулируется и передается теплоносителю (воде), который разносит его по всей системе.

Пиролизный котел с водяным контуром в разрезе

При нагревании вода расширяется, это качество заставляет ее циркулировать естественным образом. В радиаторы идет теплая жидкость, а остывшая вновь поступает в котел для нагрева. Преимущество котла с двумя контурами состоит в дополнительном змеевике, который присоединен к водопроводной системе и греет воду для бытовых нужд.

Схема подключения котла к общей системе отопления

популярные твердотопливные котлы:

Как выбрать подходящий котел

Если у вас есть возможность недорого купить или заготовить заранее древесину, то можете смело и долго не сомневаясь в высокой производительности работы, покупать и устанавливать дома пиролизный котел длительного горения.

Если же вы вовсе не уверены в такой возможности, то рекомендуем обратить внимание на котел, топка которого сочетает в себе 80% пиролизного сживания твердотопливных ресурсов и 20% обычного. Эти устройства считаются комбинированными, поскольку они позволяют качественно сжигать не только традиционные дрова, но и отходы древесины и угля, торфяные отходы, а также любую иную топливную смесь, влажность которой будет менее 50%

Такое комбинированное отопительное устройство способно сжигать в режиме пиролиза порядка 80% твердого топлива, и остальные 20% — в режиме самого обычного котла, который работает на твердотопливных ресурсах.

Устройство пиролизного котла

При покупке котла обязательно визуально оцените объем загрузочной камеры. Оптимальным вариантом станет прибор, загрузочная емкость которого будет способна уместить древесину длиной 65 см

Немаловажное значение имеет и покрытие камер: наличие керамобетона гарантирует целостность отсеков при максимальном прогреве, защитит стенки от прогораний и обеспечит нужное сжигание сырья

Пиролизный котел

Ценители высоких технологий могут заинтересоваться пиролизными котлами, стоимость которых хотя и выше обычных, но продуктивность не идет ни в какое сравнение с традиционными системами. Владелец такого котла экономит существенные суммы на дровах, поскольку процесс включает в себя этап сжигания газа, выделяемого из твердого топлива. На одной закладке дров такой котел может работать более суток.

Чтобы правильно растопить пиролизный котел, следует в шуровочную дверцу заложить порцию щепок и большой кусок сухой бумаги, а в загрузочную дверцу — дрова и небольшое количество угля сверху. Зажигать следует кусок бумаги, от которой процесс горения распространится далее. Дверцу можно закрывать сразу, как только щепа разгорится.

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

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

Схема обвязки. Источник фото: artosfera.ru

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.

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.

Преимущества и недостатки

К достоинствам пиролизных котлов относят:

Возможность регулировки процесса горения в сторону увеличения продолжительности полного сгорания.

Упиролизных котлов с древесным топливом показатель длительности горения может достичь 30 часов, с угольным топливом – до 7 дней, тогда как у обычных дровяных котлов в топку приходится подкладывать дрова каждые 3-4 часа.

• Возможность обеспечения принципа автоматического регулирования параметров отопления и управления работой (по аналогии с газовыми и жидкотопливными котлами);
• Гарантированная экономичность горения, топливо сгорает полностью;
• Небольшое количество зольных отходов;
• Низкий процент выброса вредных газообразных веществ в окружающий воздух, так как на выходе дымовые газы представлены только смесью углекислого газа с паром. Да и самого углекислого газа выбрасывается втрое меньше, чем у печных аналогов обычного сжигания;
• Возможность использования неколотых дров.

Из недостатков можно отметить:

• Более высокая стоимость (практически в два раза) по сравнению с традиционными водогрейными твердотопливными котлами;
• Энергозависимость, вынуждающая эксплуатировать оборудование только в регионах с налаженной инфраструктурой;
• Особые требования к влажности закладываемого топлива;
• Существенные перепады мощности (до 40%) при возрастании и затухании выхода летучих фракций в процессе пиролиза заложенного топлива;
• При малых нагрузках нестабильное горение;
• Образование дегтя в газоходе;
• Соблюдение температурного режима для обратной воды во избежание выпадения конденсата.