+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Котел пиролизный что это такое


Пиролизные котлы мифы и реальность

Здравствуйте.

Сегодня мы с вами обратимся к теме пиролизных котлов. Конечно, эта тема не обойдётся без агрессивно настроенных читателей, пользователей этих котлов, но агрессия таких людей нас свами мало волнует, а больше всего беспокоит то, что люди, которые стоят перед выбором котла в настоящий момент, могут эту агрессию принять за истину в первой инстанции и приобрести себе такой котёл.

Пиролизный котёл приобретать не надо, и сейчас мы с вами посмотрим почему. Будем разбирать пиролизный котёл по тем преимуществам, которые нам предлагает реклама, а именно:

Экономичность, КПД очень высокий

Экономичность по полноте сгорания топлива

Экологичность, очень низкие выбросы СО и прочих веществ

Высокое время горения, до 12 часов

Возможность сжигания топлива с влажностью 75%

Итак, прежде чем мы приступим к вышеупомянутым преимуществам, давайте разберёмся, что такое пиролизный котёл, говорить мы будем об истинном пиролизном котле – с верхним дутьём. Уточняем для себя этот момент, так как сейчас очень часто можно встретить в рекламе: пиролизный котёл без дутьевого вентилятора! – это полная ерунда, так как в этом котле воздух идёт сверху вниз, сам он таким путём не пойдёт, обязательно требуется вентилятор.

Итак, как он устроен РИС.1 ,

 в камеру закладки дров(1) подается воздух(2), Рисунок 1дрова в камере(3) разлагаются на составляющие: на уголь и летучие вещества, пиролизные газы – которые мы потом сжигаем.

Что такое пиролиз? Пиролиз – это, разложение вещества, при отсутствии или недостатке кислорода.

Воздух в пиролизном котле продувается сверху вниз и выходит через форсунку в виде вот такого хвоста ракеты (4). Скажите пожалуйста, какой уж тут пиролиз, когда не то что недостатка кислорода, а мы принудительно продуваем воздух через камеру сгорания. Если бы нагревание закладки происходило от внешнего источника, через стенки камеры сгорания (5) и при достижении температуры выхода летучих газов, эти летучие газы бы выходили и потом сгорали в камере сгорания, то можно было бы с лёгким сердцем утверждать, что да, действительно, этот котёл пиролизный. НО! В данном случае, о пиролизе речи быть не может, потому что здесь принудительно подается воздух. И правильнее было бы назвать этот котёл не пиролизным, а котлом верхнего дутья. Но так называть его нельзя, а почему, потому что вы его не купите. Что такое котёл верхнего дутья? А когда Вы слышите слово пиролизный котёл, Вы считаете что там, есть что-то волшебное и его надо обязательно купить. Несмотря на то, что живём мы в 21 веке, от магического мышления мы ещё не избавились и волшебства мы от чего-то ждём.

Так вот ничего волшебного в пиролизном котле нет! Почему?! Да потому что процесс пиролиза, процесс выхода летучих веществ из дров или из угля, не важно, он присутствует в любом месте, где горят дрова, хоть в железной бочке. Это легко обнаружить, если Вы посмотрите, в традиционный котёл РИС.2,

 где воздух подаётся через закладку дров снизу вверх (1) , то увидите пламя над дровами (2), Рисунок 2и языки пламени на некотором удалении (3), через определенный промежуток (4). Это именно те пиролизные газы, которые не сгорели, не успели сгореть здесь (2), а нашли себе кислород на некотором удалении от самого пламени. Вот и всё.

Теперь давайте последовательно разберём все наши 5 пунктов, которые мы выделили как преимущества пиролизного котла, судя по рекламе. Начнём с того что полегче, это сжигание сырых дров. Люди, которые утверждают, что можно сжигать дрова 75% влажности ошибаются очень сильно. В паспорте пиролизного котла, чёрным по белому написано, что дрова должны быть 25% влажности, если влажность будет больше, то это сильно снижает КПД котла. 75% влажность дров, приведёт к тому, что КПД котла будет 5%, ну может быть 10%.

Как устроен процесс работы пиролизного котла.

Итак, процесс разделён на 3 этапа РИС.3.

Рисунок 3

этап. Это работа в режиме обычного котла, когда дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

этап. После того как газы начинают выходить, запускается собственно процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не выйдут.

этап. Догорание угля.

Так вот если у нас дрова 25% влажности, то процесс пиролиза у нас начнётся вот здесь (1), приблизительно через 20 минут после того как дрова загорятся.

Если дрова 50% влажности, то этот процесс, сдвигается до этого места (2).

Если наши дрова 75% влажности, то мало того что вы их не подожжёте просто так, Вам понадобится бензин или керосин, для того чтобы они начали гореть, а самое главное, процесс пиролиза, не начнётся никогда. Почему?! Да потому что влага будет выделяться, а её здесь много, будет уносить с собой тепло и не даст дровам разогреться до тех пор, когда они начнут выделять газ. Дрова начнут гореть здесь (3), дотлеют до этого места (4), не принеся с собой ничего. То есть сжигать дрова с влажностью 75% не нужно совсем, дрова с влажностью 50% очень неэкономично.

Итак, пункт 5 мы можем смело вычеркнуть, с ним мы разобрались.

Полнота сгорания топлива.

Теперь давайте разберёмся с полнотой сгорания топлива. Когда Вы откроете дверцу топки традиционного твердотопливного котла, то на дне этого котла будет зола и пепел. Когда же Вы открываете топку пиролизного котла, то на дне, как правило - ничего нет. Отчего же это происходит, объяснить легко!

Открыв дверцу обычного котла и подув на минеральный, не сгоревший остаток который там есть, Вы увидите, что от лёгкого дуновения он поднимается в воздух и долгое время летает. А что у нас происходит в пиролизном котле? Не сгоревшие продукты попадают на дно вторичной камеры и казалось бы, они должны тут (1) лежать, но не тут-то было. Отсюда вырывается наш хвост ракеты (2), Рисунок 4с большой скоростью сюда РИС.4

 (3) подаётся воздух. Здесь у нас площадь S1, здесь (4)площадь форсунки S2, а S1>>> намного больше, чем S2, поэтому скорость в этом месте (5) большая и силой ветра, вся зола и пепел которые должны здесь скопиться, током воздуха (6) увлекаются в дымоход. Поэтому у золы, фактически нет никакой возможности здесь задерживаться. И когда Вы открываете дверцу и не видите золы, думаете, как же здорово всё сгорело, ух.

Некоторые производители в своих рекламных буклетах пишут, что пиролизные котлы обладают низкой зольностью – чушь полнейшая! Никакой низкой зольностью котлы не могут обладать, так как, зольность – это, качество принадлежащее самому топливу, от того как его сжигают, сверху вниз, или снизу вверх, зольность не зависит! Но зола в пиролизном котле улетает и нам кажется, что он полностью сжигает топливо. Не тут-то было!

Итак, пункт 2, полное сгорание топлива, мы можем также зачеркнуть и двинуться дальше. Начали мы с этих пунктов не случайно, пункты 3 и 4 нам нужно будет рассматривать во взаимосвязи, они противоречат друг другу и сейчас мы, в этом убедимся.

Время горения

Утверждают, что время горения в пиролизном котле можно растянуть до 12 часов. Охотно в это верится. В камеру сгорания закладывается много дров, производитель рекомендует закладывать дрова крупные. Рекомендация хорошая! Когда дрова больше, площадь их поверхности меньше, чем, если бы закладывали мелкие. От чего зависит скорость горения? От количества подаваемого воздуха и площади горения, если бы у нас вместо дров была стружка, то она бы сгорела не хуже бензина, а крупные дрова будут гореть дольше. Этот приём хорош для того, чтобы увеличить время горения. Но он не очень эффективный, самый эффективный и единственный способ увеличить горение в твердотопливном котле, это – ограничить подачу кислорода. Подачу кислорода мы ограничили, процесс замедлился. Мы можем совсем прекратить подачу кислорода и тогда, у нас с Вами процедура будет очень длительная, только толку нам от неё никакого нет, потому что котёл должен давать тепло. Есть одна тонкость, если мы совсем прекратим подачу кислорода, то процесс выделения газов, тех, которые мы должны сжечь, он продолжается и остановить его мы не можем, так как здесь нет клапана, который всё это дело прекращает.

Что происходит, когда эти газы выделяются? Мы обязаны их удалить, если мы их не удаляем, то они попадают в помещение и мы можем получить отравление. Мы обязаны их удалить, в дымоходе всегда есть разряжение и эти газы, несгоревшие попадают в дымоход, в атмосферу, загрязняя её. Второй недостаток этого процесса, то, что несгоревшие газы мы просто выкидываем на улицу, то есть мы выбрасываем топливо.

Вот что такое процесс удлинения горения. Экономичность котла находится в прямой противоположности со временем горения. Чем дольше мы растягиваем процедуру горения, тем больше мы теряем на экономичности. Это очевидно, не так ли!? Котёл будет экономичен только тогда, когда он будет работать на 100% своей мощности, но для того чтобы он работал таким образом, нам нужна буферная ёмкость. Например, в Германии вам не разрешат поставить никакой котёл, ни пиролизный, ни обычный твердотопливный дровяной без топливной ёмкости, именно по причине того, что режим работы котла не всё время 100%, он будет уменьшаться и увеличиваться, в зависимости от потребности системы отопления. Количество выбросов будет меняться, то есть ситуация когда количество выбросов будет превышать норму, при работе хоть пиролизного, хоть обычного котла будет иметь место, нам этого допустить нельзя. Удлинять время горения, нам может быть и удобно, но мы теряем на топливе. Потеряв на топливе, мы уже не имеем права говорить, что этот котёл очень экономичен, ничего экономичного в нем нет.

Что такое КПД котла

Напоследок, у нас с Вами остался один пункт, самый сложный, для того чтобы понять что такое КПД, давайте обратимся к формулам.

У нас в котле сгорает углерод, водород, в присутствии кислорода. Продуктами сгорания у нас в идеале является углекислый газ и вода, плюс тепло:

С+2Н2+2О2=СО2+2Н2О+Q

Для того, чтобы этот идеальный процесс произошёл, нам нужно чтобы (водород сгорит всегда), каждый атом углерода встретил два атома кислорода, - для того чтобы они встретились, требуется какое-то время. Если мы подадим 100% кислорода для осуществления этой реакции, то встреча двух этих атомов будет происходить очень долго, где-то за пределами камеры сгорания. Поэтому, для того чтобы они встретились быстрее, мы должны подать кислород с избытком. Как правило, количество воздуха подаваемого в топочную камеру, составляет 130% от расчётного.

Вот при этом количестве воздуха достигается максимальный КПД, при минимальном количестве угарного газа. Если углерод не нашёл себе две молекулы кислорода, то у нас с Вами образуется не СО2, а СО. А если кислорода ещё меньше, то у нас с Вами образуется чистый углерод. Некоторые атомы углерода, не найдут себе кислорода и вылетают в трубу в виде сажи. Вы всегда можете обнаружить сажу на внутренних поверхностях дымохода. 130% воздуха – это то количество, которое даёт максимальный КПД, при минимальном загрязнении атмосферы.

Что говорят в пользу пиролизного котла его апологеты?

Они говорят, вот здесь РИС.5 (1) в хвосте ракеты,

 температура пламени 1100С. Да, хорошо, 1100С.

Дальше они говорят, раз 1100 здесь, а температура уходящих газов на выходе минимальна(2), 120С, то КПД котла хороший. Здесь 1100С, по сравнению с обычным котлом (3), с 800С, у нашего на 300С больше, тепло передаётся стенкам теплообменника и вот поэтому у нас высокий КПД. Не тут-то было!

Давайте посмотрим, откуда это берётся. Температура в ядре пламени берётся оттого, что туда вдули слишком много воздуха, углерод очень быстро находит себе атомы кислорода и очень быстро сгорает, поэтому Рисунок 5температура пламени здесь получается на 300С выше. Но что происходит не в ядре пламени, а во всей остальной камере сгорания (4). Для того чтобы сюда (1) подать столько кислорода, чтобы поднять температуру до 1100С, мы должны слишком много воздуха вдуть в эту камеру (4). И к чему это приводит? Этот воздух холодный, мы его не хотим нагревать, но не можем не нагреть, этот воздух тоже нагревается. Если бы у нас воздуха было 130% расчётных, то вот здесь (5) температура была бы 600С, а тут (6), к примеру, 500С.

Когда мы вдули много воздуха, а это 78% азота, который ни с чем не реагирует, паразитный газ, который инертный, он нам не нужен, но он отбирает тепло у камеры сгорания. То здесь (7) вместо 600С будет 300С, а здесь (8) 200С, это значит что в традиционном твердотопливном котле, здесь (9) омывание стенок теплообменника происходит температурой 600С, а в пиролизном котле, это же омывание происходит температурой (10) 400С. Конечно, это условно, мы не мерили, но лишний воздух говорит о том, что он отбирает тепло – мы размешиваем тепло продуктов горения с лишним воздухом.

Говорить о КПД, просто опираясь на то, что здесь (1) температура 1100С, не-ль-зя!

Газоанализатор

Говорить о КПД, можно только вот с такой штукой в руках.Газоанализатор Это – газоанализатор.

Как же газоанализатор считает КПД?

КПД считается по температуре отходящих газов – это правда, но ещё один важный показатель для КПД – это количество кислорода, которое содержится в этих уходящих газах. Обычно температура уходящих газов в котле 140-160С и содержание кислорода при этом 4-5% (О2=4-5%). При этих параметрах содержание СО будет минимальным.

Что происходит в пиролизном котле? Вы, наверное, когда-нибудь видели на картинке, или вживую – кузнечный горн. Туда подаётся очень много воздуха, но это нужно для того чтобы именно в этом месте разогреть металлическую заготовку, чтобы потом её ковать. Для котла такая ситуация не нужна, потому что нам нужно чтобы в топочной камере температура была как можно больше, если мы туда подаём лишний воздух, то этот воздух мы нагреваем. И получается что у нас температура уходящих газов 100 -120С, вроде бы всё это хорошо, теплообменник всё это тепло отнял от 1100С, но содержание кислорода при этом будет 16%. По содержанию кислорода мы можем понять, что КПД у нас не вырос, а наоборот снизился. Мы определяем, что у нас было слишком много воздуха подано в котёл, и остывание газов произошло из-за того, что в камеру сгорания был вдут холодный воздух. Вот и всё!

Утверждать что КПД пиролизного котла выше, просто так нельзя, это ошибка. Если бы кто-то сказал, что вот, я взял газоанализатор и обнаружил такие то данные, то тогда ДА, это было бы так. А утверждение что здесь 1100С, а здесь 120С, не говорит ни о чём. Следовательно, для того чтобы 1 пункт можно было заявлять обоснованно, нам нужно опереться на данные газоанализатора, на показания термометров и на то тепло которое мы получили в сравнении с пиролизным котлом и традиционным твердотопливным. В настоящий момент этот пункт также сомнительный.

Заключение

Мы рассмотрели с вами все 5 пунктов рекламных заявлений, убедились в том, что они не соответствуют действительности, никаких особых преимуществ – да собственно никаких преимуществ пиролизного котла НЕТ, есть только одно преимущество – он в 2 – 3 раза дороже обычного твердотопливного котла. Но это его преимущество сомнительное, всё-таки люди умные считают свои деньги, когда покупают какую-то технику.

Пиролизный котёл в плане экономии, удобства, экологичности – затея совершенно бесполезная, покупать его не стоит! Лучше эти деньги потратить на буферную ёмкость. Приобретите обычный котёл, с которым у Вас будет гораздо меньше проблем, чем с пиролизным. Топите его и будете получать все те плюсы, о которых говорят про пиролизные котлы, но которых у него на самом деле НЕТ!

Всего Вам наилучшего!

Источник: http://xn–80aaaljxmmgmut1gyc.xn–p1ai/piroliznie_kotly_mifi_i_relnost

This entry passed through the Full-Text RSS service - if this is your content and you’re reading it on someone else’s site, please read the FAQ at fivefilters.org/content-only/faq.php#publishers.

russianpulse.ru

Пиролизный котел

Пиролиз — сочетание двух греческих слов: πῦρ — огонь, жар и λύσις — распад, разложение. Пиролизный котел что это такое? Это разновидности котлов на твёрдом топливе (чаще всего водогрейные), в которых сгорание происходит в условиях высокой температуры при ограниченном доступе воздуха. Из образующихся при сгорании газов получается новый вид топлива — газообразное.

В загородных домах и дачных постройках, при отсутствии газоснабжения и централизованного отопления, это оптимальные варианты для полноценного отопления. Кроме жилых зданий такими котлами эффективно отапливаются бани, теплицы и другие постройки.

Конструкция и принцип работы пиролизного котла

Котлы состоят из следующих частей:

  • общего корпуса;
  • верхней камеры, в которую помещается твёрдое топливо;
  • нижней камеры, в которой происходит сгорание поступившего сверху газа;
  • вытяжки принудительного действия (вентиляторы или насосы).

Дополнительно оборудование может оснащаться следующими устройствами защиты:

  • термостатическими регуляторами подачи воздуха;
  • предохранительными клапанами с рабочими давлениями до 4-х bar;
  • системами сброса горячей воды при закипании котлов для понижения внутренней температуры.

В продаже представлены две разновидности пиролизных котлов длительного горения:

  • управляемые электроникой, что требует подключение к электрическим сетям. Используются только высококачественные виды топливного сырья;
  • с использованием механического управления. Доступны практически любые виды сырья, включая отходы.

Основные виды используемого топлива:

  • дровяные поленья (рекомендуются берёзовые или дубовые влажностью ≤ 20%) длиной от 30-ти до 40-ка см и диаметрами ≤ 20-ти см;
  • чёрный и бурый уголь;
  • пеллеты — гранулированные древесные отходы и кора, стружка, солома, опилки, подсолнечная лузга и растительная шелуха. Гранулы производятся в форме небольших цилиндров;
  • торфяные брикеты;
  • древесные бруски.

Принцип работы слагается из следующих этапов:

  • загрузка топливных материалов в верхнюю часть на колосник;
  • поджигание и герметичное закрытие топочной дверцы;
  • запуск дымососа;
  • при дефиците воздуха и воздействии высоких температур происходит пиролиз — обугливание топливных элементов с выделением горючих газов;
  • выделившаяся газовая смесь поступает под колосник, смешивается с вторичным воздухом, в котором происходит сгорание летучих компонентов. При этом происходит частичное возвращение тепла к нижним слоям топлива, посредством чего происходит поддерживание процесса пиролиза;
  • количеством подаваемого в камеры воздуха осуществляется регулировка интенсивности горения и выделяемого тепла.

Процесс горения в пиролизных печах длится дольше, чем в других печах. Одной закладки сырья достаточно для суточного обогрева помещения. При небольшом количестве закладываемых топливных материалов получается долговременное выделение большого количества тепла, тогда когда в обычных печах и котлах прямого горения его основная часть просто вылетает в дымоходные трубы.

Основные достоинства пиролизных устройств

  1. КПД до 85%, обусловленный сгоранием 2-х разновидностей топлива (твёрдого и газообразного);
  2. Экономия использования дров с минимальными отходами.
  3. Возможность контроля мощности с регулировкой от 30-ти до 100%.
  4. При работе печей длительного горения минимальны выбросы углекислого газа в атмосферу, по сравнению с обычными печами этот показатель меньше в 3 раза.
  5. Разнообразие видов используемого топливного сырья и возможность его регулярного добавления в процессе горения.
  6. Простота эксплуатации, в зависимости от вида топлива одна закладка может обеспечивать эффективное отопление от 8-ми часов до нескольких суток, а пеллеты могут подаваться в автоматическом режиме при возникновении необходимости, контроль достаточно выполнять раз в месяц.
  7. При сгорании пиролизная смесь газов активно взаимодействует с углеродом. В составе выходящего из дымохода дыма в основном присутствуют углекислый газ и водяные пары с небольшим количеством других компонентов. Печь для дома на дровах длительного горения выбрасывает в атмосферу в 3 раза меньше СО, чем при использовании традиционных технологий, а при применении угля выбросы сокращаются в 5-ть раз.
  8. В результате дожига газов и содержащихся в них микрочастиц на стенках дымоходов появляется минимальное количество сажи, что сокращает регулярность проведения чистки.
  9. Возможность исполнения любых отопительных контуров с принудительной или естественной вентиляцией, получения для хозяйственных нужд горячей воды.
  10. Небольшой размер и малый вес не требует устройства фундаментов и позволяет лёгкое перемещение в другие помещения. Большинство приборов отличается привлекательным дизайном, что позволяет их гармоничное сочетание с любыми интерьерами.
  11. Длительный срок эксплуатации, у чугунных модификаций ≥ 50-ти лет.

Имеющиеся недостатки приборов

Основные минусы оборудования:

  • высокая стоимость;
  • необходимость гарантированного электропитания при работе в автоматических режимах и подключения насосов и вентиляторов;
  • низкая температура выходящих газов способствует скоплению конденсата в выходных каналах и дымоходах. Для исключения негативных последствий дымоходы должны выполняться больших сечений с обязательным утеплением снаружи, для того чтобы конденсат не застывал при низких температурах. В большинстве конструкций предусматриваются специальные накопители, в которые собирается конденсат;
  • при сжигании мусорных отходов в помещении могут возникнуть неприятные запахи, что потребует наличия эффективной системы вентиляции.

Некоторые практические рекомендации

При установке и эксплуатации оборудования следует придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Место установки агрегата должно быть удалённо от горючих поверхностей (например, деревянных стен) и не мешать проходу людей.
  2. На полу под оборудованием укладывается огнеупорный материал, при близком расположении возгораемых конструктивов их тоже необходимо изолировать огнезащитными прослойками.
  3. Дымоходы выполняются из сендвич-труб, должны быть прямыми, без изгибов.
  4. Предпочтение отдаётся чугунным печам длительного горения, не подверженным коррозии и дольше сохраняющим тепло.
  5. Максимальный эффект получается при использовании в качестве топлива крупных хорошо просушенных поленьев или специальных брикетов.
  6. Для розжига топлива используются древесная щепа или бумага, недопустимы горючие жидкости.
  7. Щели колосниковых решёток не должны закрываться укладываемым топливом.
  8. Первоначально для прогрева помещений прибор включается на полную мощность, затем выполняется её постепенное понижение.
  9. Для профилактики еженедельно оборудование включается на полную мощность для выжигания конденсата и создания препятствия зашлаковыванию.
  10. После каждых 2-х закладок топлива вычищаются зольники.

Магистральный газ и жидкие виды топлива доступны далеко не во всех российских регионах, а сжиженный газ и электроэнергия реализуется по высоким ценам. Поэтому отопительные печи длительного горения, благодаря низким расходам топливного сырья, с лихвой окупят свою первоначальную стоимость.

stroikadialog.ru

Сага про дровяные пиролизные котлы

Пиролизные, они же газогенераторные котлы – особый вид отопительного оборудования, который сравнительно недавно появился на потребительском рынке.

Термин «пиролизные котлы»

Сам термин «пиролизные котлы» надуман, как и весь народный эпический сленг, поскольку пиролизным котлом можно назвать любой отопительный агрегат, использующий твёрдое или жидкое органическое топливо (соляр, уголь, дрова). А всё от того, что напрямую ни уголь ни соляр, ни дрова не горят. Горят только газообразные продукты их термического разложения – пиролиза. Это летучие углеводороды. Знаю, такое утверждение для многих покажется странным, но это действительно так. Тем не менее, «пиролизными» называют не все котлы подряд, а конкретный вид дровяного отопительного оборудования.

Что такое пиролизные котлы

Пиролизные котлы – это модифицированные дровяные котлы, имеющие специальную камеру для пиролиза топлива (его газогенерации). Классическим представителем пиролизных котлов является модельный ряд котлов «Мотор Сич», на примере которого мы и рассмотрим характерные особенности этого отопительного оборудования. Рисунок и описание конструкции котлов.

немного теории, без которой будет совершенно не понятнысмысл и идея работы пиролизных котлов

Пиролиз древесины

Пиролиз древесины – это её термическое разложениеПиролиз древесины – это разложение древесинного вещества под воздействием температуры. Древесинное вещество – это материал стенок клеток древесины, твердая древесная масса без пустот, плотность которой приинята 1540 кг/м3 для древесины всех пород. Пиролиз древесины – изотермический процесс, который идёт с выделением тепла. В результате своего пиролиза, древесина разлагается на древесный уголь и летучие углеводороды. Продукты пиролиза древесины – это горючие вещества.

Когда мы видим горение дров, то мы видим горение именно продуктов пиролиза (термического разложения) древесины. Собственно, сама древесина при этом не горит и не окисляется. Древесное вещество всего лишь только разлагается под воздействием высокой температуры на горючие составляющие вещества – древесный уголь и летучие углеводороды.

То, что мы видим при горении дров – это совокупность перетекания сразу двух процессов, это пиролиз древесины и горение продуктов пиролиза.
Пиролизный газ

Газовая горючая составляющая часть древесины называется пиролизный газ.

Пиролизный газ состоит из летучих (газообразных) углеводородов и угарного газа (СО), который образуется от неполного сгорания древесного угля – твёрдой горючей составляющей древесины.

Поджиг древесиныЧтобы древесина загорелась, её нужно поджечь – нагреть древесное вещество до температуры его пиролиза и воспламенения продуктов пиролиза. Если кислорода в зоне нагрева будет достаточно, продукты пиролиза (древесный уголь и летучие углеводороды) воспламенятся. Древесина загорится и будет гореть. Принято считать, что в идеальных условиях древесина может загореться уже при температуре 300°С. Для обычного поджига и устойчивого горения древесины требуется её разогрев до температуры 500...650°С

Обычное горение древесиныПри обычном горении древесины, в едином объёме костра или иного очага одновременно и неразрывно протекают два процесса: пиролиз (термическое разложение) древесины и горение полученных продуктов пиролиза

Пиролизное горение древесиныПиролизное горение древесины – это сложный искусственный процесс, созданный и управляемый человеком.

При пиролизном горении древесины, её пиролиз и горение полученных продуктов пиролиза – полностью или частично разнесены в разные объёмы (камеры)

При пиролизном горении, в одной камере идёт процесс пиролиза древесины и горит её твёрдая горючая составляющая – древесный уголь). А, газовая горючая составляющая древесины отводится из камеры пиролиза и горит отдельно, в специальной газовой горелке – сопле.

При этом, к пиролизному газу подмешивают дополнительный (вторичный) воздух для более качественного сгорания летучих углеводородов и угарного газа, который образуется от неполного сгорания древесного угля (углерода).

Зачем нужно пиролизное (раздельное) горение древесины?

Разделение процессов горения топлива (древесины) позволяет более полно сжигать дрова, повысить КПД отопительного агрегата и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Раздельное (пиролизное) горение древесины было реализовано с появлением специальных отопительных агрегатов – дровяных пиролизных котлов...

с этого момента начинается рассказ про дровяные пиролизные котлы –удивительный продукт человеческого разума.

Что такое дровяной пиролизный котёл

Пиролизный котёл – это отопительная установка в которой реализована идея раздельного пиролизного горения топлива (дров). Принципиально важно, что у пиролизного котла термическое разложение древесины и горение продуктов пиролиза происходит раздельно, в разных камерах. Пиролизный котёл работает по принципу разделённого на две фазы процесса горения топлива. В первой фазе (пиролиз) – топливо термически разлагается с выделением древесного угля и пиролизного газа. Во второй фазе (горение) – горят полученные продукты термического разложения (древесный уголь и пиролизные газы). Причём, всенепременно, это происходит в разных камерах котла – загрузочной камере и камере сгорания. Эти две камеры соединены через сопло, где турбулизируются пиролизные газы, смешиваясь с подаваемым воздухом.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, у которого горение топлива разделено на две фазы. Первая фаза – это предварительное термическое разложение (пиролиз) топлива. И, вторая фаза – это горение продуктов пиролиза.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, в котором топливо (дрова) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно, в разных камерах.

Наличие двух камер, загрузочной камеры и камеры сгорания – главное отличие пиролизного котла от остальных своих отопительных собратьев.

Несмотря на то, что пиролиз древесины и добыча древесного угля известны, лет эдак с 1000, пиролизные котлы – популярная и новомодная фишка. В пиролизном котле используется принцип газогенерации горючего газа из топлива и последующего его горения в отдельной камере. Поэтому, наличие двухкамерной конструкции – непременное условие для пиролизного котла. В пиролизном котле, термическое разложение (пиролиз, газогенерация) топлива и горение продуктов пиролиза – разнесены в разные камеры. Иными словами, сначала топливо (древесина, органика) – в одной камере пиролизного котла превращается в горючий газ (пиролизный газ), а потом, во второй камере пиролизного котла – этот газ горит, как обычный природный газ.

Топливо для пиролизного котла

Учитывая специфику вышесказанного, можно с абсолютной уверенностью утверждать, что топливом для пиролизного котла пренепременно должна служить любая органика, способная при термическом разложении выделять пиролизные газы. В первую очередь, это – древесина, отходы аграрной и пищевой промышленности и т.д.

Никак не могут быть топливом для пиролизного котла ископаемые ресурсы – газ, нефть, уголь и т.д.. Ибо, ископаемые ресурсы и продукты их переработки (сжиженный газ, бензин, кокс и т.д.) – это уже конечные продукты разложения органики. Невозможно разложить уже разложенное. Это как ответ на вопрос – «почему не горит вода». Потому что вода сама является продуктом горения и невозможно ещё раз сжечь золу.

От того, что во время работы пиролизных котлов генерируется пиролизные газы – такие котлы ещё называют газогенераторными. Газогенераторные котлы – второе, но ошибочное название пиролизных котлов.

Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного?

На уровне отопительной техники – пиролизные котлы ничем не отличаются от газогенераторных. Это второе, народное название пиролизных котлов. Но. Иногда, в исключительных случаях, специалисты делают различие между ними, основываясь на принципиальном различии терминов. В самом начале написания статьи я откопал в Интернете интересное мнение. Оказывается, что пиролиз и газогенерация – это не одно и то же. Несмотр на созвучность понятий. Немного поразмыслив, я согласился с автором и выложил его утверждение здесь. Повторяю – мнение не моё, но я с ним согласен:

Как было уже сказано – в основу работы ПИРОЛИЗНОГОГО КОТЛА положен принцип пиролизного (раздельного) сжигания топлива. При этом, топливо (древесина) горит (тлеет) в загрузочной камере. Для поддержания этого горения (тления) в загрузочную камеру подаётся первичный воздух. При горении (тлении) дров происходит его термическое разложение (пиролиз), плюс химический процесс соединения окислителя (кислорода из воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся, в первую очередь, углерод (С) и водород (Н). Потом, основная часть горючих элементов топлива в виде горючих газов переходит в камеру сгорания для дожигания этих самых газов. Туда же подается вторичный воздух, необходимый для полного окисления горючего вещества. Потом, все это дело горит и удаляется через дымовую трубу.

Для полноты картины, нужно отметить, что неполное сгорание древесного угля в пиролизном котле сопровождается обильным образованием угарного газа (СО). Горение древесного угля не имеет отношения к физическому процессу пиролиза древесины, поскольку происходит уже после оного.

В ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ КОТЛАХ предполагается наличие газогенераторной установки – приспособления для сухой возгонки топлива. И в этом их принципиальное отличие от пиролизных котлов, где такой установки нет.

Что такое газогенератор

Газогенераторы (газогенераторные установки) широко применялись ещё во времена второй мировой и даже раньше. Описание первых газогенераторов можно встретить в средневековыйх трактатах, когда алхимики грели древесину в закрытых ретортах и смотрели, что из этого получится. Чуть позже, в семнадцатом веке, в Европе получили широкое распространение целые газогенераторные заводы, где получали пиролизный газ в промышленных масштабах для использования его в бытовых целях.

В основу работы газогенератора положен принцип газогенерации (сухой возгонки) топлива. Как правило, газогенератор – это полностью изолированная ёмкость ретортной или в купольной конструкции, нагреваемая или охлаждаемая снаружи. Первичный воздух для горения топлива в газогенератор не подаётся. В герметичном объёме, под действием высокой температуры и в условиях ПОЛНОГО отсутствия кислорода сухая топливная масса разлагается на летучую часть – так называемый пиролизный газ и твёрдый остаток – древесный уголь. Затем, полученный пиролизный газ собирается и используется по назначению. Например, направляется в обычную газовую горелку для получения тепловой энергии. При этом, древесный уголь считается побочным продуктом газогенерации и выгружается из прибора в конце процесса.

Что такое газогенераторный котёл

Автор рискнёт предположить, что термин «газогенераторный котёл» – это удачный маркетинговый слоган, образованный от незнания предмета. Что-то типа, «живого пива» и «дисбактериоза». Никто не знает, что это такое, но за то – все об этом говорят.

Если соединить газогенератор для получения пиролизного газа и газовый котел для его последующего сжигания – получится газогенераторный отопительный котёл. Газогенераторный отопительный котел – ужасно сложная вещь, поскольку он будет образован от слияния двух, невероятно сложных механизмов. Если газогенератор установлен непосредственно на отопительном котле, то возможно дожигание  древесного угля прямо на месте, в конце процесса газогенерации При этом, предварительно: нужно отсечь газовую горелку, подать воздух в камеру газогенерации и перенапрвить раскалённые дымовые газы непосредственно в теплообменник. Работу такого сложного механизма трудно представить на бытовом уровне. Может быть, лет эдак через 300...

Насколько верно такое утверждение – не мне судить, однако – хочется поехидничать.

Читаем про пиролизные котлы на украинском сайте ведущего чешского  производителя отопительного оборуования «Атмос-Украина» atmos.net.ua/documents/drova, цитирую:

«Будет заблуждением считать, что пиролизные твердотопливные котлы АТМОС работают на принципе сжигания дров. На самом деле дрова являются лишь источником выработки топлива – древесного газа. Именно этот газ – смешиваясь со вторичным воздухом в керамической форсунке – сгорая, выделяет полезное тепло, за счет которого происход нагрев всей отопительной системы.»

Очень хочется спросить у господ заморских специалистов:– А куда, в таком случае Вы деваете древесный уголь (кокс)?Ибо всем известно, что конечным продуктом полного пиролиза древесиныявляется почти чистый углерод – древесный уголь...

(это уже из Википедии)

Лошади понятно, что он (кокс) сгорает там же, в пиролизной камере пиролизного котла. Куда, специально для этого и подают первичный воздух. И все же, все же... хе-хе-хе. Все вышеизложенное наталкивает на глубокуюю мысль, что нет четкого определения и разграничения для пиролизного и газогерераторного котлов. Хотя

Вернёмся-же к нашему предмету – пиролизному котлу

и рассмотрим детальней его конструкцию и принцип работы.

Конструкция пиролизного котла

Чтобы избежать непонятных самописных схем, предлагаю рассматривать конструкцию пиролизного котла на живом примере. Пиролизные котлы Мотор Сич – классический пример конструкции пиролизного котла. На эти пиролизные котлы в интернете очень много технической информации, поэтому все схемы, рисунки и эскизы будут от них.

Принцип работы пиролизного котла

Футеровка пиролизного котла

Преимущества пиролизных котлов

Производители пиролизных котлов приписывают им невероятные преимущества перед всеми остальными. Дескать, и экономичны, и экологичны, и многое другое...

Вот то, что удалось собрать и систематизировать автору:

(с комментариями, естессно, самого автора)

  1. Преимущество – долгий срок эксплуатации
  2. К. Спорный вопрос.
  3. С одной стороны, да – действительно. Металл корпуса пиролизного котла может послужить 15-20 лет.
  4. Однако, редко какая футеровка выдержит столько-же. А, без футеровки, пиролизный котёл – это металлолом. При нормальной и щадящей эксплуатации, футеровки пиролизного котла хватит на 2 года. Максимум – на три. Поэтому, владельцы пиролизных котлов – запасайтесь футеровкой.
  5. Преимущество – загрузка топлива два раза в сутки
  6. К. Полный рекламный бред. Практика показала, что наиболее эффективный режим обслуживания пиролизных котлов –это с интервалом в три часа. Дрова, они и есть дрова, ребята.
  7. Преимущество – экологичность (практически полное отсутствие дыма)
  8. К. Это – да! Это –верно!
  9. За счёт полного дожигания СО (угарный газ) экологи разрешают ставить пиролизные котлы даже в спальных районах столицы.
  10. Преимущество – высокий КПД - 90%
  11. К. Есть такое дело.
  12. Преимущество – можно сжигать даже свежесрубленную древесину.
  13. К. Спорный вопрос.
  14. Сжигать-то можно, только толку-то?
  15. При сжигании древесины влажностью 50%, КПД котла падает почти в 0%
  16. Смысл таких деяний?

Недостатки пиролизных котлов

Альтернативное Отопление: отопление горение котёл дрова теплота пиролиз дерево древесина

tehnopost.kiev.ua

Пиролизный котёл

 Общий у всех пирокотлов рабочий цикл; любой пиролизный котел работает следующим образом:

  • Первичный наружный воздух поступает в камеру газификации, где тлеет топливо.
  • Небольшая часть его кислорода расходуется на поддержание тления, обеспечивающего температуру газификации в 200-800 градусов.
  • Пиролизные газы поступают через сопло в камеру сгорания.
  • В нее же поступает вторичный воздух, и пиролизные газы горят.
  • Некоторая часть пиролизных газов при наличии катализатора – частиц свободного углерода из топлива – восстанавливается до угарного газа и окислов азота, на что расходуется тепло.
  • Восстановленные компоненты окисляются в камере дожигания, отдавая обратно тепло.
  • Прореагировавшие дымовые газы проходят через теплообменник водогрейного регистра, а затем уходят в дымоход.
  • Система терморегулирования поддерживает в камере сгорания оптимальную для полного сгорания температуру.

Примечание: не вполне забывшим химию из этого ясно – отбор тепла на этапах газификации, сгорания и догорания неизбежно резко ухудшит КПД установки и даст на выходе вредные и опасные газы. В пирокотле непрерывно крутится огромное количество тепловой энергии, и нам доступно только то, что уже не нужно для самоподдержки рабочего цикла. Самодельный пиролизный котел должен проектироваться с полным знанием и пониманием этого обстоятельства, иначе получится очень плохая и опасная печь. Если где-то увидите чертежи с теплообменником в газификаторе, камере сгорания или дожигателе – игнорируйте без разглядывания!

Общие для пирокотлов также режимы работы. Их всего три, см. рис.

 Режимы работы пиролизного котла

  1. Розжиг. Заслонка (дроссель, шибер) прямого хода открыта. Дымовые газы уходят прямо в дымоход – слева на рис.
  2. Рабочий режим, в центре. Заслонка прямого хода закрыта, идет пиролиз. Тяга в газоходе обеспечивается либо принудительно, либо естественным образом.
  3. Догрузка топлива, справа. Заслонка прямого хода открыта, но тяга в газооходе сохраняется некоторое время: он разогрет, и вентилятор, если он есть, не выключается. Пиролиз не прекращается. Догрузку нужно производить быстро – кроме того, что цена топлива вылетает в трубу, может пойти угар.

 И, наконец, общими для бытовых пирокотлов является также привередливость к топливу и материалам конструкции:

  • Обводненность топлива более 30% приводит к резкому снижению КПД, т.к. на испарение влаги и каталитическое разложение паров воды расходуется тепловая энергия топливной закладки.
  • Расчетные значения техпараметров достигаются только на растительном топливе с высоким содержанием сложной органики.

  • В камеру сгорания в расчетном режиме работы бьет сильная струя раскаленных химически активных газов, см. рис. справа, поэтому обычные конструкционные материалы для этих узлов не годятся.

Из термохимии процессов в пирокотлах следует еще один их недостаток: небольшие пределы регулировки мощности при условии сохранения высокого КПД. Форсировать котел по теплу более чем на 50% не выйдет – топливо в газификаторе вспыхнет, и КПД упадет. И снизить ее более чем вдвое тоже не получится: пиролиз затухнет, КПД опять упадет, пойдет угар. Но в средних широтах тепловая мощность систем отопления по сезону должна меняться в 10-15 раз. Так что системы отопления на пирокотлах нужно проектировать в расчете на циклический режим прогрева, и крайне желательно при этом хорошенько утеплиться снаружи ЭППС. Пиролизный котел – детище века энергосберегающих технологий, в избе с земляным полом от него толку не будет.

Самодельщику и покупателю нужно знать, что газификатор, камеры сгорания и дожигатель без жаростойкой футеровки долго не протянут. К примеру, на широко рекламируемые и, действительно, очень дешевые котлы на естественной тяге «Буржуй» имеется множество нареканий: за один-два отопительных сезона под камеры сгорания прогорает, литые из чугуна колосники корежатся.

Дешевизна «Буржуя» как раз и объясняется тем, что он не футерован. А состав и технология нанесения футеровки – главный секрет любой котлостроительной фирмы. И немалая доля стоимости готового изделия. Стоит заметить, что в наших котлах применена футеровка из шамотного кирпича.

На рис. со схемами котлов вверху слева – котел с наддувом: вентилятор нагнетает наружный воздух в газификатор, и вторичный воздух подается в камеру сгорания тоже не снаружи, а от внутренней воздушной магистрали. Давление во всем рабочем тракте выше атмосферного. Преимущества схемы в наддувом:

  1. Вентилятор – с гравитационной заслонкой. Наличие вентилятора наддува делает работу котла более стабильной по сравнению с энергонезависимыми котлами. При различной тяге, скорости ветра, котел будет работать одинаково хорошо.
  2. Камера сгорания может быть совмещена с дожигателем, как на схеме, т.к. всегда можно обеспечить избыток воздуха в ней в любом объеме.
  3. При использовании жаропрочных спецсталей можно обойтись без футеровки, т.к. температура более 1000 градусов сосредоточена в области около сопла, а у стен – 800-900 градусов.
  4.  Котел оборудован автоматикой, регулирующей работу вентилятора наддува для поддержания заданной температуры теплоносителя. Пользователю достаточно лишь выставить желаемый температурный режим, и автоматика сама будет следить за его поддержанием.Справа вверху – котел пиролизного горения с дымососом. Давление в тракте, соответственно, ниже атмосферного. Разница с наддувом принципиальная, и понять ее поможет тот же дуршлаг под краном, но уже повернутый как надо, чашей вверх. Теперь воде деваться некуда, кроме как в отверстия сита. Откроем еще кран – уровень воды в чаше повысился, давление поднялось, через сито протискивается больше. Имеем саморегулирующуюся систему.

    В котлах с дымососом закладка топлива хорошо продувается: куда воздуху труднее проникнуть, там и давление будет ниже, а тяга туда сильнее. Пиролиз идет «аж бегом». Вторичный воздух можно брать снаружи: его давление больше, чем в камере сгорания. Поэтому он, стремясь расшириться, взвихривается (тут работает сила Кориолиса), отлично перемешивается в пиролизными газами и они сгорают, развивая температуру до 1200 и более градусов.

    КПД котлов с дымососом может превышать 90%, а мощность при 100% безопасности и надежности – 100-150 кВт. Но, во-первых, вследствие высокой температуры заметным становится каталитическое восстановление, поэтому без дожигателя никак не обойтись. И весь огневой тракт должен быть основательно отфутерован, во-вторых. В-третьих, дымосос – не вентилятор. Он должен работать при высокой температуре в химически агрессивной среде.

Котел экологичен, газы на выходе из котла практически не содержат вредных примесей. Углекислого газа (СО2) при работе пиролизного котла выделяется в 3 раза меньше, чем котлов прямого горения.

Чистить его тоже не составит проблем, ведь золы при таком методе образуется гораздо меньше за счет того, что сгорает не само топливо, а газ, выделяющийся из него.

Пиролизные котлы в 3–5 раз экономичней котлов прямого горения на дровах и в 2,5 раза котлов, работающих на природном газе.

Работа  до 12 часов на одной закладке дров.

Преимуществом котлов  является то, что котел имеет практически полностью футерованную топку (пространство топки выложено шамотным кирпичем), в которой происходит идеальное сгорание топлива с минимальными выбросами в атмосферу. Образование дегтя и конденсатов ограничено до минимума. Меньше конденсатов — большая долговечность котла. Котел обеспечивает предварительную сушку топлива с последующей его газификацией при повышенной температуре. Равномерное поступление сильно подогретого первичного воздуха с обеих сторон обеспечивает газификацию лишь необходимого количества топлива. Котел является предельно экономным, эффективность сжигания достигает 85–92% от общей производительности. Такой порядок установки способствует процессу превращения древесных щепок и отходов древесины в газ. Воздух (вторичный), который приводится в сопло для газификации, также сильно подогревается. В качестве теплообменника используется задний дымоход. Таким образом пламя не охлаждается и происходит максимально возможное сгорание топлива. Нижнее пространство топки выложено шамотным кирпичем, в нем догорает пламя и сгорают все угольки, которые проваливаются вниз. В результате получается зола, которая может применяться в виде отличного сельскохозяйственного удобрения.

Преимущества твердотопливных дровяных пиролизных котлов :

  • КПД от 83% до 92%
  • равномерное и эффективное горения на разных мощностях
  • низкое потребление топлива
  • обеспечивается оптимальное прогорание дров
  • простота обслуживания и чистки котла
  • термостат автоматически отключит котел после прогорания древесины
  • предварительный подогрев воздуха обеспечивает подсушивание дров в топке, снижает уровень дегтя и кислот, максимально повышает эффективность и КПД котла
  • большая дверца топливного бункера позволяет топить поленьями большого диаметра (до 40 см)
  • вместительный топливный бункер позволяет топить поленьями большого размера (до 1 метра)
  • экономия трудозатрат, времени и сил необходимых на пилку и рубку древесины, что значительно
  • снижает количество посещений котельной
  • при отключении электричества котел продолжает работать на пониженной мощности и без вентилятора
  • высочайшее качество и надежность при относительно невысокой цене
  • комфорт в эксплуатации, благодаря простоте обслуживания
  • экологичность и бережливость по отношению к окружающей среде
  • Пиролизный котел сконструирован для комфортного отопления вашего жилья и получения максимальной пользы от сжигаемой в нем древесины и другого топлива растительного происхождения. Конечно, предлагаемый котел и на угле  будет работать, но предпочтительно использовать уголь газовых пород и крупной фракции. Существенным недостатком применения угля, является его высокая зольность (шлакование), да и цена угля — кусается. Так что, в основном, наш пиролизный котел — это котел разработанный  для отопления на дровах. Именно дрова и брикеты из отходов переработки растительности — возобновляемый, неиссякаемый (при разумном использовании) источник тепловой энергии.

    Сам отопительный котел собирается из металла 3-4 мм, форсунка выполняется из специального огнеупорного шамотного кирпича (рабочая температура 1650 грд.) остальная футеровка  так же из огнеупорного шамотного кирпича, что значительно удешевляет сам котел на дровах и его дальнейшую эксплуатацию.  Все внутренние поверхности имеют прямой контакт с водой (рабочим телом), что не дает деталям котла перегреваться и выходить со строя. При правильной (согласно инструкции) эксплуатации, отопительный, пиролизный, газогенераторный котел , порадует его обладателей долговечностью (не менее 10 лет), простотой обслуживания и экономичной работой.  

xn--71-slcdarugk.xn--p1ai


Смотрите также