Принцип работы пиролизного котла длительного горения с водяным контуром

Last Updated on 04.10.2017 by Sia

Отопительные котлы, которые используют в качестве топлива твердые материалы, являются прекрасной альтернативой системам, работающим на газу или электричестве. Газогенераторные устройства с водяным контуром – это такие устройства, которые позволяют сжигать твердые виды топлива и газы, выделяемые во время этого процесса.

Принцип, лежащий в основе работы такого котла, способствует сохранению окружающей среды и экономии средств, затрачиваемых на оплату дров или брикетов. Есть и некоторые недостатки: довольно жесткие условия эксплуатации, высокая стоимость.

Характеристика пиролиза

Европейцы еще в Средние века выяснили опытным путем, что энергию, образуемую при сжигании дров и других твердых материалов, можно рационально использовать. Это становится возможным, если вместо дров класть в печь древесный уголь. Его производили, сжигая дрова без доступа кислорода в камеру горения. В роли таких резервуаров выступали ямы в земле. Чуть позже данный процесс был назван пиролизом.

Ямы хорошо справлялись с задачей сжигания, но были и сложности. Дело в том, что образовывавшаяся в большом количестве энергия, расходовалась без пользы. Практически все газы можно сжигать повторно, получая дополнительную энергию. Современные технологии помогли решить проблему. Созданы пиролизные котлы с отопительным контуром. Тепло, ранее растрачиваемое впустую, теперь было обуздано. Кроме дров, в камеры котлов можно загружать более современные виды топлива на основе дерева.

Как работает пиролизный котел

Внутри котла есть несколько камер горения. Температуры там крайне высокие. Газы, образующиеся в процессе, вступают во взаимодействие с кислородом, который поступает извне. Этот процесс контролируемый. Для подачи кислорода спроектированы специальные воздуховоды.

Проходя по трубкам, кислород прогревается до температур, созданных внутри котла, а только потом смешивается с топливными газами. Результат такого смешения – интенсивно развивающийся процесс дожигания. В результате происходит образование мощного факела, который устойчив и выделяет до 10% от всего тепла, которое производит котел длительного горения.

По сути, твердотопливный котел – это камера, внутри которой есть перегородки и воздуховоды. Количество подаваемого кислорода регулируется с помощью поддувала. Верхняя часть котла снабжена специальными форсунками, разделяющими газ на мельчайшие потоки. Делается это для того чтобы интенсивность горения была снижена.

Принцип работы пиролизного котла

Необходимый для процесса доокисления свежий кислород подается из нижней части котла к зоне, где происходит сжигание газовой смеси. В процессе подачи температура воздуха доводится до той, что используется в котле. Трубки, расположенные наверху камеры, способствуют равномерному распределению смеси по камере.

Воздух, смешанный с газами, не может быть статичным. Циркуляцию обеспечивает турбина, приводимая в действие электричеством.

Если она не работает, доокисление не будет возможным, так как воздух не сможет попасть в верхнюю часть пиролизного котла. При аварии необходимо обеспечить естественную тягу. Сделать это можно, открыв шибер и оставив котел длительного горения в обычном режиме, настроенном на сжигание твердых материалов.

Отличия и конструкция

Принципиальное отличие такого оборудования от печки очевидно. Если в традиционной системе обогрева повышение температуры воздуха в помещении происходит за счет сжигания топлива (образующиеся газы удаляются через трубу), то эксплуатация пиролизного котла предполагает использование и этого ресурса.

Водяной контур получает тепловую энергию, которая выводится из котла для обогрева помещения. Распространение горячей воды происходит посредством системы труб. Принцип непрерывной циркуляции газов позволяет поддерживать температуру водяного контура, а значит, и температуру воды в трубах, на постоянном уровне.

Сгорание газов предоставляет владельцу помещения важные преимущества, среди которых на первом месте стоит экономия ресурсов. Производительность системы отопления значительно увеличивается.

Пиролизный котел состоит из следующих элементов:

• корпус;
• камеры сгорания топлива;
• теплообменный элемент;
• колосник;
• зольник.

Данная конструкция достаточно проста. Сборка такого устройства может производиться самостоятельно, если у владельца помещения есть минимальные знания о том, как осуществлять сварку металлических конструкций. Если заняться установкой пиролизного котла самостоятельно, можно сэкономить значительные суммы. Такие знания и умения есть не у всех, да и внешне твердотопливный котел, изготовленный на производстве, смотрится гораздо красивее.

Виды пиролизных котлов с водяным контуром

На рынке существует масса моделей, которые можно разделить на группы.

Месторасположения камеры, в которой осуществляется дожиг содержимого. Большая часть котлов устроена так, что данный отсек расположен снизу. Это более удобно для закладки материала, но после его сгорания зола попадает в камеру, где сгорает образовавшийся газ. Это обязывает владельца часто осуществлять чистку оборудования. Верхнее расположение камеры исключает такую необходимость, но имеет ряд недостатков. К основным минусам такой системы можно отнести неудобство размещения дымохода и большее количество материалов для его изготовления.

Тип тяги

Она может осуществляться как принудительно, так и методом наддува. Котлы, мощность тяги в которых может регулироваться вручную, предполагают устройство усиленного дымохода и не зависят от электропитания. Распространены такие модели мало. Аппараты второго типа снабжены автоматическими системами, которые определяют время поддува. Поддерживание мощности предполагает энергозависимость агрегата, но скорость выхода пиролиза в нем довольно высокая. Данные модели наиболее популярны.

Вид горючего

При определении возможности использования того или иного вида топлива следует отталкиваться от уровня влажности материала. Если он выше 20%, то первое время работы котла будет потрачено на просушку материала, что влечет снижение КПД устройства. Если влажность используемого топлива изначально высокая, то процесс пиролиза будет занимать не более 1/5 всего цикла горения. Это крайне неэффективно и нерационально.

Высокую стоимость котла окупить будет сложно. Поэтому вывод очевиден: лучший материал для сжигания в пиролизных котлах – это дрова, уголь или брикеты, уровень влажности которых – минимален. Каждый из материалов имеет свою продолжительность горения. Время тления определяет качество и равномерность отопления жилого помещения. Оптимальный вариант – это сухая древесина с уровнем влажности не более 10–15%.

Преимущества и недостатки конструкций

Пиролизный тип отопительного оборудования высоко ценится за преимущества относительно классической печи. Есть несколько основных плюсов.

Полное сгорание материала. Дерево уничтожается полностью, образующаяся зола имеет настолько мелкую фракцию, что она удаляется вместе с воздухом. Накопления сажи не происходит. В результате образуются такие продукты горения, как вода и газ.

Возможность использования всех видов твердого органического топлива. Это делает такие котлы прекрасным вариантом отопления на фабриках, занимающихся выпуском кожевенной продукции, швейных изделий из натуральных материалов, деревообрабатывающих предприятиях. Органические отходы, остающиеся после основного процесса производства, уничтожаются в подобных котлах. Производство становится безотходным. Это позволяет экономить на топливе.

Состав и характеристика твердого топлива

Отсутствие проблем с регулировкой процесса горения, которая осуществима как в ручном, так и автоматическом режиме. Поток газообразного вещества, играющего роль топлива, регулировать достаточно легко.

Недостатки данного типа оборудования выделяют следующие:

• высокая стоимость, которая быстро окупается в силу экономии топлива;
• требования к влажности материала: он должен быть максимально сухим;
• работа от электросети.

Иногда происходит остановка работы системы, потому что вода после прохождения по системе труб сильно остывает и, попадая в котел длительного горения, провоцирует остановку работы системы. Эта проблема легко решается посредством смешивания горячей воды в системе с охлажденной.

В каких случаях пиролизные котлы выгодны?

Основное преимущество такого котла – это высокая степень экологичности процесса. Результат практически исключает появление отходов, сажи, пыли. Это выигрышный вариант для аллергиков и тех, кто не хочет отягощать процесс эксплуатации частой очисткой данного элемента.

Использование образовавшихся газов для нагрева воды, используемой в отоплении помещения, влечет увеличение производительности котла на 5–10% по сравнению с обычными твердотопливными системами. Если организация систем содержания построена на принципах экономичности и удобства, такой агрегат – лучший выбор.

Советы по выбору

Данное оборудование – вещь дорогостоящая, поэтому в первую очередь специалисты советуют обращать внимание не на дизайн модели, а на ее ключевые характеристики:

• мощность;
• материал корпуса;
• особенности системы управления;
• возможность настройки автоматического режима;
• стоимость модели.

Кроме того, важные параметры, про которые не стоит забывать при выборе подобного оборудования – это габариты и вес конструкции. От того, насколько органично впишется котел с пиролизной системой в место установки, будет зависеть степень удобства закладки топлива, возможность технического обслуживания и организация отопления.

Видео: Котел длительного горения по типу бубофонии