Сегодня дровяное отопление все больше конкурирует с торфяным. Это топливо выпускается в виде прессованных брикетов. Он стоит намного дешевле угля, и его намного легче загружать.
Пиролизные котлы отопления: принцип работы и виды котлов длительного горения
Проходят годы, наука и техника развиваются, а твердое топливо по-прежнему востребовано. Сжигание дров в традиционной плите или печи не очень эффективно, но пиролизные котлы изменили ситуацию — эти приборы высокоэффективны и относительно просты в использовании.
Думаю, вы согласитесь, что это довольно важный аргумент в пользу автономной системы отопления. Если вы ищете эффективный котел для своего дома, присмотритесь к пиролизным котлам.
Мы расскажем, как установить и эксплуатировать котел постоянного горения, каковы его технические и функциональные особенности, а также представим вам обзор наиболее важных моделей отечественных и зарубежных производителей.
- Что такое пиролиз
- Устройство и работа пиролизного котла
- Котлы верхнего горения
- Особенности эксплуатации газогенераторных котлов
- Обзор популярных моделей
- Выводы и полезное видео по теме
Что такое пиролиз
Дрова — это, вероятно, первый вид топлива в истории человечества. Почти все знают, как быстро он сгорает на открытом воздухе и что при этом выделяется не так много тепла. Однако ситуация в корне меняется, когда для процесса горения создаются другие условия.
Пиролизное сжигание происходит в закрытых камерах. В него подается древесина или аналогичное твердое топливо, такое как пеллеты, опилки, древесные отходы и т.д..
Топливо воспламеняется, а затем количество воздуха, поступающего в камеру, уменьшается.
К пиролизным котлам относятся все твердотопливные теплогенераторы с длительным временем сгорания, перерабатывающие твердое топливо.
Значительная часть тепловой энергии котла длительного горения поступает от сжигания пиролизных газов.
В пиролизном котле сложные химические соединения расщепляются на более простые компоненты при высокой температуре без использования химических веществ.
В результате термической обработки топливо превращается в газ, который легче и проще горит. Поэтому пиролизные котлы относятся к категории газогенераторов.
В пиролизной установке большое количество тепловой энергии выделяется непрерывно, и извлекается только необходимое количество.
Тот, кто хочет самостоятельно построить пиролизный котел, должен помнить, что из-за непрерывных процессов горения при высоких температурах при изготовлении топки требуется жаропрочная футеровка.
В зависимости от системы сгорания пиролизные котлы делятся на котлы с естественным и циркулирующим воздухом. Естественный тип дешевле, но менее эффективен, чем тип с принудительным сжиганием, который оснащен компрессором.
Пирокотлы делятся на одноконтурные и двухконтурные в зависимости от особенностей системы. Первые предназначены только для отопления, вторые — для отопления и производства горячей воды.
Функционирование и эффективность пиролизного котла
Хорошо известно, что при горении происходят окислительные процессы, в которых атмосферный кислород является одним из главных участников. Если кислорода недостаточно, реакция замедляется, и древесина горит медленно. В ходе процесса выделяется тепловая энергия, зола и горючие газы.
Процесс пиролиза еще не завершен. Газ, образующийся при сгорании первичного топлива, смешивается с воздушной массой и также сгорает. В результате выход тепловой энергии значительно выше, чем при использовании обычных теплогенераторов.
Поэтому пиролизные котлы показывают очень хорошие результаты по сравнению со своими «собратьями», работающими на чистом твердом топливе, и часто предлагают потенциал для значительной экономии затрат на отопление.
Преимуществом этого типа отопительной техники является то, что принцип работы и конструкция относительно просты. Количество воздуха, поступающего в камеры сгорания, регулируется простым механическим регулятором. Простая конструкция обеспечивает надежность прибора, и сбои в работе пиролизных котлов случаются нечасто.
Эта диаграмма иллюстрирует все стадии процесса сжигания пиролиза. Температура внутри устройства может достигать 1200 °C (+).
Еще одним преимуществом котлов деления является длительное время горения. При полной загрузке топлива процесс может продолжаться в течение нескольких часов, иногда даже более суток, т.е. нет необходимости постоянно накапливать дрова в печи, как это происходит при открытом горении.
Устройство и работа пиролизного котла
Камера сгорания пиролизного котла разделена на две секции. В первой камере сжигается древесина, а во второй происходит вторичное сгорание смеси пиролизных газов и воздуха. Первая камера отделена от второй колосниковой решеткой, на которую помещается топливо.
Воздух обычно нагнетается с помощью небольшого вентилятора. В небольших моделях для создания тяги иногда используется дымоходный насос.
На этой схеме показана схема напольного пиролизного котла. Древесина горит медленно при недостатке кислорода и выделяет горючие газы (+)
Наличие принудительной вентиляции можно считать главным отличием пиролизного котла от классической твердотопливной модели. Корпус прибора состоит из двух частей, которые вставляются друг в друга. Пространство между стенками заполняется теплоносителем, который традиционно заменяется водой.
Сначала топливо загружается в первый отсек камеры сгорания пиролизного котла, затем включается вентилятор и происходит воспламенение топлива. Образовавшиеся продукты сгорания поступают во вторую камеру, смешиваются с воздухом и сгорают.
Температура горения может достигать 1200°C. Вода во внешнем теплообменнике нагревается и циркулирует по системе отопления дома. Продукты сгорания отводятся через дымоход.
Принцип горения пиролиза обуславливает относительно высокую стоимость. Обычный твердотопливный котел стоит значительно дешевле. Однако в котлах длительного горения древесина сгорает почти полностью, чего нельзя сказать о классических котлах.
К древесине для щепового котла предъявляются определенные требования по размеру и содержанию влаги. Подробную информацию можно найти в инструкции по применению от производителя.
При выборе пиролизного котла следует учитывать, что недорогие модели с низкой мощностью обычно предназначены только для дров. Более дорогие модификации способны работать с различными видами топлива.
Также необходимо загружать прибор топливом по максимуму; уменьшение загрузки приведет к повышенному образованию золы и сажи, а также негативно скажется на работе всего прибора.
Что подразумевается под названием пиролиз
Пиролиз — образование топливного газа и его последующее сжигание — происходит во всех твердотопливных котлах в большей или меньшей степени. Такой же процесс происходит и в обычной кухонной плите — при сгорании древесины или угля в какой-то момент возникает нехватка кислорода, образуется угарный газ СО, который затем находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, преобразуя яд в обычный углекислый газ — СО2.
В 1950-х годах была экспериментально разработана конструкция котла, в котором топливо сначала раскаляется в отсутствие кислорода, а затем образующийся СО сжигается во второй камере сгорания. Однако эти идеи не были реализованы, поскольку не имели преимуществ, но имели существенные недостатки и были дорогостоящими.
Теперь в рекламе ядовитый угарный газ CO называют «древесным газом».
Схема, особенности работы
Во-вторых, в 2000-х годах, когда у среднего производителя было достаточно производственных мощностей и материалов, началось производство внутри страны. Ложная реклама вызвала интерес потребителей — продажи и прибыль увеличились.
Система пиролизного котла обычная — в большой камере сначала сжигается древесина, затем автоматически отключается воздух, а если воздуха не хватает, то древесина горит долго. Образовавшийся угарный газ и большое количество частиц золы — чистого углерода С — смешиваются с нагретым воздухом во второй камере сгорания и сжигаются.
В этой горелке всегда видно красноватое пламя — прямой признак реакции с углеродом.
Особенность конструкции
Особенностью конструкции пиролизного котла является наличие вентилятора мощностью 50 — 100 Вт и подача принудительного воздуха. Движение воздуха также происходит в первичной камере между бревнами, вызванное завихрением (разбавлением) в области подающего сопла.
Наличие датчиков и автоматики управления, обеспечивающих рабочие режимы. Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.
Главное конструктивное отличие — большая загрузка дров и наличие вокруг нее всей «упаковки» автоматики, форсунок, камер сгорания.
Насколько технология пиролиза эффективнее прямого сжигания
В котлах с прямым нагревом КПД редко превышает 75-80%, и это даже в идеальных условиях при сжигании качественного топлива. Например, 1 кг древесины с влажностью 20% может обеспечить тепловую энергию 3,9*0,75 = 2,925 кВт (удельная теплотворная способность древесины составляет 3,9 кВт/кг). Уголь с содержанием влаги 10 % обеспечивает 7,5*0,75 = 5,625 кВт (удельная теплотворная способность угля составляет 7,5 кВт/кг).
При использовании технологии пиролизного сжигания сегодня КПД часто достигает 92 %, и установка производит продукцию из того же топлива:
- 1 кг древесины – 3,9*0,92 = 3,588 кВт ( +22,7% );
- 1 кг каменного угля – 7,5*0,92 = 6,9 кВт ( +22,7% ).
Значительная разница показывает, сколько тепла теряется при выбросе, а не при сгорании рассматриваемых газов (поэтому при разнице в КПД результаты получаются разными).
Использование эффективного контроля горения при пиролизе может значительно увеличить время работы котла при сохранении той же температуры жидкости, что еще больше улучшает накопление тепловой энергии. Температура сгорания пиролизного газа выше, чем при классическом методе, поэтому котел достигает заданной температуры гораздо быстрее.
Как и какой уголь лучше всего подходит для отопления твердотопливного котла в доме?
Отзывы о бытовых газогенераторных котлах: преимущества и недостатки
Глобальная озабоченность проблемой загрязнения окружающей среды укрепила позиции пиролизных котлов на рынке отопительных систем длительного горения. Согласно процедурам эксплуатации и отзывам операторов, при правильной работе котлов этого типа в атмосферу выбрасывается незначительное количество углекислого газа или пара. При сжигании ископаемого топлива из дымохода такой установки образуется минимальное количество несгоревшего материала без дыма, запаха или цвета. Последствия также проявляются в выбросах в котельной, например, во время заправки, и, прежде всего, в загрязнении самого котла и частоте его очистки.
| Преимущества | Недостатки |
| За счет дожигания пиролизных газов КПД может достигать 95%. | Стоимость оборудования выше в 1,5-2 раза, хотя и относительно быстро окупается |
| Увеличенная загрузочная камера позволяет дольше работать с одной закладки (в 1,5-3 раза), чем у обычных агрегатов | Высокие затраты на подготовку топлива по влажности. Она не должна превышать 20%, иначе процесс пиролиза не состоится |
| Выгорание топлива почти без остатков и конструкция камер сгорания делает чистку и техобслуживание реже и легче. | Большинство промышленных и бытовых агрегатов с высокой автоматизацией используют вентиляторы поддува и дымососы, что делает их зависимыми от электроснабжения |
| Высокие температуры предполагают устройство теплообменника из жаропрочных сталей, что дает возможность быстрее обогревать здание | При низкой температуре теплоносителя в обратной трубе, котел может потухнуть, необходимо подмешивание горячей воды через трехходовой клапан или байпас. |
| Выбросы продуктов горения минимальны | Габаритные размеры и вес существенно выше, чем у котлов других видов |
| Агрегаты могут работать на любом органическим топливе без существенной переделки, но с разной эффективностью | При малых нагрузках (менее 50%) сложно получить стабильное горение |
| Высокий КПД предполагает экономичный расход топлива и снижает расходы на него | |
| Высокий уровень автоматизации работы котла позволяет реже контролировать процесс горения |
Как выбрать пиролизный котел
Выбор конкретной модели и марки при окончательном подборе газового прибора зависит от предпочтений и бюджета пользователя. Однако описанные ниже характеристики следует использовать для первоначальной оценки.
Расположение камеры дожига
Расположение камеры сгорания пиролизного газа не меняет принципа работы, но конструкция агрегата приобретает свои особенности.
Верхняя камера дожига, расположенная над камерой наполнения и сгорания, может работать без принудительной вентиляции. Котлы с такой компоновкой больше подходят для островной эксплуатации без электричества или воздуходувки. Газ поднимается в камере сгорания под действием естественного градиента давления. Однако часть дымовых газов уходит в атмосферу вместе с несгоревшими остатками топлива. КПД таких котлов несколько ниже, но зола, попавшая в камеру сгорания, может быть удалена при следующей загрузке.
Большинство современных твердотопливных крекинговых котлов оснащены камерой сгорания в нижней части. Горящие пиролизные газы вынуждены проходить через весь сложный путь теплообменника и высвобождать всю тепловую энергию, которую они могут предоставить. КПД этих котлов достигает 92 % и даже больше в некоторых моделях известных производителей. Остатки сгорания из загрузочной камеры и камеры сгорания, которые измельчаются в нижней камере, мешают. Это усложняет процесс технического обслуживания.
Топливо
Выбор топлива для твердотопливной системы основывается на наиболее распространенном в регионе виде. Это обеспечивает приемлемую цену и бесперебойные поставки. Для пиролизных котлов длительного горения большое значение имеет характер сырья, например, время горения. Предпочтительным топливом для этих котлов является топливо с приблизительным временем накаливания:
- каменный уголь – до 15 часов;
- бурый уголь – до 11 часов;
- дрова – до 10 часов.
Однако важно изучить информацию о видах топлива, с которыми может работать котел, поскольку не все модели предназначены для сжигания угля. Другие виды твердого топлива (опилки, щепа, торф) также не могут быть предусмотрены производителем, но они также сгорают быстрее и требуют более частой заправки.
Пиролиз как процесс очень чувствителен к содержанию влаги в сырье. Если он превышает 20 %, значительная часть энергии расходуется на сушку, эффективность низкая и амортизация значительных первоначальных затрат на установку становится проблематичной. Лучшим топливом для большинства котлов является древесина лиственных пород с содержанием влаги не более 10%.
Естественная или принудительная тяга
Для управления процессом горения в пиролизном котле необходимо регулировать подачу кислорода в камеру сгорания или нижнюю камеру сгорания пиролизных газов и прогонять продукты сгорания через различные змеевики современного теплообменника. Высота дымохода становится нереальной для организации такого потока. По этой причине высокотехнологичные котлы оснащены воздуходувками, вытяжками дымовых газов и рядом датчиков обратной связи для анализа процесса компьютером, управляющим всей системой отопления. Такая автоматизация делает установки энергонезависимыми и дорогостоящими. Стоимость такого устройства высока, но высокая эффективность, экономичность и комфорт потребителя требуют этих усилий.
Виды и особенности работы
В отличие от обычных котлов, пиролизные котлы имеют две камеры сгорания вместо одной. Они делятся на два типа: нижняя камера сгорания и верхняя камера сгорания.
Котел нижнего горения
В верхнюю камеру сгорания заливается топливо, воспламеняется и включается вентилятор, который смешивает продукты сгорания с воздухом и распределяет их во вторую камеру. Он расположен под верхней камерой и отделен от нее решеткой. Основное горение происходит в этой камере, температура которой превышает 1000 градусов, в то время как в загрузочной камере она значительно ниже — 500-600 градусов.
Чтобы предотвратить быстрое сгорание древесины, подача воздуха ограничивается механической заслонкой. Камера сгорания должна быть заполнена до верха, так как при слишком низкой загрузке пиролизные плиты работают неэффективно, а сгорание топлива приводит к образованию сажи и золы.
К вашему сведению! Если древесина влажная, испарение влаги приведет к образованию сажи и смолы на внутренних стенках печи, что снизит теплоотдачу и приведет к тому, что огонь погаснет. Качество топлива можно определить по цвету пламени — оно должно быть светло-желто-белым, а не красно-оранжевым.
В этих котлах теплоноситель находится в пространстве между двойными стенками корпуса — так называемом внешнем теплообменнике. Высокая температура горения и большая площадь поверхности теплообменника обеспечивают быстрый нагрев воды и хорошую циркуляцию в системе.
В этих котлах нет зольника, так как большая часть продуктов сгорания выводится наружу через дымоход, оставляя лишь небольшое количество мелкой золы в нижней камере.
Котел верхнего горения
Дровяной водогрейный котел с верхней камерой сгорания имеет другую конструкцию. Обычно он имеет цилиндрическую форму, а его камеры разделены не решеткой, а подвижной трубой подачи воздуха с диском.
- Перед загрузкой топлива подвижный элемент с помощью расположенного снаружи троса поднимается вверх.
- Дрова загружаются через дверцу и разжигаются.
- Диск опускают прямо на дрова и нагнетают в камеру сжигания воздух.
- При медленном сгорании топлива его уровень в камере понижается, изменяя и положение распределителя воздуха.
- Горючие газы устремляются вверх и, огибая диск, попадают в верхнюю камеру, в которой смешиваются с воздухом и сгорают.
- Интенсивность поступления газов в верхнюю камеру контролируется автоматическим регулятором тяги, определяющим температуру воды в теплообменнике.
Такие пиролизные котлы с длительным временем горения и циркуляцией воды встречаются реже, чем те, в которых камера сгорания газа находится внизу. Это связано с тем, что подвижный воздухораспределительный элемент с поддоном необходимо регулярно заменять. Он постоянно подвергается воздействию горячих газов и пламени и поэтому обгорает.
С другой стороны, можно закладывать топливо или сжигать бытовые отходы, не дожидаясь, пока пройдет основная печь. Все, что вам нужно сделать, это поднять лоток выше уровня двери.
Особенности растопки
Как только вы узнаете, что такое пиролизный котел и как он работает, вам нужно научиться правильно его нагревать. Особенно в первый раз или после длительного периода бездействия. Холодный камин следует предварительно разогреть, предварительно зажегши мелкие дрова на дне и дав им тщательно прогореть при открытой струе. Добавляйте щепки и мелкие поленья, пока камин не разгорится и не появятся раскаленные угли для розжига основной топки.
Загрузите камин и дайте дровам хорошо прогореть, затем закройте заслонку и уменьшите ток.
Видео описание
В следующем видеоролике показано, как запустить дровяной котел:
При правильной работе дым практически не виден, так как топливо сгорает почти полностью. Еще одним важным преимуществом пиролизных печей является то, что они уменьшают количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу через дымоход.
Устройство и схема работы пиролизного дровяного котла
Пиролизные котлы на дровах имеют простую конструкцию, предназначенную для одновременного накопления тепла от сжигаемого топлива и от сгорания образующегося газа. Этот процесс называется пиролизом.
Принцип работы дровяных пиролизных котлов для бытового отопления заключается в следующем:
-
В печной камере требуется температура более 550 °C. После этого подача воздуха ограничивается, что приводит к окислению твердого топлива и увеличению выбросов СО. Поскольку древесина не горит, а тлеет, пиролизные котлы иногда также называют «котлами длительного горения».
На этом принципе работает каждый дровяной пиролизный котел для бытового использования с водяным контуром. Разница заключается в особенностях эксплуатации и конструкции.
Кроме того, пиролизные аппараты можно классифицировать по следующим признакам:
-
Тип теплообменника — наиболее распространены модели, в которых используется стальной теплообменник. Наиболее распространенными типами котлов являются. Первоначальная стоимость котла дешевле, а вес конструкции меньше. Чугунный теплообменник значительно увеличивает вес изделия и его стоимость. Чугунное решение увеличивает срок службы котла и теплотехнические свойства установки.
Процесс пиролиза может быть запущен только при определенных условиях: высокая температура в камере печи, ограниченное поступление кислорода. Содержание влаги в древесине также предписано и не должно превышать 20 %.
Как правильно топить пиролизный отопительный котел дровами
С помощью пиролизного котла можно увеличить время работы с одной партией, повысить энергоэффективность установки и производство тепла. Кроме того, такая конструкция помогает экономить дрова, так как при сжигании газа выделяется большее количество тепловой энергии, чем в обычных котлах.
Однако все эти преимущества возможны только в том случае, если вы научитесь правильно обогревать свой теплогенератор. Есть несколько простых правил:
-
Чтобы древесина при растопке не попадала в пиролизный котел сверху, длина поленьев должна быть на несколько сантиметров меньше размеров камеры сгорания.
После нескольких самостоятельных растопок работа котла уже не кажется сложной.
При первом включении котла в помещении может появиться неприятный запах из-за отвердевания краски.
Какие дрова лучше
Котлы работают с максимальной эффективностью только в том случае, если используемое топливо соответствует определенным требованиям, указанным в инструкции по эксплуатации:
-
Лучше всего отапливать древесиной твердых пород. Лучше всего использовать древесину ольхи, дуба, акации или бука. Не рекомендуется использовать древесину хвойных пород. Высокое содержание смол в продуктах сгорания часто вызывает проблемы при эксплуатации каменки. Это может даже привести к повреждению прибора.
Пиролизные котлы лучше всего работают с сухой древесиной лиственных пород. Путем естественной сушки древесины можно добиться определенного содержания влаги.
Как хранить и сушить дрова
Средний расход дров в частном домохозяйстве за отопительный сезон составляет 6-10 м³. В связи с этим возникает вопрос о том, как правильно хранить и сушить такое количество топлива. Для этого существует несколько основных рекомендаций:
-
Необходимо отдельное помещение для хранения дров. Запрещается хранить его в котельной. Оптимальным вариантом является сухое смежное помещение. Хранение можно осуществлять на открытом воздухе, переоборудовав для этой цели крытый навес или сарай.
Частота загрузки и продолжительность работы зависят от качества дров. Хорошо просушенное топливо дает больше тепла и обеспечивает подходящие условия для начала процесса пиролиза.
Как выбрать пиролизный котел отопления на дровах
При выборе пиролизного оборудования важно обратить внимание на следующее:
Кроме того, важно покупать продукцию только проверенных производителей. Проанализировав статистические отчеты, очевидно, что наиболее популярными остаются следующие производители:
-
Российские — модели, которые популярны благодаря своему неприхотливому отношению к качеству и виду топлива. Два котла «Буржуй-К» и «ZOTA» имеют наилучшие теплотехнические характеристики. Первые являются энергонезависимыми, вторые работают без электричества.
Еще несколько лет назад отечественный рынок отопительного оборудования предлагал модели от 4-5 производителей, что существенно ограничивало выбор. Сегодня среди десятков модификаций, предлагаемых отечественными и зарубежными компаниями, можно найти дровяные пиролизные котлы.
Отзывы о работе пиролизных дровяных котлов
Если проанализировать имеющиеся отзывы покупателей, то становится ясно, что все негативные отзывы в основном связаны с элементарной невозможностью правильной эксплуатации твердотопливного котла.
Наиболее распространенными жалобами являются:
-
Древесина быстро сгорает.
Прежде чем совершить покупку, стоит разобраться, почему возникают такие жалобы.
Какой расход дров в пиролизном котле
Количество дров, необходимых для пиролизного котла, зависит от его мощности, объема топки и других факторов. Производители предоставляют подробную информацию в технической документации. В частности, там указывается фактическое потребление дров.
Что влияет на возникновение чрезмерного потребления?
-
Высокая влажность топлива — котел работает и с влажной древесиной, но не может переключиться в режим пиролиза. Без дожигания газа расход топлива еще выше, чем при использовании обычной плиты.
При эксплуатации пиролизного котла необходимо точно следовать инструкциям производителя, содержащимся в технической документации.
Как долго проработает котел на одной закладке
Немецкая и чешская модели имеют наибольшую продолжительность непрерывного горения загрузки дров. Некоторые котлы с верхней горелкой могут работать до нескольких дней. Однако среднее время горения составляет от 8 до 12 часов.
Наиболее экономичные пиролизные котлы на дровах используют систему автоматизации: регулятор, который управляет подачей воздуха и выходом дымовых газов. Энергопотребление этих моделей минимально и не превышает стоимость обычной лампы.
Время автономной работы может повлиять на правильность укладки дров. Это особенно актуально для котлов с верхней загрузкой. Длина поленьев должна быть на несколько сантиметров меньше длины камина, чтобы дрова не прилипали к камину.
Что лучше – пиролизный или обычный котел на дровах
Пиролизный котел отличается от обычного дровяного котла только наличием второй камеры сгорания. Конструкция второй камеры сгорания увеличивает производственные затраты. В результате пиролизная установка обходится примерно на 80-100% дороже. Поэтому целесообразность его приобретения часто ставится под сомнение.
