Пиролизный котел: что это, как он работает, плюсы и минусы

Пиролизный котел относится к отопительным устройствам длительного горения. Его принцип действия и конструкция позволяет обеспечить высокий КПД и использование доступного топлива. Известные зарубежные и отечественные компании предлагают достаточно обширный ассортимент таких изделий — остается лишь определиться с тем, как правильно выбрать оптимальный вариант для конкретных условий применения.

Сущность установки

В сельской местности и на загородных участках отсутствие централизованного отопления и горячего водоснабжения считается обычным явлением. В таких условиях возникает острая необходимость в обустройстве собственной мини-котельной. Возникает дилемма — стандартные электрические котлы обходятся очень дорого из-за большого потребления электроэнергии, а с газификацией дела обстоят тоже не слишком хорошо.

Оптимальный вариант — использование доступного и дешевого твердого топлива (дрова, торф, уголь). Однако сжигание их в топке приводит к низкой эффективности, большому расходу топлива и загрязнению среды. Решить проблему способны пиролизные котлы. По сути, это газогенераторные установки, в которым непосредственно горит не само твердое топливо, а газ, выделяемый из него при разложении. Топливо только тлеет, а потому расходуется рационально. Сама установка относится к устройствам длительного горения.

Как работает установка

Работа пиролизного котла обеспечивается наличием двух камер — газогенерирующей (пиролизной) и камеры горения. В первой камере вырабатывается горючий газ, который затем поступает во вторую, где поджигается и горит с выделением большого количества тепловой энергии. Ее вполне достаточно для разогрева воды, которая подается в отопительную систему.

Разница между твердотопливным и пиролизным котлом

Газовая генерация в первой камере обеспечивается процессом пиролиза, т.е. выделением горючего газа при химическом разложении твердого топлива в процессе нагревания. В зависимости от его вида, для начала данной химической реакции необходима температура в пределах 250-750 °С при ограниченном доступе кислорода. Фактически происходит тление угля или древесины, а для того, чтобы не появилось открытое пламя, исключается подача воздуха.

При указанном разложении дров выделяются летучие углеводороды, угарный газ и водород, а также небольшое количество азота из воздуха, оставшегося в камере. Далее смесь этих газов, проходя через промежуточную часть (колосник), обогащается кислородом за счет поддува воздуха и поступает в камеру сгорания. Здесь обеспечивается поджиг. Горючая смесь полностью сгорает с выделением большого количества тепла. Температура в этой камере может достигать 800-1100 °С.

Плюсы и минусы установки

Для того чтобы выяснить целесообразность использования пиролизных котлов, можно провести их сравнение с обычными твердотопливными котлами. Пиролизные установки имеют ряд преимуществ:

  • Высокий КПД — до 84-88%, что обеспечивается практически полным сгоранием топлива и выработкой большого количества тепловой энергии.
  • Длительная работа. Одной загрузки дров достаточно для поддержания работы в течение 10-13 ч (для сравнения, при открытом горении топлива >— не более 3 ч). Уголь может тлеть более суток.
  • Создается возможность регулирования мощности котла в широких пределах (25-100 %), что обеспечивает оптимальный расход тепловой энергии.
  • Количество тепловой энергии от сжигания топлива в пиролизном котле вырабатывается значительно больше, чем в стандартном твердотопливном котле с топкой.
  • Значительное (почти в 3 >раза) уменьшение выделения сажи и вредных веществ в виде продуктов сгорания топлива. Высокая экологичность — характерная черта пиролизного устройства.
  • Малая инерционность. Температура воды порядка 70-80°С достигается через 25-3 минут, в зависимости от объема.
  • Снижение габаритов дымоходной трубы. Дым отводится в незначительном количестве и имеет пониженную температуру, что дает возможность использования труб небольшого диаметра и с облегченной тепловой защитой.

Следует отметить и наличие некоторых недостатков пиролизных устройств:

  • Определенная зависимость от электроэнергии, т.к. без вентиляторов (мощность порядка 100 Вт) не удастся обеспечить надежное поступление воздуха для кислородного обогащения газов.
  • Увеличение габаритов установки за счет наличия 2-х камер.
  • Повышенная стоимость пиролизных котлов (в 1,4-1,6 раз).
  • Нестабильная работа установки при неполной (менее 45%) загрузке топлива.
  • Резкое снижение эффективности котла при загрузке сырого топлива.

В бытовых пиролизных котлах пониженной мощности полностью решается вопрос энергетической независимости, что обеспечивает возможность их использования при отсутствии электроэнергии. В целом, эффективность эксплуатации таких установок перекрывает все имеющиеся недостатки, что делает их достаточно популярными для загородных домов.

Особенности конструкций

Основу любой конструкции пиролизных котлов составляют 2 камеры, разделенные колосником. По их расположению выделяется два типа — верхнее и нижнее размещение камеры сгорания. В первом случае возникают проблемы с регулированием процесса. Газовая смесь неконтролируемо, самопроизвольно поднимается вверх, что и вызывает сложности с контролем.

Наиболее распространена конструкция котла, когда снизу располагается камера сгорания, а сверху — газогенератор. Установки называются котлами с верхним дутьем и имеют такое строение: верхний поддув первичного воздуха, камера генерации газа с зоной загрузки топлива, колосниковая зона, нижний поддув для насыщения газа кислородом, камера сгорания, дымоход, вытяжной вентилятор.

Твердое топливо загружается в газогенератор и поджигается. Для поддержания медленного тления топлива через верхнюю заслонку подается первичный воздух. Общая тяга обеспечивается вытяжным вентилятором, который засасывает первичный воздух и направляет выделяющийся горючий газ вниз, в колосниковую зону. Здесь газовая смесь обогащается вторичным воздухом (двойное дутье) и, поступая в камеру сгорания, начинает активно гореть с выделением большого количества тепла. Ненужные продукты сгорания и дым выводятся через дымоход наверх, в результате чего один вентилятор обеспечивает тягу для подачи воздуха и выведения дыма.

Схема внутреннего устройства котла

В чем преимущество такой системы? Горючий газ может поступать в камеру горения только при включенном вентиляторе, а газовый поток регулируется с его помощью. Одновременно заслонки позволяют контролировать приток воздуха — минимальный объем первичного воздуха для поддержания тлеющего режима, и максимальный объем вторичного воздуха для хорошего горения газа.

Для эффективной работы котла необходимо минимизировать потери тепла в самой установке. Это обеспечивается надежной футеровкой внутренней поверхности корпуса.

В современных установках предусматриваются защитные элементы:

  • Воздушный регулятор термостатического типа
  • Предохранительный клапан на давление до 3-4 бар
  • Устройство для предотвращения перегрева внутри котла.

Технические характеристики установок

Для правильного выбора пиролизного котла следует обратить особое внимание на следующие характеристики:

  • Мощность установки. Для бытовых целей предназначаются пиролизные котлы мощностью 5-20 кВт. Чаще всего используются устройства мощностью 8-15 кВт. Выбор оборудования по этому параметру зависит от площади отапливаемого дома.
  • Объем загрузочной зоны. От него зависит длительность непрерывной работы. Этот параметр может колебаться в пределах 0,06-0,15 м³.
  • Инерционность установки, т.е. время выхода на интенсивный пиролиз — 10-35 минут.
  • Длительность работы на одной загрузке топлива (с расчетом на дрова) — 6-14 ч. В крупногабаритных установках она может увеличиваться до 24 ч.
  • Масса установки. В зависимости от мощности, может находиться в диапазоне 210-450 кг.

Помимо указанных основных параметров, на выбор пиролизного котла влияют такие факторы:

  • Размер загрузочного окна
  • Наличие и расположение футеровки
  • Автоматизация поджига и загрузки
  • Допустимая влажность топлива
  • Стоимость аппарата и энергозатраты на вентилятор

Следует обратить внимание и на производителя. Хорошо зарекомендовали себя котлы, выпускаемые такими компаниями: российские — Мотор-Сич, Буржуй-К, СТС; зарубежные — Viessmann, DAKON, Atmos, OPOP, Olymp, Termico.

Используемое топливо

Современные пиролизные котлы способны работать на различном твердом топливе органического происхождения: дрова, опилки, измельченная древесина, уголь, кокс, торф, пеллеты, топливные брикеты. Один из самых популярных и доступных вариантов — дрова. Эффективный пиролиз проходит при их толщине не менее 7-9 см. Размеры поленьев зависят от загрузочного окна, но обычно не превышают 20×50 см.

При использовании топлива мелких фракций (опилки, измельченная древесина) КПД установки резко снижается. Их следует использовать совместно с дровами.

При заготовке твердого топлива для пиролизного котла, необходимо помнить о важном условии. Влага, присутствующая внутри топлива, испаряется в газогенераторе, а пары смешиваются с горючим газом. При горении такой газовой смеси резко падает выделяемая тепловая энергия, что заметно снижает мощность всей установки. Например, если при использовании дров с влажностью до 20 %котел развивает мощность 5 кВт, то при влажности около 50% она не превышает 3 кВт. Принято считать, что влажность топлива не должна превышать 20-22%. При более высоком увлажнении его лучше перед загрузкой в камеру подсушить.

Заключение

У пиролизного котла есть целый ряд преимуществ по сравнению с типовыми твердотопливными установками, не говоря уже об электрических устройствах. При правильном выборе оборудования и надлежащей эксплуатации будет полностью обеспечено отопление в загородном доме и водоснабжение горячей водой. Важно, что данный котел способен эффективно работать на таком доступном топливе, как дрова.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий