Котел дуже тривалого горіння. Піролізні котли тривалого горіння: мінуси та плюси, принцип дії

Котли тривалого горіння– це абсолютно унікальна та абсолютно нова конструкція котельного обладнання, принцип роботи якої ґрунтується на використанні для обігріву твердого палива. При цьому для повноцінного функціонування необхідно використовувати тільки тверде паливо, показник вологості якого не перевищуватиме 20 відсотків. Рівень продуктивності такого пристрою становить 50, 70, а іноді навіть 100 відсотків!

Принцип роботи

Жорстким паливом для котлів тривалого горіння є дрова, торф'яні брикети чи вугілля. Надходження кисню в камеру для топки з водяним контуром вкрай обмежене, тому процес гниття палива відбувається дуже повільно. Також уповільнюється процес горіння інертного газу, що утворюється з паливного ресурсу.

Таким чином, традиційне горіння перетворюється на досить повільне тління. Об'єму вихідних ресурсів при цьому достатньо, щоб отримати на виході генераторний газ, який має дуже високі показники теплопровідної здатності, а потім прокласти шлях до вогнетривкої керамічної форсунки для досягнення камери згоряння, де вже триває процес активного горіння, що підтримується додатковим повітрям. Момент займання починається при змішуванні повітря з газом і посилюється завдяки використанню каталізатора. Сам же генераторний газ у цей час догоряє з сажею та важкими з'єднаннями.

Коли в межах котельної установки відбувається спалювання палива, горіння стає вельми поверхневим і неминучий вихід у димар труби важких з'єднань, чадного газу та інших шкідливих речовин, що забруднюють навколишнє середовище. Проте з погляду хімії, ці продукти забезпечують відмінне горіння та економіюдля власника казана.

Процес тління, що супроводжується дефіцитом кисню, зберігає всередині котла тривалого горіння найцінніші продукти, які сприяють максимальній енерговіддачі, а безпосередньо в димар надходять негорючі та практично нетоксичні елементи, що формують абсолютно нешкідливий дим.

Хоча дрова є найпоширенішим і навіть традиційним видом твердого палива, набагато вигідніша і практичніша альтернатива – торф'яні брикети, показник вологості яких навіть при неправильному зберіганні ледве сягає 18 відсотків, а час горіння становить 12 годин. Завдяки цьому топкові камери достатньо поповнювати не частіше одного разу на дві або навіть три доби, тоді як дрова горять не довше 6 годин, Внаслідок чого інтервали між закладками нових порцій палива помітно скорочуються.

Конструкція

Згідно зі своєю конструкцією такий опалювальний прилад тривалого горіння є стандартним одноконтурним котлом, що використовуються виключно як опалювальна система, що працює на основі примусової циркуляції. При цьому виробництво та подача гарячої води мають бути повністю виключені із побутового споживання.

Переваги

Технічні характеристики та запобіжні заходи

Вибір котла відповідно до індивідуальних потреб

Зрозуміло, кваліфіковані продавці-консультанти допоможуть підібрати котел тривалого горіння на кілька діб відповідно до індивідуальних потреб покупця, проте більшість фахівців зацікавлені у продажу певних типів та моделей котлів. Саме тому буде доцільним підготуватися до покупки заздалегідьта як мінімум при виборі твердопаливного опалювального котла враховувати такі ключові фактори.

Важливим моментом при виборі котла є призначення та цільове застосування, оскільки твердопаливні котли можуть використовуватися як у вигляді основного, так і додаткового джерела для опалення.

При використанні котла тривалого горіння як основного функціонального агрегату, краще підшукати якісну модель з оптимальним співвідношенням цінового показника та якості. Ціна визначається в основному надійністю установки та її якісними характеристиками. Вибір недорогих пристроїв найчастіше призводить до зниження ефективності та порушення стабільності функціонуючого обладнання.

Якщо котельна установка планується як додаткове джерело опалення, вибір можна зупинити на бюджетних моделях пристрою.

Наступний критерій – це типи палива, які підходять для заправки різних моделей котлів тривалого горіння. Допустимо в селі, селищі міського типу або просто в невеликому населеному пункті у продажу є велика кількість недорогих дров. Доцільним буде віддати перевагу саме цьому матеріалу і, відповідно, установці, яка буде підтримувати режим роботи на цьому виді палива. При цьому не варто забувати, що саме вугіллю притаманна найбільша енергетична віддача та калорійність. Виходячи з цього, можна також вибрати універсальний тип котельного агрегату, що забезпечує одночасне спалювання дров та вугілля.

Незважаючи на те, що на західному ринку, у тому числі європейському, лідерами продажів є твердопаливні котли, оснащені автоматичною системою подачі палива та управління, на вітчизняному ринку їх остерігаються і споживчим попитом вони практично не користуються. Висока вартість обладнання лякає масового покупця, проте такі високотехнологічні установки мають масу переваг та дуже вигоди в експлуатаціїОскільки вкладені кошти окупаються неймовірно швидко, в той час як котел прослужить довгі роки.

Імовірність виникнення поломок та інших незручностей дуже мала. Більше того, автоматичні котли тривалого горіння слід завантажувати не частіше ніж один раз на 6-7 діб, оскільки заправки вистачає практично на тижневий режим роботи без перерви.

Висновок

Сучасні опалювальні котли тривалого горіння мають високий рівень економічності, зручності та продуктивності. Нові моделі котельного обладнання взагалі адаптовані до роботи на двох типах твердого палива одночасно(наприклад, на продуктах деревообробки, вугіллі або звичайних дровах). Завдяки компактності твердопаливних котлів стає особливо зручним їх використання у малогабаритних приміщеннях як житлового, так і комерційного типу. Помітну популярність такі котли набули також завдяки простоті в експлуатації та відсутності будь-яких складних умов догляду.

Робота електричного казана може стати причиною виникнення замикання, що часто призводить до пожеж або інших надзвичайних ситуацій, пов'язаних із матеріальними витратами, а то й зовсім із людськими жертвами. На відміну від звичайних газових та дизельних агрегатів, твердопаливні котли тривалого горіння абсолютно безпечні в роботі, оскільки ризик вибуху зводиться до нуля. Таким чином, пристрій, що працює на твердому паливі, - це не тільки економічність і продуктивність, а й гарантія безпеки.

Незважаючи на появу нових способів опалення, жителі і Західної Європи, і США, і СНД, особливо ті з них, кому недоступний з тих чи інших причин природний газ, продовжують опалювати будинки найдоступнішим паливом - вугіллям, торфом або дровами. Правда на зміну старовинним грубкам прийшли котли традиційні та піролізні котли - сучасні та ефективні, оснащені автоматичними системами управління. Вони працюють на доступному твердому паливі, яке згоряє практично без залишку, забезпечують високу потужність та ККД і здатні до 24 годин працювати на одному або двох завантаженнях, забезпечують мінімальні втрати тепла.

Газогенераторні піролізні котли тривалого горіння - це домашні лабораторії, що видобувають із дров газ, який використовується для опалення. Піроліз як фізико-хімічний екзотермічний процес давно використовується у різних галузях промисловості. Суть його полягає у розпаді складних органічних сполук (нафти, вугілля, деревини) в умовах високих температур та обмеженого доступу кисню на прості речовини – тверді, рідкі та газоподібні.

Таким чином, піролізний котел - це двокамерний опалювальний прилад, у верхній камері якого при температурі від 200 до 800°С відбувається екзотермічна реакція піролізу деревини, в результаті якої вона розпадається на фракції: деревне вугілля і піролізний газ, що в основному складається з СО кількості СО 2 . Суміш піролізного газу та повітря подається в нижню камеру згоряння і, згоряючи при температурі 1100-1200°С, виділяє дуже велику кількість тепла, яке використовується для опалення.

Етапи роботи піролізного котла

В результаті котли твердопаливні піролізні для отримання теплової енергії фактично спалюють не дрова, а газ, забезпечуючи високий коефіцієнт корисної дії 85-90%. Горіння газу, як відомо, простіше контролювати, а це, у свою чергу, дозволяє автоматизувати процес керування системою опалення.

Конструктивно топка піролізного котла є дві самостійні камери, розділені колосниками. У верхній газифікуючій камері завантаження при високій температурі та дефіциті кисню повільно тліє та піролізується паливо. Відводу тепла з верхньої камери перешкоджає паливо, що лежить на колоснику, крізь шар якого зверху вниз проходить слабкий потік первинного повітря.

Пристрій та схема піролізного котла

генераторний газ, Що Виділяється в процесі, одночасно з потоком вторинного повітря надходить в нижню камеру згоряння, нижня частина якої є форсункою з термостійкої кераміки - шамота. Топки цього типу опалювальних котлів відрізняються підвищеним аеродинамічним опором, тому в них використовується примусова тяга, реалізує яку не вентилятор, а димосос.

Тривалість роботи газогенераторних котлів на одному завантаженні залежить від температури на вулиці та в приміщенні, якості теплоізоляції будинку, виду палива та його вологості, грамотного проектування опалювальної системи, але за інших рівних умов їхня робота в порівнянні з традиційними твердопаливними аналогами набагато ефективніша.

На практиці піролізні котли на твердому паливі можуть ефективно працювати на будь-яких видах твердого палива, будь то деревина, торф, буре та чорне вугілля. Безумовно, тривалість повного згоряння у кожного виду палива своя і виглядає так:

м'яка деревина - час згоряння не більше 5-ти годин;
тверда деревина – час згоряння близько 6 годин;
буре вугілля згоряє приблизно за 8 годин;
чорне вугілля горить до 10-ї години.

Цікаво у зв'язку думка користувачів, яке красномовно відображають їх відгуки: піролізні котли найбільш ефективні при роботі на сухій деревині. Саме сухі дрова завдовжки 45-65 см, вологість яких не перевищує 20%, не лише забезпечують максимальну потужність роботи котла, а й продовжують термін служби.

Сухі дрова довжиною 45-65 см забезпечують максимальну потужність котла та продовжують термін його служби.

Звичайно, за відсутності якісних дров для генерації газу в котлі підійде будь-яке органічне паливо з високим виходом летючих фракцій за умови, що воно допускається виробником котла:

дерев'яні відходи;
паливні пелети та брикети;
деякі види торфу;
целюлозосодержащіе відходи харчової промисловості;
кам'яне вугілля.

Важливо: Генераторний піролізний газ горить полум'ям майже білого кольору, практично не виділяючи побічних продуктів горіння, за умови правильного підбору витрат первинного та вторинного повітря та вологості палива, що не перевищує 20-30%.

Якщо вологість палива вище допустимої, процес горіння супроводжуватиметься виділенням великої кількості водяної пари, а це може призвести до утворення кіптяви, дьогтю, зниженням теплотворної здатності піролізного газу і навіть загасанням котла.

Особливості запуску та роботи

Запускаючи піролізний твердопаливний котел, слід враховувати особливості, що відрізняють його від традиційних котлів, що працюють на твердому паливі. Усі розуміють, що робота агрегату в режимі газогенератора завдяки двом камерам, оснащеним спеціальними засувками-регуляторами - шиберами, але не всі пам'ятають, що на відміну від традиційних котлів, завантажувальний бункер піролізного котла слід попередньо прогріти.

Як тільки температура в ньому в залежності від виду палива досягне оптимальних 500-800 ° С, можна приступати до завантаження твердого палива і потім приводити шибер в піролізний режим роботи і запускати димосос.

Чисте жовтувато-біле полум'я - свідчення правильного налаштування газогенератора та відсутності в димарі токсичних продуктів горіння

При такій послідовності дій при запуску забезпечується повільне безкисневе спалювання палива, ефективне виділення та згоряння піролізного газу чистим жовтувато-білим та постійна комфортна температура в опалювальному приміщенні протягом доби.

Купувати піролізні котли опалення, не сумніваючись у ефективності їх роботи, сміливо можуть ті, хто має можливість купувати сухі дрова або хоча б висушити їх у разі перевищення вологості.

Якщо ж впевненості у такій можливості немає, можна вибрати сучасний високотехнологічний опалювальний котел, у топці якого поєднується 80% високоефективного спалювання палива і 20% традиційного. Сучасні комбіновані котли забезпечують якісне спалювання не тільки дров, але й відходів дерев, торфу, вугілля або будь-якої їх суміші вологістю до 50%.

Комбінований котел оснащений завантажувальною камерою дуже великого об'єму та здатний спалювати 80% палива в режимі піролізу, а 20% - у режимі звичайного твердопаливного котла.

За інших рівних умов рекомендується вибирати котел, об'єм завантажувальної камери якої здатний вмістити дрова завдовжки до 65 см. Причому обидві камери повинні бути покриті якісним керамобетоном: він забезпечує оптимальну температуру всередині апарату, якісне спалювання палива та захищає стінки від прогоряння. Хороший котел повинен забезпечувати тривалість горіння палива до 10 годин і служити не менше 20 років.

Перелік переваг та недоліків

На завершення наведемо незаперечні «плюси» газогенераторних опалювальних апаратів та «мінуси», від яких поки що не вільний піролізний котел - відгуки користувачів.

Отже, переваги:

Прості в обслуговуванні та за відсутності магістрального газопостачання залишаються оптимальним варіантомопалення.
Зручність завантаження: один раз на 10-15 годин, тобто в порівнянні з традиційними котлами на твердому паливі вдвічі рідше.
Висока екологічність: паливо згоряє практично повністю, димові гази майже не містять токсичних продуктів горіння, а в процесі роботи газогенератора концентрація СО 2 у 3 рази нижча, ніж відповідний показник звичайного твердопаливного котла.
Незначна кількість золи в топці та всередині димоходу після завершення роботи полегшує чищення та подальше заправлення газогенератора.
Дуже висока швидкість нагрівання теплоносія, води або повітря до комфортної температури 60°С.

Недоліки:

Висока вартість газогенераторних котлів: в 1,5-« рази дорожче за традиційні твердопаливні аналоги.
Всі моделі піролізних опалювальних апаратів – одноконтурні агрегати, що не нагрівають воду для побутових потреб.
Занадто вимогливі до палива: не працюють на паливі підвищеної вологості.
Не здатні працювати в повному автоматичному режимі: завантаження палива необхідно проводити вручну.

Відео про правила експлуатації піролізних систем

І все ж висока екологічність, ефективність та економічність, що досягаються завдяки повному спалюванню палива та мізерним тепловтратам, сповна компенсують недоліки піролізних газогенераторних котлів і коло їх шанувальників неухильно шириться.

Довгі роки тверде паливо (газ, дрова тощо) здавало свої позиції рідкому паливу та газу. Пов'язано це з тим, що спалювання твердого палива найменш ефективно – надто багато енергії йде на розрив зв'язків між молекулами, які у твердому тілі завжди міцніші, ніж у рідині чи газі. Здавалося, ще трохи, і місце твердого палива залишиться тільки у спогадах про стародавні осередки та архаїчні паровози. Проте, списувати тверде паливо з рахунків поки що рано, підвищити ефективність його спалювання дозволяє піролізний котел тривалого горіння.

Що таке піроліз

Ще в середні віки люди зрозуміли, що спалювати дрова – не самий кращий спосібвивільнення накопиченої у деревині енергії сонця. Набагато ефективнішим виявилося спалювання деревного вугілля, і по всій Європі задимили багаття вугільників. Вугільники, популярні герої європейських казок, знайомі кожному читачеві братів Грімм, не знали, що технологія, за допомогою якої випалювали деревне вугілля, в майбутньому отримає назву піроліз.

Піроліз – процес розпаду органічних речовин під впливом високих температур. Щоб термічний розпад не перетворився на звичайне спалювання, до матеріалу, який піддається піролізу, штучно обмежують доступ кисню. У давнину при цьому застосовували вугільні ями. Серйозним недоліком такого способу є те, що енергія, що виділяється при випалюванні вугілля з дерева (так зване первинне горіння), губилася марно. Повністю використовувати енергію піролізу допомагають спеціальні пристрої, удостоєні безліччю позитивних відгуків - газогенератори або твердопаливні піролізні котли.

Пристрій та принцип роботи котла

Камера первинного спалювання або піролізна камера нагадує своїм пристроєм топку звичайної печі. Тверде паливо (дрова, тирса, деревні або торф'яні брикети, пелетні гранули) поміщається через завантажувальне вікно на масивну вогнетривку решітку – колосник, що забезпечує приплив до палива повітря, який називають первинним.

Паливо підпалюють і чекають, поки весь обсяг палива буде охоплено полум'ям. Це називається виходом газогенераторного казана на режим. Саме з цього моменту і починаються відмінності від звичайних печей та котлів або, як їх ще називають, печей та котлів прямого спалювання. Після виходу котла на режим доступу первинного повітря значно обмежують, внаслідок чого горіння практично припиняється. Продовжує горіти лише частина палива. Виділеного ним тепла вистачає для розкладання решти палива з виділенням піролізного газу – суміші летких органічних речовин.

Піролізний газ примусово, рідше самопливом потрапляє у вторинну камеру – камеру згоряння або камеру допалювання, в яку здійснюється подача достатньої кількостіповітря, яке називають вторинним. Від контакту з киснем нагрітий до високих температур (більше 300 градусів за Цельсієм) газ моментально спалахує і горить з виділенням великої кількості тепла. Відбувається виконання головної функції котла – нагрівання теплоносія.

Детально принцип роботи піролізного казана показаний на відео.

Переваги газогенераторних котлів

Газогенераторні твердопаливні котли мають цілу низку переваг перед котлами прямого горіння.

У піролізних котлах паливо згоряє майже повністю, завдяки чому не потрібні регулярні роботи з очищення котла від сажі.

Але головна вигода від повного згоряння не в цьому. Усім відомо, яким смердючим та їдким буває дим від горіння відходів виробництва. Насправді продукт горіння будь-якої органіки – вуглекислий газ та звичайна вода. Нешкідливі речовини без кольору та запаху. Небезпеку представляє органіка «недогоріла» - різні токсичні та погано пахнуть речовини, що утворюються в процесі розпаду органічних відходів, що потрапляють в атмосферу разом із димом. За рахунок повного згоряння палива виділення відходів органіки піролізними котлами зведено до мінімуму.

По-перше, це робить газогенератори набагато екологічнішими, ніж котли прямого горіння, по-друге, дозволяє використовувати для піролізу не тільки спеціалізоване паливо, а й відходи швейного, шкіряного, кушнірського і т.п. виробництва. Таким чином, досягається подвійний ефект: відходи приносять користь, беручи участь у нагріванні теплоносія в котлі, і одночасно вирішується питання нешкідливої утилізації відходів на місці, без вивезення їх на полігон, що потребувало б додаткових витрат.

Більш ефективне використання палива дає можливість котлу працювати на одній закладці пального тривалий час- 12 годин і більше (проти 4-5 годин у котлів прямого горіння). Зрозуміло, це сприяє значній економії коштів.

Через специфіку твердого палива, зокрема нерівномірності горіння, робота твердопаливних приладів завжди гірше піддавалася регулюванню та управлінню, ніж робота печей та котлів на рідкому чи газоподібному паливі. Принцип піролізу вирішує і цю проблему, тому що основний процес горіння відбувається в камері допалювання, де горить піролізний газ. Це дає можливість зробити роботу піролізних котлів повністю керованим і таким, що піддається автоматизації.

Недоліки газогенераторних котлів

Якщо ви вирішили купити газогенераторний котел, вам, звичайно, необхідно дізнатися і про його недоліки.

Використання котлів у побуті

Ідеальними умовами для піролізного котла є столярне виробництво, відходи якого просто ідеальне паливо для газогенератора. Але що робити, якщо ви збираєтеся встановити піролізний котел для опалення приватного будинку і не бажаєте при цьому обладнати дров'яний сарай або возитися з сушінням дров із відкритої чорниці? У такому разі ваш вибір – пелетний казан.

Пелетний газогенераторний котел – це водогрійний агрегат, який використовує як паливо горючі гранули – пелети. Пелетні гранули виготовляють із перемелених та пресованих відходів столярного виробництва (стружки, тирси, кори, сучків), олійного виробництва (соняшникового лушпиння), торфу, кизяку (сушеного гною). У чому перевага гранульованого твердого палива?

пелетні гранули набагато зручніше зберігати та складувати, ніж дрова
гранульоване паливо готове до негайного застосування, не вимагає колки та сушіння.
для піролізу пелетного палива досить невелика первинна камера.
стандартний розмір пелетних гранул дозволяє повністю автоматизувати процес подачі палива.

Комбінація газогенератора з бойлером непрямого нагріву дозволить використовувати побутовий піролізний котел не тільки для опалення, але й гарячого водопостачання.

Компактні побутові пелетні котли займають трохи місця в будинку і не вимагають виконання складних процедур запуску та експлуатації, оскільки мають високий рівень автоматизації. Зручність побутових піролізних казанів підтверджується численними позитивними відгуками.

Якісний газогенератор за умови дотримання умов експлуатації послужить вам довгі роки і дозволить заощадити значні кошти.