Принцип работы и характеристика пиролизных котлов

Выбор пиролизного котла

Если возможно иметь сухие дрова (или беспроблемную возможность их сушки), то можно брать классический пиролизный котел. Но если нет постоянного источника дешевых сухих дров, практичнее будет выбирать высокотехнологичные котлы, с топками, имеющими возможность высокоэффективного пиролиза топлива – на 80%, и обычного сжигания – до 20%. Такие агрегаты могут сжигать и дрова, и отходы деревообработки, торфяные брикеты и биотопливо, угли и их смеси с наибольшим уровнем влажности до 50%. В таких совмещенных агрегатах топочные камеры имеют больший объем, можно загружать поленья до 0,65 м длины. И верхний и нижний отсеки котлов имеют качественную защиту из слоя керамобетона, обеспечивающую нужные температуры в котле, правильное сгорание топлива. Прогорания стенок корпуса при надежном покрытии не наступает за весь срок службы – двадцать лет и более. В хорошем котле топливо одной загрузки должно гореть не меньше чем за десять часов.

Рекомендации по выбору оборудования

Если вы уверены, что сможете постоянно покупать сухие дрова или самостоятельно просушивать их в домашних условиях, то можете смело покупать пиролизный котел. В противном случае следует отдать предпочтение современному оборудованию, топка которого рассчитана на пиролизное и традиционное сжигание топлива. Такое устройство может работать на дровах, влажность которых достигает 35–45%.

Если проблем с топливом нет, обратите внимание на загрузочную камеру. Сюда должны помещаться дрова размером в 55–65 см

В обеих камерах должно иметься покрытие из керамзитобетона. Благодаря ему внутри устройства поддерживается оптимальный температурный режим, что обеспечивает качественное сжигание выбранного топлива и защиту стенок изделия от прогорания.

Насколько экономичный пиролизный котел

Конструктивные особенности пиролизных котлов обеспечивают ему значительное преимущество перед классическими. Коэффициент полезного действия твердотопливного пиролизного котла длительного горения достигает показателей газового оборудования и составляет около 90%, а КПД классических не превышает 70%.
Чтобы разобраться насколько экономичны твердотопливные пиролизные котлы можно выполнить расчёт и сравнить его с сопоставимым по эффективности видом топлива.

Пиролизные установки хоть и дорогое, но наиболее подходящее оборудование для обогрева парников, теплиц, оранжерей. Этот вид оборудования применяется также на заводах по переработке мусора.

Топливо для пиролизного котла

Схема устройства пиролизного котла.

Из-за высокой стоимости такого отопительного оборудования многие стремятся сделать пиролизный котел своими руками. Далеко не каждому известно, какой тип топлива для него лучше использовать и в чем состоит принцип работы.

Оптимальным вариантом для пиролизных котлов является максимально сухое древесное топливо. Таким образом будет обеспечен длительный срок эксплуатации данной печи на максимальной мощности. Так, при использовании древесины с содержанием в ней жидкости до двадцати процентов печь сможет выделить до 4 киловатт в час с одного килограмма топлива. В два раза меньше выделяет тепла печь, работающая на дровах пятидесятипроцентной влажности. Установка печи требует использования сухого топлива.

В связи с необычными свойствами данной печи одним из обязательных элементов отопительной конструкции является дымоход. Какой дымоход больше подойдет — зависит от финансовых возможностей.

Сырое топливо будет выделять слишком маленькое количество тепла и производить много дыма, сам процесс может сопровождаться различными трудностями. Использование сырых дров негативно влияет на дымоход и на общее состояние функционирования системы.

Во время использования некачественного топлива в два раза снижается мощность котла, причем для поддержания оптимальной температуры необходимо увеличить в два раза количество используемого топлива.

Конструкция пиролизного котла длительного горения

Пиролизный котёл длительного горения имеет следующее устройство:

• Блок управления. Этим устройством выбираются разные режимы и контролируются параметры работы;
• Корпус. Выполняется из стали и покрывается жаростойкой краской;
• Теплоизоляция. Используют для снижения теплопотерь;
• Устройство от закипания. Контролирует температуру теплоносителя и регулирует горение, во избежание закипания, которое может приветси к аварии;
• Теплообменник. Металлический трубопровод, заполняющийся теплоносителем, который нагревается в процессе горения топлива, после чего поступает в систему отопления;
• Топочная камера. Служит для погрузки в неё твёрдого топлива. После чего происходит розжиг, и прекращается доступ воздуха. Тление происходит при 450˚С;
• Камера сгорания. В данной части происходит сгорание древесного газа, при условии подачи воздуха. Температура горения доходит до 1100˚С;
• Патрубок подачи теплоносителя в систему отопления;
• Колосники. Металлическая решётка, расположенная между камерами загрузки и сгорания;
• Подключение к дымоходу;
• Вентилятор дымохода;
• Клапан первичного воздуха для начала пиролиза;
• Клапан вторичного воздуха для сгорания древесного газа;
• Патрубок обратного трубопровода.

Основные критерии выбора твердотопливного котла

Выбор твердотопливного котла для обогрева помещений основывается на нескольких основных критериях.

• Вид топлива — если основным видом топлива будет выступать уголь, то в данном случае лучше приобретать котлы из высоколегированной стали. Если в качестве топлива будут использоваться дрова, то чугун будет идеальным вариантом.
• Мощность котла/полезный объем загрузочной камеры — данный критерий указывает на то, какое количество топлива можно загрузить в топку за один раз, и как часто это нужно будет делать. При этом учитывается и вес отопительного оборудования. К примеру, стальной котел при той же мощности, что и чугунный, для установки потребует меньше свободного пространства от всей площади помещения, на 19% в среднем.
• Вес котла и его стоимость — стальной котел меньше по весу, чем чугунный, примерно на 17%, поэтому и цена на установку и доставку значительно меньше.
• Экономичность — коэффициент полезного действия (КПД) чугунного котла меньше, чем у стального, хотя и остывает чугунный котел намного медленнее.
• Расходы на обслуживание и удобство эксплуатации — не менее важные критерии, от которых зависит не только тепловая отдача отопительного оборудования, но и физические и энергетические затраты на загрузку и чистку камер сгорания.
• Долговечность — условная цифра срока службы отопительного твердотопливного котла составляет около десяти лет. Но этот показатель больше связан с устареванием отопительной техники. чем со сроком ее эксплуатации. По факту, любой котел при правильном обслуживании может прослужить гораздо дольше.

Нельзя забывать и про такой немаловажный фактор в выборе твердотопливного котла, как опасность получения травмы или ожога. и степень безопасности. В большинстве случаев, стальные котлы отопления выпускаются только компаниями, занимающими лидирующее место на рынке отопительной техники. Все стальные котлы данных компаний имеют не один уровень защиты от ожогов и травм в процессе эксплуатации. Оборудование, применяемое при производстве стальных котлов очень дорогостоящее. поэтому и выпускаются они в небольших объемах, тогда как предложений по чугунным твердотопливным котлам более чем достаточно. Но и степень безопасности у них намного ниже.

В том, что твердотопливный котел может быть использован как основной источник тепла. нет сомнений. Несмотря на то, что такая отопительная техника требует постоянного обслуживания в процессе эксплуатации, она до недавнего времени была и остается самым альтернативным источником тепла для жителей отдаленных районов. А доступность и относительно недорогая цена на твердое топливо позволяет успешно использовать подобное отопительное оборудование в загородных домах.

Популярные модели

Дальше мы будем рассматривать самые популярные и востребованные модели твердотопливных пиролизных котлов длительного горения. Мы затронем как энергонезависимые, так и энергозависимые агрегаты.

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%.

Котлы Гейзер

Оборудование от одноименного производителя представлено двумя линейками – бытовой и промышленной. Бытовые пиролизные котлы Гейзер длительного горения обладают мощностью от 10 до 50 кВт. Они могут работать на любом твердом топливе, характеризуясь высоким показателем КПД. Объем топки у самой минимальной модели составляет 40 литров. Оборудование является энергонезависимым и характеризуется предельной простотой в эксплуатации и неприхотливостью.

Котлы Buderus

Твердотопливный пиролизный котел длительного горения Buderus Logano G221-20 от известной торговой марки Будерус – это отличное приобретение для обогрева своего жилища. Его мощность составляет 20 кВт, благодаря чему он может отапливать помещения площадью до 200 кв. м. Управление здесь механическое, подключение к источнику электроэнергии не требуется. Теплообменник здесь выполнен из чугуна – это влияет на стоимость модели, зато делает ее выносливой и стойкой к коррозии. Правда, КПД отопительного агрегата составляет всего 78%.

Котлы Бастион

Пиролизные твердотопливные котлы длительного горения Бастинг серии М-КСТ относятся к энергонезависимому оборудованию, работающему на дровах и прочих видах твердого топлива. Линейка выпускается уже 3 года и характеризуется низким количеством негативных отзывов. Младшая модель обладает мощностью 12 кВт, самая старшая – 50 кВт. Котлы наделены мощными чугунными теплообменниками, минимальный объем топки составляет 40 литров. Из плюсов – надежная конструкция и доступная стоимость.

Виды пиролизных котлов

В зависимости от технических особенностей газогенераторные агрегаты бывают энергозависимые и энергонезависимые, с нижней или верхней камерой дожига.

Энергозависимые

Наиболее распространенный вид — дутьевые энергозависимые котлы. Этот тип оборудования подразумевает принудительную тягу, то есть наличие электрического вентилятора, который перегоняет выделенный газ из отделения для загрузки в камеру сжигания через специальную форсунку. Как правило, такие пиролизные котлы оснащены электрической панелью управления.

К достоинствам можно отнести:

1. Наличие автоматики, с помощью которой можно контролировать мощность оборудования и интенсивность горения, учитывая температуру в комнатах.
2. Более продолжительное время эффективной работы, чем у приборов с естественной циркуляцией.
3. Повышенную экологичность.

К основным недостаткам можно отнести:

1. Необходимость подключения к электросети.
2. Более дорогой ремонт в случае поломки, так как присутствует сложная электроника.
3. Повышенные требования к используемому топливу: многие виды горючих материалов не подойдут для использования в дутьевых пирокотлах.

Энергонезависимые

Газогенераторное оборудование, не оснащенное электроникой, вентиляторами и дымососами, называется безнаддувным или энергонезависимым. Рабочий процесс здесь происходит за счет естественной циркуляции, то есть выделяемые газы переходят в отсек сжигания без принудительной тяги.

Мощность регулируется посредством механического регулятора тяги за счет изменения объема поступающего первичного воздуха. Внутренние отсеки, как правило, выполняют функцию теплообменника, поэтому им не требуется дополнительная обмуровка, в отличие от котлов с принудительной тягой, работающих от источников питания.

Для работы котла подходит практически любое твердое органическое топливо. Энергонезависимые устройства должны быть оснащены высоким дымовым трактом, чтобы обеспечить лучшую циркуляцию воздуха.

Преимущества приборов с естественной тягой:

• работа без электроэнергии;
• меньшая стоимость;
• большая свобода в выборе топлива.

Недостатки:

• уступают тепловым генераторам с принудительной тягой по эксплуатационным характеристикам;
• обязательна высокая дымовая труба;
• менее экологичны.

С нижней камерой дожига

За счет большего удобства эксплуатации этот вариант наиболее распространен. Топливо требуется загружать в верхнюю часть, что наиболее рационально. Выделяемые при горении газы направляются сверху вниз через форсунку. Дымоход расположен внизу.

Так как при естественной циркуляции летучие вещества перемещаются вверх, в конструкциях с нижней камерой сжигания необходима принудительная тяга.

Главное неудобство такой конструкции состоит в том, что зола из камеры загрузки попадает в отделение для сгорания газов. Поэтому процесс чистки прибора более сложный, и такую процедуру требуется проводить чаще.

С верхней камерой дожига

При такой конструкции возникает меньше проблем с чисткой прибора, так как зола скапливается в отделении для загрузки топлива. Принудительная тяга здесь не обязательна — газ поднимается в камеру сгорания посредством естественной циркуляции.

Однако КПД таких котлов ниже, потому что дым уходит из камеры быстрее, температура его выше, в результате он успевает отдать меньше тепла. Основной принцип работы газогенераторного котла всегда остается неизменным, даже при смене места расположения камеры сгорания.

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.

Критерии выбора

Выбор модели – это еще не все, что требуется для принятия правильного решения. Котел отопительный с водяным контуром хорош тем, что он надежно отапливает даже крупные дома и позволяет минимизировать затрату усилий. Водяное отопление более плавное, чем при использовании воздушной конвекции, распределение энергии становится равномернее. Повышенная тепловая емкость воды в сравнении с воздухом тоже оказывается плюсом. Да она прогревается хуже, но лучше удерживает уже полученное тепло и позволяет чуть меньше внимания уделять новым закладкам топлива.

Воздушные котлы будут лучше в том случае, если невозможно обеспечить постоянный контроль за ними. Также они оказываются предпочтительными и при периодическом отоплении, когда время от времени отопительные контуры остывают. Энергонезависимые котлы помогают не опасаться внезапного отключения электроэнергии или обогревать дома там, где ее нет и непонятно когда появится. Исключение насоса делает систему менее шумной; но нет полной уверенности в стабильности отопления при любых условиях. Естественная циркуляция вынуждает покупать трубы увеличенного сечения, которые стоят дороже, оказываются тяжелее и занимают много места.

Еще стоит помнить, что без принудительной циркуляции нельзя отапливать дома высотой более одного этажа. При малейшем нарушении тяги эффективность горения резко сокращается. Что касается котлов шахтного типа, они почти всегда комбинированные и даже могут быть названы универсальными, так как способны поглощать самое разное топливо. Закладка его расходуется более экономично, чем в других схемах.

Нельзя забывать, что для шахтного котла критически важна правильная обвязка. Нарушения при выполнении ее немедленно отзываются потерей производительности и утратой ценных характеристик. Кроме того, простота устройства не означает, что изготовить такую технику в кустарных условиях будет легко. Да, подобная задача в принципе выполнима. Только при величайшей тщательности и внимательном расчете.

Котлы с чугунной топкой отличаются повышенной тепловой инерцией и плохо регулируются. Чтобы система прогрелась или остыла, потребуется много времени, и даже автоматический регулятор не позволит исправить положение. Более того, отопление будет реагировать на изменения в окружающей среде замедленно, и потому создадутся дополнительные неудобства. Категорически недопустима загрузка холодных дров или заполнение резервуара холодной водой.

Отдельного разговора заслуживает мощность пиролизного котла. Точно понять, хватит ли 20 кВт, или этот показатель избыточен, нельзя, если ориентироваться только на площадь дома. Самый лучший источник информации – проект, подготовленный опытными архитекторами, которые укажут все необходимые параметры.

Во внимание следует принять:

• высоту сооружения;
• наличие отапливаемых или неотапливаемых чердаков, подвалов, примыкающих пристроек;
• число окон и их размеры;
• число камер в каждом стеклопакете;
• совершенство теплоизоляции;
• среднегодовую и максимально возможную скорость ветра;
• инсоляцию;
• влажность воздуха в конкретной местности.

Принцип работы

Котлы пиролизного действия выгодно отличаются от более простых твердотопливных аппаратов с повышенным КПД. Как и обеспечение длительного горения, этот эффект вызван особенностями рабочего процесса. Пиролиз начинается с розжига древесины, которая должна быть хорошо объята огнем. Это достигается максимальным открытием дроссельной заслонки и поддувала. Топка заполняется до определенного уровня дровами, их дополняют мелкой лучиной.

Как только появилось устойчивое пламя, котел готов к работе в полноценном режиме. Для этого дроссельную заслонку и поддувало перекрывают и запускают автоматику.

Неважно, действует ли система в какой-то момент на естественной тяге или же работает вентилятор. Сути физических и химических процессов это не меняет

Как только ограничивается доступ кислорода, вместо сильного огня остаются тлеющие угли. Но ненадолго: автоматические системы почти сразу отдают команду на пуск вентилятора.

Разница только в том, что управление всеми этими действиями могут брать как простые механические аппараты, так и электроника. Внутри основной топки температура может достичь «всего лишь» 500 градусов. А вот в пиролизном отсеке этот показатель вырастает уже до 1100 и даже до 1200 градусов. Чем ближе к вершине факела, тем выше будет и температура. Любопытно, что выхлопные газы в таком котле, напротив, холоднее, чем обычно.

Важно учесть, что режим загрузки топлива имеет свои особенности. Заслонка прямого хода отпирается, но какое-то время тяга в дымоходе еще остается

При наличии вентилятора его работу система не остановит. А это значит, что пиролиз будет продолжаться даже в этот самый момент.

Что такое пиролиз

Это процесс образования горючего газа и его сжигание в твердотопливных котлах и печах, где при горении дров происходит выделение горячего угарного газа. При условии соединения его с кислородом происходит его сгорание с тепловыделением и образованием углекислого газа.

Источник фото: rpgrant.com.ua

В современной технике это физическое явление широко распространено. Например, функция очистки духовых шкафов работает на этом принципе. Примерно так же работает барботаж.
Используя это свойство сгорания топлива производители начали экспериментировать с конструкциями, где топливо не сгорало сразу, а тлело при недостатке кислорода, выделяя CO (угарный газ).

Полученный газ предполагалось сжигать в другой камере. В качестве топлива можно использовать обычные колотые дрова или специальные древесноугольные брикеты (Тюменский пиролизный завод).

Помимо пиролизных котлов, работающих на дровах существуют модели, работающие на угле. Некоторые работают на естественной тяге.

Принцип работы и устройство

Пиролиз – химический процесс, предусматривающий замедленное разложение органики (и некоторых неорганических соединений) при термическом воздействии. Обязательным условием протекания технологического процесса является ограничение доступа воздуха в рабочую зону. Это замедляет горение вещества и приводит к появлению ряда новых (низкомолекулярных) образований. В отношении к котлам интерес представляют горючие газы.

Такой принцип сжигания используется в пиролизных установках. Их относят к отдельной группе отопительного оборудования, хотя они представляют собой разновидность твердотопливных водогрейных котлов, отличающихся временем горения закладки (дровяной, угольной или другой). Для них даже придуман специальный термин – газогенераторы. Это объясняется учетом специфики функционирования: твердое топливо (дрова, уголь, брикеты) и образующиеся летучие вещества сгорают в отдельных камерах. Здесь протекают два взаимосвязанных процесса (горение и дожиг) с одинаковым результатом – выделение тепловой энергии. Особенность данных установок заключается в одновременном подсушивании закладки и нагревании поступающего воздуха. Также это повышает КПД установки.

Рекламе, уверениям торговых агентов и менеджеров сейчас уже мало кто верит. Но это тот случай, когда можно утверждать однозначно: покупка пиролизной печи позволяет экономить на отоплении дома.

По устройству котлы данной группы отличаются от твердотопливных аналогов традиционного исполнения наличием двух камер сгорания. Первая используется для загрузки топлива, в которой оно тлеет. Во второй сжигаются горючие газы (отсек дожига). В нее для повышения эффективности процесса подается кислород. Получаемая тепловая энергия нагревает водяную рубашку, и жидкость установленной пользователем температуры поступает в контур отопления. Это общее описание конструкции пиролизных котлов. В продаже встречаются установки различных модификаций, отличающихся расположением камер относительно друг друга и способом подачи воздуха.

Критерии выбора

1. Производитель. Дело не только в бренде и качестве. Не все менеджеры в специализированных магазинах знают, что «слабое» место пиролизных котлов – сопло. Эта деталь, соединяющая оба отсека, подвержена высоким температурам. Практика эксплуатации такой разновидности твердотопливных установок показывает: элементов футеровки хватает на 4,5 года, после чего необходима замена данных комплектующих от соответствующего производителя. По этим причинам предпочтение следует отдавать российским пиролизным котлам. Как и все технические средства, они более адаптированы к нашей специфике и не доставляют трудностей в эксплуатации и обслуживании.Желательно вместе с котлом приобрести и комплект футеровок. Это гарантия, что проблем в перспективе не будет, особенно в отопительный сезон.
2. КПД. Показатель отличается в зависимости от реализованного инженерного решения. Это позволяет варьировать расходы на отопление.
3. Вид топлива. Для загородных строений использовать универсальные пиролизные котлы предпочтительнее других альтернативных агрегатов.
4. Толщина металла камеры. Котлы из чугуна встречаются редко, поэтому нужно оценить толщину металлического корпуса. Показатель должен составлять как минимум 5 мм, иначе долго не выдержит высоких температур. Но это касается котлов мощностью до 60 кВт. Для установок до 100 – уже 6, до 190 – 8, более – 10.
5. Качество сварки. Ровные, однородные швы, без вкраплений и раковин.
6. Гарантийные обязательства. Если срок гарантии составляет несколько лет, тогда производитель уверен в качестве своего котла.

Остальные характеристики (мощность пиролизной установки, габариты и вес) оцениваются, как и для других котлов.

Выводы и полезное видео по теме

На этом видео наглядно изображен принцип работы пиролизного котла:

Подробный обзор работы котла верхнего горения можно посмотреть здесь:

Пиролизные котлы недешевы, но полностью оправдывают вложенные в их приобретение средства. При правильной установке и обслуживании такие устройства обеспечат дом стабильным и недорогим теплом.

Подыскиваете пиролизный котел для отопления дома? Или есть опыт эксплуатации таких агрегатов? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к статье и делитесь впечатлениями об использовании пиролизных котлов. Форма обратной связи расположена в нижнем блоке.