Принцип работы пиролизного котла

Как устроен твердотопливный пиролизный котел с естественной и принудительной подачей воздуха. Реальные плюсы и минусы газогенераторных котлов, советы по выбору.

Из чего состоит газогенераторная установка?

Главное отличие от классического котла на дровах – наличие дополнительной камеры сгорания, в которой происходит дожигание выделяющегося газа, а в первичной топке он генерируется из дров при недостаточном количестве кислорода. Компоновка камер и устройство пиролизного котла может быть различным, топка может находиться как снизу, так и сверху, принцип действия это не меняет. Традиционно она располагается снизу, над зольником, в который для удобства очистки помещают выдвижной ящик. Крышка зольника откидывается вверх и в рабочем режиме служит для регулировки количества воздуха, поступающего в топку. Это реализовано с помощью цепного привода, который натягивается или отпускается термостатом. Последний установлен в верхней части котла.

Все основные элементы и детали установки можно увидеть, изучив подробный чертеж пиролизного котла. Главная топка снабжена дверцей для загрузки дров и в процессе работы плотно закрыта. Над ней устроена вторичная камера сгорания, в которой расположены устройства подачи воздуха. Они могут иметь различную конфигурацию в аппаратах разных производителей, но задача их одинакова: подавать в камеру дожигания подогретый воздух через множество отверстий определенного диаметра. Нагрев воздуха происходит по пути от дверцы зольника до распределителей.

Конструкция пиролизного котла предусматривает возможность очистки верхней камеры дожигания, для этого она оборудована специальной дверцей. Пространства обеих камер сообщаются между собой каналом, по которому поднимаются газы для сжигания. Внешней оболочкой корпуса является водяная рубашка, нагреваемая обеими топками. Для подачи теплоносителя в систему отопления в нее врезаны патрубки с резьбой. Контроль температуры воды и давления осуществляется по приборам, установленным на фронтальной панели.

Дымоход для пиролизного котла ничем не отличается по своему устройству от труб для выброса продуктов горения классических агрегатов. Одно из требований – достаточная тяга для работы котла. Наиболее простая конструкция агрегата не предусматривает установку дутьевого вентилятора, поэтому горение идет за счет естественной тяги. Второе требование — это чтобы часть трубы, находящаяся на улице, была утеплена. Причина – низкая температура дымовых газов (до 150 ⁰С), поэтому очень высока вероятность выпадения на ней конденсата и быстрого разрушения материала трубы.

Что представляет собой пиролизный котёл

Эти устройства стараются использовать автоматику при организации процесса горения.

Важно помнить! Остановить процесс горения невозможно. А дальнейший розжиг котла возможен только в ручном режиме.

Задача проектировщиков создать процесс тления, который бы не прекращался длительное время и в любой момент мог перерасти в процесс горения.

Пиролизный котел: принцип работы

• Пиролизный котел: принцип работы
• Почему у пиролизного котла такой высокий КПД
• Принцип работы достаточно простой
• Преимущества и недостатки
• Схема работы
• Какие виды газогенерирующих котлов существуют
• Классификация
• Принцип работы пиролизных котлов длительного горения
• Преимущества и недостатки котлов на пиролизном газе

Одним из видов твердотопливных водонагревательных котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

Устройство

Огромная камера предназначена для закладывания твердого топлива: угля, дров и других горючих веществ. Дрова или другое топливо разгораются, затем автоматически перекрывается воздух. Чтобы пламя было интенсивным, нужен воздух. Для интенсивного горения недостаточно кислорода, дрова начинают тлеть. Выделяется древесный газ и много углерода — зольные частицы. Воздух и зольные частицы перемешиваются в другой камере и происходит процесс догорания. Обе камеры разделяются специальной решеткой, на которую складывают топливо. Особенность огня у подобного устройства — у него красноватый оттенок из-за реакции с углеродом.

Принцип работы пиролизного котла

В камеру, где происходит процесс сгорания, бьет струя сильно нагретых газов. В связи с этим для таких узлов не годятся обычные конструкционные материалы.

Существует один недостаток пирокотлов:

• малые пределы для регулировки мощностей при моменте сохранения достаточно высокого коэффициента полезного действия;
• разгонять котел более чем на 50% по теплу не получится – топливо вспыхнет в газификаторе и снизится коэффициента полезного действия.

Систему отопления на пирокотле необходимо рассчитывать исходя из циклического режима прогрева. При этом крайне желательно утеплиться снаружи ЭППС.

Требования к самодельным пиролизным котлам

Схематическое устройство пиролизного котла

Для того чтобы пиролизный котел отопления, изготовленный своими руками, превзошел по эффективности обычный твердотопливный котел, его конструкция должна отвечать строгим требованиям:

• температура в топке должна быть оптимальной (600–700 °С), поскольку именно в этих условиях происходит наиболее качественное выделение продуктов пиролиза;
• регулирование мощности горения не должно существенно снижать КПД;
• котел отопления должен быть пригоден для длительного непрерывного сжигания топлива;
• корпус камеры сгорания пиролизных газов должен быть устойчив к коррозии и способен выдерживать температуру выше 1200 °С.

Желательно также, чтобы в конструкции котла была предусмотрена камера для предварительного подсушивания древесного сырья.

Технические характеристики, которыми должен обладать самодельный пиролизный котел для отопления частного дома

Выбор и расчёт при покупке: схема

Для выбора котла, оптимально подходящего для определённого дома или комплекса помещений, руководствуются следующими соображениями:

• Число этажей здания. Чем их больше, тем труднее будет прогонять рабочее вещество (жидкость или газ) по трубопроводам.
• Определение типа оборудования, котлы различной конструкции работают с разной эффективностью. До приобретения следует ознакомиться с документацией, на обогрев какой площади рассчитан этот продукт.

Фото 3. Схема принципа действия пиролизного котла для дачного дома, оснащенного дымоходом.

• Параметры мощности циркуляционного насоса, возможность его модернизации или замены для улучшения рабочих свойств.
• Тип дымохода и его способность свободно пропускать отработанные в котле газы в атмосферу. Безопасная конструкция подразумевает быстрый отвод смеси газов в 100% объёме.
• Определение общей площади отапливаемых помещений. Здесь допускается погрешность: 2–3 кв. м.
• Степень теплоизоляции помещений. Тщательно утеплённый кирпичный дом будет медленнее терять тепло, чем металлический гараж или «холодный» склад, а значит, потребуется меньше энергозатрат на поддержание комфортной температуры воздуха.
• Регион, в котором находятся помещения. Для южных территорий сгодится простой пиролизный котёл, для северных — более мощный, желательно с запасом.

Характеристики

Как сделать своими руками

Чтобы сконструировать пиролизный котёл своими руками прежде всего нужно сделать необходимые расчёты и затем на их основании чертёж.

Чертёж можно заказать и у специальной фирмы, которая занимается разработкой чертежей. Даже в этом случае пиролизный котёл обойдется, так примерно, долларов на 2 000 меньше, чем купить.

Если есть навыки и уверенность в своих силах можно попробовать сделать его самостоятельно.

Скачав чертежи здесь https://yadi.sk/d/ch0OqRygmWRR3. Их необходимо изучить и доработать под свои условия. Размеры камеры для розжига изменять нежелательно. Это чертежи котла мощностью 20 кВт. (Они разработаны сайтом http://cdelayremont.ru/piroliznye-kotly).

В соответствии с разработанными чертежами, есть возможность рассчитать необходимое количество материала для агрегата. И вполне реально сконструировать пиролизный котёл в собственном гараже.

Для работы понадобятся следующие инструменты:

• электрическая дрель;
• сварочный аппарат (желательно модель постоянного тока);
• желателен плазморез или электролобзик;
• несколько упаковок (около 5 шт) электродов;
• болгарка;
• несколько шлифовальных кругов на 125 мм;
• отрезные круги на 230 мм.

Из материалов:

• Металлические листы не меньше 5 мм толщиной, а также на 3 мм. Помните, что дешёвая сталь быстро прогорит, так как температура пиролиза не ниже 1100С. Ремонт будет сложным и дорогостоящим, а иногда и невозможным. Здесь нужна качественная сталь не меньше 5 мм. Для внешнего кожуха подойдет и 3 мм.
• Набор труб различного диаметра, их количество должно быть рассчитано, согласно чертежам.
• Набор профтруб 2 мм.
• Несколько полос стали разной ширины и толщины.
• Вентилятор.
• Термодатчик.

Полезное видео

В видео рассказывается о том, как можно самостоятельно сделать пиролизный котел для обогрева помещения.

Достоинства и недостатки

Источники тепла данного типа обладают многими преимуществами:

• Принцип действия и работа пиролизных котлов позволяет достигать отличных показателей эффективности при сжигании твердого топлива – 90–93% КПД.
• Процесс более экологичен, в атмосферу выбрасывается гораздо меньше вредных веществ.
• Интервал между загрузками топлива не меньше, чем у агрегатов длительного горения – 12 часов, работать кочегаром придётся не чаще 2 раз в сутки.
• Обслуживание и чистка установки не представляют проблемы, ко всему внутреннему пространству есть доступ, а многие аппараты оборудованы выдвижным ящиком зольника. Принцип действия пиролизного котла практически безотходный, золы и пепла остается очень мало, поэтому операцию выполнять надо нечасто.
• Экономичность. Ориентировочно расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет 10 кг в сутки.
• Установки, работающие на естественной тяге, не зависят от наличия электричества в сети.

Как и любой другой аппарат, работающий на твердом топливе, пиролизный котел отопления нуждается в защите от закипания теплоносителя внутри водяной рубашки. Это может привести к разрыву оболочек и дорогостоящему ремонту. По этой причине производители ставят на свои изделия дополнительные водяные ТЭНы охлаждения, которые одновременно могут служить источником горячей воды для хозяйственных нужд.

Из недостатков агрегатов пиролизного типа можно выделить следующие:

• Требуется топливо с невысоким содержанием влаги, влажность дров не должна превышать 25%. Процесс интенсивного выделения газов для дожигания сильно затруднен, если дрова откровенно сырые. Это негативно влияет на работу пиролизного котла, снижая его КПД.
• Практика эксплуатации показывает, что на стенках первичной камеры со временем появляются отложения дегтя и смол, поскольку температура в ней относительно невысокая, а в качестве топлива чаще всего берут березу или древесину хвойных пород. Этот налет надо периодически удалять, он затрудняет передачу тепла водяной рубашке.
• Стоимость выше, чем у классического твердотопливного котла. Это оправдано, ведь технология процесса более прогрессивная и дает высокие показатели, которые позволят экономить при эксплуатации.

Цена и производители, критерии выбора пиролизного котла

На российском рынке представлены пиролизные котлы чешских компаний Dakon, OPOP и Atmos, словенской Attack, германской Viessmann, австрийской Wirbel. Стоимость пиролизного котла мощностью в 20 кВт начинается от 50 000 руб.

При выборе котла данного типа лучше остановится на европейских производителях, т.к. отечественные пиролизные котлы зачастую имеют низкие качественные характеристики. Внимательно изучите котел, в особенности обшивку нижней камеры и форсунку — котел прослужит дольше, если упомянутые элементы будут выполнены из керамики, способной выдержать высокие температуры. Убедитесь, что камер горения в котле две, что присутствует регулируемая подача воздуха в обе камеры. Канал, в котором циркулирует теплоноситель, должен контактировать только с нижней камерой пиролизного котла и каналом дымохода, иначе необходимые для пиролиза и дожигания газов высокие температуры в камерах-топках не образуются — теплоноситель будет активно отнимать тепло.

Гарантия производителя на работу пиролизного котла должна быть более одного года, на возможный прогар стенок камер — не менее 10 лет.

Обратите внимание на гарантии по автоматике котла и форсунке — их стоимость в случае ремонта может составить до 50% от стоимости самого котла.

При подборе мощности котла следует исходить из площади, которую ему предстоит отапливать. Выбор маломощного или излишне мощного пиролизного котла приведет к его преждевременной поломке: в первом случае из-за предельных нагрузок; во втором — из-за скопления конденсата в канале дымохода.

Придирчиво оцените вид котла, осмотрите сварные швы, выясните толщину и марку металла, примененного в его конструкции. Внутренние стенки котла должны быть из высоколегированной котловой стали толщиной от 4-х мм — если продавец назвал сталь, из которой образованы камеры пиролизного котла, «конструкционной», то откажитесь от покупки и покиньте эту торговую точку (конструкционная сталь не выдержит высоких температур в топках котла и прогорит за два-три года).

Описанная в данной статье конструкция пиролизного котла испытана европейскими и отечественными пользователями и является наиболее эффективной — импровизированные модели некоторых отечественных и европейских производителей, чья конструкция отличается от «классической», чаще всего не обладают способностями ни генерировать, ни сжигать пиролизные газы.

Режимы работы газогенераторного котла

Все пиролизные котлы предусматривают работу в трех режимах:

1. режим розжига. При данном режиме работы пирокотла дроссельная заслонка максимально открыта, отвод дымовых газов осуществляется прямо в дымовентканал;
2. рабочий режим – шибер полностью закрыт, в камере проходит процесс пиролиза. Подача воздуха в зависимости от модели котла обеспечивается естественным либо принудительным путем;
3. режим дозагрузки – процесс разложения твердого топлива под воздействием температур продолжается, дроссельная заслонка открыта, выполняется догрузка топлива.

Догрузку топлива следует проводить в быстром темпе во избежание наполнения воздуха угарным газом и тепловых потерь.

Рекомендации по монтажу

Для подключения используются следующие элементы:

• циркуляционный насос;
• предохранительный клапан;
• расширительный бак;
• аварийный гравитационный контур;
• клапан поддержания температуры обратки котла.

Посмотрите видео о том, как правильно установить пиролизный котел своими руками.

Защитные устройства пиролизного котла[править | править код]

Многие пиролизные котлы оснащаются дополнительными защитными устройствами. К ним могут относится:

• термостатический регулятор воздуха;
• подрывной (предохранительный) клапан с рабочим давлением 2-4 бар;
• устройство от закипания котла, которое представляет собой систему сброса горячей воды (в случае перегрева заслонка открывается с помощью термостатического клапана для понижения температуры внутри котла).

Достоинства пиролизных котлов

Наглядная схема пиролизного котла.

Несомненным преимуществом пиролизного котла является автоматика эксплуатационного процесса. Так, лучший котел, работающий на дровах, позволяет регулировать настройки мощности от тридцати до ста процентов. Использование такого котла выгодно тем, что его устройство рассчитано на низкое потребление топлива.

Пиролизные печи чрезвычайно просты в эксплуатации и не нуждаются в специальной очистке. Для поддержания оптимальной температуры в помещении своими руками достаточно подавать топливо всего несколько раз в сутки, установка сама будет поддерживать горение

Очень важно, чтобы исправно работал дымоход

Во многом стоимость такой печи зависит от страны-производителя и различных дополнительных функций, выполняемых котлом, без которых можно спокойно обойтись.

Принцип работы котла обустроен так, что выгода его использования будет видна уже через неделю после начала эксплуатации. Комфортность и легкость в использовании, экономия топливных материалов, высокая мощность с лихвой окупают стоимость котла.

Схема обзора пиролизного котла.

Жидкое топливо и газ доступны далеко не в каждой местности и реализуются по высокой цене. Принцип работы пиролизной печи спроектирован таким образом, чтобы появилась возможность применения одного из самых дешевых природных топливных ресурсов. Во время работы котла совершаются действия, во время которых появляется возможность использования древесных отходов.

В отличие от котлов, работающих на угле, печь, функционирующая на дровах, выделяет большое количество тепла с коэффициентом полезного действия выше восьмидесяти. Газ, выделяющийся от древесного топлива, возникает в топливном бункере. Далее он проделывает путь через специальную форсунку, и на выходе в дымоход получается чистейшее белое или желтое пламя.

Принцип работы котла состоит из нескольких последовательных процедур. В части печи, называемой предпоток, происходит загрузка топливного материала – опилок или цельной древесины (большой популярностью пользуются также древесные бруски, продаваемые в наборе). На этом участке производится термическая возгонка древесного материала.

Далее образованный генераторный газ подается в участок топки, где и происходит его сжигание. Таким образом, посредством теплообменника происходит утилизация теплоты, которую производят дымовые газы, исходящие от систем отопления. Контроль над осуществлением пиролизного процесса можно производить своими руками путем подачи необходимого объема воздуха в область предпотока.

Установка пиролизного котла

Для обеспечения безопасной работы теплового оборудования должны быть соблюдены основные правила:

• пиролизный котел устанавливается в отдельном помещении;
• расстояние от теплового пункта до стены не менее 200 мм;
• сечение вентиляционного канала в котельной не должно быть меньше чем 100 см2.

Делаем пиролизный котел своими руками: экономное изготовление и эксплуатация

Проблема отопления при отсутствии дешевой электроэнергии и угля, как правило, решается с помощью дров. В связи с подорожанием такого природного ресурса, как природный газ, его использование может значительно ударить по семейному бюджету. Люди, которые столкнулись с газификацией своих частных домов, начинают искать альтернативные источники тепла. И на помощь приходит пиролизный котел своими руками сооруженный из доступных материалов – котел на дровах, работающий на максимально дешевом типе топлива.

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