Эффективность увеличена в разы! Пиролизный котел: что это такое, принципы его работы

Вы просматриваете раздел Пиролизные, расположенный в большом разделе Котлы.

Работа пиролизного котла основывается на особой химической реакции — пиролизе.

Под данным термином подразумевается процесс разложения органического топлива на газ и уголь. При этом в большом объёме выделяется тепловая энергия.

Процесс возможен только при определённых условиях: нехватка кислорода в пространстве. Высокая температура: 200–800 °C.

Принципы пиролиза для отопления

Пиролиз широко применяют в разных отраслях промышленности. Востребован этот химический процесс и для обогрева жилых площадей.

Пиролиз происходит при любом виде твёрдого сырья:

• Дрова.
• Мелкие ветви или древесные опилки.
• Брикеты.
• Торф.
• Бурый уголь.
• Пеллеты.
• Кокс.

Однако наиболее эффективно пиролизный агрегат работает на топливе с повышенным уровнем выхода летучих веществ — на древесине толщиной 80—100 мм. Вместе с ними используют пеллеты или древесные отходы.

Внимание! Использовать только опилки или пеллеты нецелесообразно — с ними котел не вырабатывает тепло или же его КПД снижается до минимума.

Пиролизный котел: что это значит, его устройство

Конструкция пиролизного котла выглядит следующим образом:

1. Дымоход.
2. Блок управления.
3. Загрузочный бункер.
4. Форсунка.
5. Камера сгорания.
6. Теплообменник.

Отопительный котёл на основе пиролиза представляет собой двухкамерный агрегат — в этом его особенность. Главная химическая реакция в этих камерах:

1. Камера загрузки или газифицирующая камера. Здесь происходит предварительное термическое разложение сырья. Органика под воздействием высоких температур превращается в горючий газ. Для поддержания тления в камеру направляется первичный воздух. Горение при температуре 300—800 °C.

Фото 1. Камера загрузки топлива в пиролизном котле. Внутренняя отделка выполнена шамотным кирпичом.

1. Камера сгорания. После тления выделенный воздух и газ попадают сюда. Здесь образовавшийся газ горит, как обычный природный. Температура в среднем 1200 °C. Именно на этом этапе выделяется очень много тепла, необходимого для отопления. В то же время происходит сильное аэродинамическое сопротивление, поэтому необходима принудительная тяга, роль которой выполняет дымосос.

Два пространства между камерами разделяет колосник, в который загружается топливо. Там оно поджигается и запускается дымосос. Колосник препятствует выходу тепла из верхней камеры загрузки и обеспечивает лёгкий поток первичного воздуха.

Пиролизные топки оснащены переключателями тяги, которые разжигают топливо. Таким образом, в начале розжига котёл функционирует как устройство прямого горения, а после закрытия задвижки переключается на пиролиз.

Виды пиролизных устройств, характеристики

Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:

• Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.

Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.

• Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.

А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:

1. Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
2. Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.

По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:

• Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
• Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.

Принцип работы и особенности работы твердотопливных котлов воздушного отопления

Из всех существующих на сегодняшний день способов обогрева наиболее редким считается воздушное отопление. Несмотря на то, что еще лет 50-70 назад эти системы отопления были популярным и устанавливались массово, сегодня найти такие объекты довольно трудно. Исключением являются камины и традиционные русские печи, которые не являются полноценными системами воздушного отопления.

Из всего того оборудования и устройств, которые работают по тому же принципу, нам наиболее знакомы тепловые пушки, тепловентиляторы и конвекторы. Обогрев, где основная ставка делается на твердотопливные котлы, осуществляющие воздушное отопление сегодня используется в редких случаях. Рассмотрим причины, почему воздушное отопление сегодня не является настолько популярным, как другие виды обогрева. Разберемся с принципом работы воздушного нагревательного прибора, работающего на твердом топливе.

Суть воздушного отопления. Основные преимущества

Система воздушного отопления – это комплекс устройств и приспособлений, тесно взаимодействующих друг с другом. Как и в других способах обогрева, здесь осуществляется передача тепловой энергии, получаемой в результате горения, окружающему пространству, предметам. Существенная разница данного способа заключается в отсутствии теплоносителя, который в большинстве отопительных системы играет роль посредника. Обогрев помещений осуществляется за счет циркуляции нагретого до определенной температуры воздуха.

Существует два вида воздухообмена: естественная циркуляция воздуха и принудительная.

Глядя на горящий камин, можно примерно представить то, как работает воздушное отопление. Однако здесь тепло в результате сгорания дров расходуется не рационально, его большая часть уходит впустую. Принципиально важно заставить нагретый воздух двигаться по воздуховоду и отдавать тепло отапливаемым помещениям. Этим и занимается в системе воздушного отопления, твердотопливный котел.

Основные преимущества, которыми обладает воздушное отопление и нагревательный прибор подобного вида, следующие:

• отсутствие большой инерционности. В сравнении с водяными котлами, воздушный отопительный агрегат прогревается достаточно быстро и таким же образом, быстрее остывает;
• простая и неприхотливая в работе конструкция нагревательных приборов. Невысокая стоимость котельного оборудования, работающего на принципе воздушного обогрева;
• хорошая устойчивость всей системы и нагревательного котла в частности к низким температурам. Отсутствие жидкого теплоносителя позволяет спокойно оставлять отопительное оборудование выключенным на длительное время;
• быстрый и скрытый монтаж. Отсутствие необходимости прокладки системы трубопроводов и установки радиаторов отопления.

В каждом отдельном случае есть над, чем задуматься. Малая инерционность воздушных отопительных агрегатов один из существенных плюсов. При монтаже такого оборудования вам не придется ставить ни буферную емкость, ни тепловой аккумуляторы. Котел выводится на оптимальный режим работы за считанные минуты. Этот же фактор играет немаловажную роль в плане устойчивости оборудования к низким температурам. При отсутствии жидкого теплоносителя вам не стоит бояться размораживания системы в холодный период.

Если говорить о стоимости оборудования, то воздушные котлы на твердом топливе значительно уступают в цене своим собратьям, работающим с водяными системами отопления. Алюминиевые трубы для каналов воздуховода на порядок дешевле материалов и комплектующих, необходимых для оборудования трубопровода в доме.

Для справки: Обогрев жилых помещений таким способом впервые были использован еще в древнем Риме. В домах знатных вельмож, в общественных помещениях использовались воздушные печи, топить которые приходилось дровами.

Циркуляция нагретой воздушной массы осуществлялась естественным образом, за счет действия законов физики. Воздух при нагреве расширяется, возникают конвекционные процессы, приводящие к возникновению естественной тяги. Горячий воздух распространяется, а его место занимает новая порция свежего, прохладного воздуха. Еще в древности было обнаружено огромное значение вентиляции для достижения большей эффективности отопительных мероприятий. Интенсивность горения и движение нагретых воздушных масс напрямую зависит от возможности притока и оттока. Чем больше тяга, тем выше интенсивность горения и соответственно нагрев воздуха. Тяга уменьшается, интенсивность всех процесс замедляется.

Сегодня вместо примитивных воздушных печей пришли нагревательные приборы, работающие на твердом топливе. Воздушные твердотопливные агрегаты способны эффективнее и качественней осуществлять нагрев воздушной массы для отопления помещений. Современные модели отличаются высоким КПД, экономичны и удобны в эксплуатации. Система воздушного отопления считается незаслуженно забытой.

Важный технический аспект

Основной причиной такого отношения к воздушному отоплению стали технологические требования, с которыми связана организация отопительного процесса. Существует один технический нюанс воздушного отопления, который со временем перерос в явный недостаток.

Ваш отопительный котел находится в котельном помещении и для того, что бы теплый воздух попал в другие помещения, необходимо иметь развитую систему воздуховода. Не всегда есть физическая и конструктивная возможность проложить на ограниченном пространстве достаточно крупные по сечению каналы воздуховода.

Принцип работы воздушного отопления не сложный. Основной процесс протекает простым и нехитрым способом. С системой вентиляции твердотопливного воздушного котла вопрос еще решить как-то можно, расположив основные коммуникации под потолком. Приток горячего воздуха обеспечивается за счет нижнего расположения воздуховода. Благодаря разнице температур теплого и холодного воздуха происходит конвекция, осуществляется замена воздушных масс. Другими словами, при существующем сквозняке в помещении, можно достичь желаемого эффекта. Понравится ли вам дома постоянные сквозняки или нет, решать вам.

Другая, не менее важная деталь, которая вытекает из физического свойства воздухообмена, на которую следует обратить внимание – это нижнее расположение воздуховодов. Обычно для этих целей воздушные каналы укладывают подпол, между лагами, или воздуховод оборудуют непосредственно в стеновых панелях. При переоборудовании помещения или замены коммуникационных линий, необходимо брать во внимание наличие в конструктивных элементах здания воздушных каналов. В этом кроется главный конструктивный недостаток, которым отмечена система воздушного отопления.

Важно! Нижнее расположение воздуховода позволяет использовать естественную циркуляцию. При варианте с верхним расположением воздушных каналов, потребуется установка нагнетателя для принудительной циркуляции и увеличения скорости воздушного потока.

Твердотопливный котел – основной источник тепла. Принцип работы

Каким мы себе представляем твердотопливный котел за счет, которого функционирует домашняя система отопления? Это привычный для многих нас нагревательный прибор пиролизного типа. За счет сжигания, сначала топлива, а потом горючего древесного газа, происходит интенсивное выделение тепла от взаимодействия, с которым нагреваются теплообменник. Точнее сказать воздухообменник. Нагретый до определенной температуры в трубах теплообменника, воздух циркулирует по системе каналов, обогревая внутренние помещения.

Такой нагревательный прибор можно установить практически в любом месте жилого дома или другого помещения.

На заметку: сегодня выпускаются модели твердотопливных агрегатов воздушного отопления, дизайн и внешний вид которых позволяет им удачно вписываться в интерьер жилых помещений.

При желании владельца дома, воздух может распространяться по воздуховоду естественным образом или под действием нагнетателей, что существенно увеличивает скорость и плотность воздушного потока. Котел имеет, как правило, просторную топочную камеру, где сгорает топливо. Топка имеет специальный люк, через который загружаются дрова. На дне камеры сгорания стоит колосниковая решетка, на которой размещается топливо и осуществляется непосредственно само горение. Как и в других твердотопливных агрегатах, в нижней части конструкции размещен подзольник – ящик для сбора золы и крупных остатков недогоревшей древесины.

Устройство воздухогрейного котла

Если предпочтение отдается пиролизному способу сжигания топлива, тогда необходим котел, оснащенный двумя камерами сгорания. В одном отделении в результате тления топливной массы осуществляется интенсивное выделение древесного газа. Во второй топке легколетучие горючие соединения, вступая в реакцию с кислородом, воспламеняются, выделяя огромное количество тепловой энергии. Данный способ отличается экономным расходом топлива. В процессе сжигания дров практически не остается крупных остаточных фрагментов. Система воздушного отопления с твердотопливным котлом пиролизного типа отличается не только быстрым и качественным нагревом помещений, но и высокими эксплуатационными характеристиками.

Нагреваемый воздух скапливается в пространстве между корпусом нагревательного агрегата и топливником (топочной камерой). Это и есть в данном случае теплообменник.

За счет притока воздуха, стенки топочной камеры постоянно омываются новыми потоками воздуха. И первичный и вторичный воздух используется для нагрева. Благодаря пиролизу в котле основную работу выполняют первичный и вторичный воздух. Первичные воздушные массы являются основным источником тепла. Воздух, поступающий снаружи, т.е. предварительно прогревается, для уменьшения тепловых потерь, а уже потом поступает в топку. Вторичный воздух – это газо-воздушная смесь, состоящая из воздуха и горячих продуктов горения.

На заметку: твердое топливо в большинстве случае сгорает на 90%. Остальные 10% представлены в виде мельчайших частиц, входящие в состав дыма. Основное преимущество вторичного воздуха заключается в том, что он уже обладает высокой температурой. Для достижения необходимой температуры не требуется дополнительный подогрев. За счет такого воздухообмена достигается высокая теплоемкость работающего агрегата, увеличивается КПД отопительной техники.

Отбор вторичных воздушных масс осуществляется из самой верхней части воздуховода. Интенсивность забора регулируется положение заслонки. Интенсивность горения на данном оборудовании определяет объем подачи воздуха в топочное отделение. Больше воздуха, интенсивнее горение. Подача воздуха в простых моделях осуществляется в ручном режиме, за счет естественного притока воздуха. В дорогих моделях для этой цели используется вентилятор, включающийся и выключающийся автоматически. Такие вентиляторы называются дутьевыми. Что бы добиться максимально возможного эффекта работы котла на дымоход устанавливается дымосос, задача которого состоит в улучшении вывода из топочной камеры остаточных продуктов горения.

На сегодняшний день в продаже представлены воздушные агрегаты на твердом топливе различной степени оснащенности. В состав большинства моделей входят такие системы:

• розжиг;
• система регулировки процесса горения (датчики температуры, заслонки, нагнетатели);
• механизмы и приспособления, осуществляющие подачу топлива.

За счет взаимодействия всех систем котел позволяет регулировать температуру обогрева в помещениях.

Особенности системы воздушного отопления

Система воздушного отопления имеет свои технические особенности и нюансы, которые необходимо учитывать во время монтажа. Ориентировочно берутся следующие значения для расчетов:

• средний расход воздуха на автономную систему отопления составляет 1000-4000 м 3 /час;
• давление в системе должно составлять 150 Па;
• мощность воздухогрейного котла (в зависимости от модели и типа);
• величина тепловых потерь в жилых помещениях.

Расчеты осуществляются для того, что бы добиться максимально возможного эффекта от работающей системы отопления. Отсутствие точных расчетов может привести к следующим негативным последствиям:

• перегрев нагревательного прибора:
• вибрация воздуховода, дополнительные технические шумы;
• постоянные сквозняки внутри здания.

Длина основного воздуховода должна быть не более 30 м. Ответвления не должны быть длиннее 15 метров. Для работы домашней системы отопления достаточно твердотопливных воздушных котлов мощностью 10-50 кВт. Большие по площади помещения с обширным внутренним пространством требуют установки агрегатов куда большей мощности (до 1 МВт). Крупные промышленные здания, торговые центры и помещения социально-городской инфраструктуры, как правило, отапливаются воздушными твердотопливными аппаратами большой мощности (до 5-10 МВТ).

Важно! При выборе модели, начиная от простейшей (тип Буллерьян) до самых сложных и мощных агрегатов пиролизного типа, необходимо обеспечить механизм регулировки интенсивности горения топлива.

Существующие автоматические системы передвижения заслонок позволят вам существенно повысить безопасность котельного оборудования, снизят вероятность перерасхода топлива.

Заключение

Котлы, работающие на твердом топливе, сегодня снова становятся интересны широкому кругу потребителей. Основное преимущество, которым они обладают, экономичность и простая эксплуатация, являются главными козырями подобной техники. Для частных и загородных домов сегодня гораздо проще оборудовать систему воздушного отопления. Отсутствие сложных дополнительных механизмов и приборов, удобная регулировка процессами, делает такие агрегаты очень удобными и практичными в эксплуатации.

Воздушные нагревательные агрегаты, в отличие от водогрейных котлов, обладают на порядок большим эксплуатационным ресурсом. В плане безопасности, такая техника выглядит предпочтительнее.