Обзор дровяных газогенераторных котлов и их особенности

Газогенераторные котлы — один из видов твердотопливных, обычно водогрейных устройств. Суть его работы состоит в том, что топливо и летучие вещества в нем сгорают по отдельности. Другими словами, происходит пиролиз твердого топлива, поэтому котлы называют еще пиролизными. Особенно это нагревательное оборудование эффективно при работе на дровах, древесных брикетах, буром и некоторых фракциях каменного угля.

Устройство агрегата

Конструкция газогенераторного котла представляет собой печь с двумя камерами, которые разделены чугунными решетками. Первая камера предназначена для пиролиза дров, а вторая — для сжигания выделяемого газа. В некоторых конструкциях газовые камеры соединены с кухонными плитами. Основными деталями такого устройства являются:

• форсунка;
• вентилятор;
• контроллеры;
• воздуховодные каналы;
• водяные патрубки;
• дымоход.

Кроме этого, для обеспечения безопасной эксплуатации котлового оборудования в конструкции находятся: предохранительные клапаны, датчики измерения давления, регуляторы подачи воздуха. Общий контроль и регулировка эксплуатационного процесса проводится с помощью электронного блока управления. Некоторые модели котлов обладают дистанционным управлением.

Правила выбора топлива

В процессе сгорания любого твердого топлива происходит выделение монооксида углерода. Из опыта использования газогенераторов доказано, что выделение этого газа в особо больших количествах происходит при сжигании древесины.

Отсюда и вывод, что лучше всего топить этот агрегат дровами. В современных котлах их разжигание и дальнейший процесс горения полностью автоматизирован. При этом к такому топливу предъявляются некоторые требования.

Влажность используемой древесины не должна превышать 20%, иначе ее придется предварительно просушивать. При этом стоить выбирать только наиболее твердые виды древесины: бук, дуб, акация. Нельзя использовать уголь в тех моделях, где такой вариант не предусмотрен, так как возможен выход агрегата из строя.

Принцип работы оборудования

Во время горения твердое топливо начинает выделять газ, который и продолжает поддерживать этот процесс. Дровяные газогенераторные котлы устроены так, что в них невозможно быстрое сжигание как в обычных печах. Происходит это потому, что угарный газ сгорает в отдельной камере. Таким образом, весь процесс делится на несколько стадий:

1. Сначала твердое топливо проходит процесс сушки в специальном отделе котла газогенератора.
2. Далее дрова горят в топке при температурном диапазоне от 200 до 850°C. Кислород при этом процессе практически не поступает в топку.
3. Выделяемый газ сгорает в специальной камере при помощи горелок.

В итоге происходит разделение топлива на две составляющие: твердую фракцию и газообразное вещество. Удаление этих частей из котла происходит обособленно, причем при контактировании газа и углерода во время горения происходит очищение дыма от вредных веществ.

Популярные модели

В настоящее время газогенераторные котлы на дровах и другом твердом топливе широко представлены на рынке оборудования для отопления помещений. Отличаются они друг от друга как конструктивно, так и по стоимости. Среди них стоит отметить следующие модели:

1. OPOP ECOMAX 30 — экономичные котлы от чешских производителей. Наличие электронного блока позволяет осуществлять управление двумя циркуляционными насосами, термостатом и вентилятором. Коэффициент производительности агрегата достигает около 90%.
2. Viadrus Hercules U32 — корпус этого агрегата выполнен из чугуна. Работа котла осуществляется на дровах, угле и не зависит от наличия электроэнергии. В его конструкции отсутствует вентилятор, подача воздуха осуществляется естественным путем.
3. ATMOS DC — стальной котел, работающий на дровах. Наличие вытяжного вентилятора позволяет производить сбор золы практически без пыли. Некоторые разновидности этой модели обладают и нагнетающим воздух вентилятором.
4. Бастион М-КСТ-15П — энергонезависимый котел от российских производителей. Обладает большой емкостью, что позволяет теплоносителю циркулировать по системе за счет инерции. В такой системе отопления не нужны циркуляционные насосы.

А также популярными и недорогими считаются следующие модели: Диво-10, Буржуй-К СТАНДАРТ-20, Wattek PYROTEK 36 и др.

Преимущества и недостатки котлов

Основным преимуществом таких агрегатов является высокая эффективность сгорания твердого топлива. Если сравнивать с простыми печами, работающими на древесине, то при использовании газогенератора обычно коэффициент полезного действия гораздо выше.

Большинство таких установок являются энергонезависимыми устройствами и могут быть установлены на объектах, не снабженных электроэнергией. Такие агрегаты с успехом раньше устанавливали на автомобилях. Кроме того, котлы, не нуждающиеся в электроэнергии, гораздо дешевле стоят.

Для работы этого устройства можно использовать любой вид древесины, даже отходы от ее производства. Еще существенным достоинством такого отопления является то, что котел способен длительное время работать от одной порции твердого топлива.

Такая особенность позволяет облегчить эксплуатацию этих агрегатов. Но все же эти устройства имеют ряд недостатков, основанных в основном на обязательном присутствии человека при их обслуживании.

Особенно это считается важным при выборе таких устройств в сравнении с газовыми агрегатами. Кроме этого, периодически необходимо газогенератор обслуживать, чистить от копоти и сажи, так как продукты распада в них существуют.

Обзор дровяных газогенераторных котлов и их особенности

Газогенераторные котлы — один из видов твердотопливных, обычно водогрейных устройств. Суть его работы состоит в том, что топливо и летучие вещества в нем сгорают по отдельности. Другими словами, происходит пиролиз твердого топлива, поэтому котлы называют еще пиролизными. Особенно это нагревательное оборудование эффективно при работе на дровах, древесных брикетах, буром и некоторых фракциях каменного угля.

Используйте газогенераторные котлы для отопления дома
Читать подробнее: пиролизный котёл длительного горения.

Каким образом и чем топить котел

Из любого твердого топлива во время горения в определенном количестве выделяется монооксид углерода. Особенно много его получается, когда горит древесина.
Именно поэтому в газогенераторный котел, предназначенный для создания комфортной температуры в доме, разумнее подкладывать дрова, а не какое-либо другое топливо.

Чтобы помещения отапливались хорошо, газогенераторным котлом нужно пользоваться правильно:

• открывать воздушную заслонку и разводить огонь посредством лучинки;
• установить режим обычного длительного горения, при котором огонь в котле будет поддерживаться до тех пор, пока температура в топке не поднимется до нужной отметки;
• переводить заслонку в режим, подающий воздух в ограниченном количестве.

В современных дровяных газогенераторных котлах все перечисленные действия выполнять не надо, так как их работа полностью автоматизирована.

Топливо загорается с помощью электрического розжига, автоматический блок контролирует подачу кислорода в топочную камеру и отвод газов, получаемых в результате сжигания дров.

Дровяные газогенераторные котлы необходимо загружать топливом определенного сорта. Лучше всего для этого подходит древесина бука, дуба и акации.

От угля нужно вообще отказаться, так как он негативно сказывается на работоспособности отопительного оборудования.

Для обогрева дома разумнее использовать только качественное топливо, так как в процессе его длительного горения производится больше тепла.

Что касается влажности дров, то на откровенное сыром топливе газогенераторное оборудование функционировать не станет.

То есть древесина будет гореть так, как в обычной печке, и котел не будет работать в режиме газогенерации.

На то, дрова с каким показателем влажности можно класть в газогенераторное оборудование, влияет конструкция самого котла.

Если он имеет боковую загрузку, то в него разрешается загружать только дрова с влажностью не более 20 %. Такое оборудование очень требовательно к качеству древесины.

Дровяные газогенераторные котлы с верхней загрузкой сжигают топливо постепенно. Для этого его укладывают в топку, расположенную вертикально.

Когда нижний слой дров прогорит, они опустятся вниз, будучи подсушенными теплым воздухом. Котлы, в которые топливо загружается через верх, переводятся в режим газогенерации, даже если влажность дров составляет порядка 45 градусов.

Принцип работы

Схема газогенераторного котла, работающей на дровах, имеет в своём строении камеру предварительной газификации. Также в ней монтирована камера сгорания, которая необходима для переработки дров в тепло. Принцип работы этой камеры направлен на продвижение образовавшихся газов через форсунки. Самодельный котёл имеет продолжительность работы не менее 25 часов.

Газогенераторный состоит из двух камер, в первой сгорает топливо. Из-за небольшого количества кислорода, вещества делятся на летучую часть, образовывая древесный газ. Затем дрова остаются догорать во второй камере. Иными словами, принцип работы конструкции устройства позволяет добиться максимального выхода тепла.

Принцип работы газогенераторного котла основан на принудительной тяге. Специально для этого в котлы устанавливается дымосос или вентилятор. После того как топливо достигает самых высоких температур горения, древесина превращается в твёрдую и летучую часть. Котлы осуществляют процесс сгорания не только при максимальных температурах, но и если в нём находится недостаточное количество воздуха.

Принцип работы устройства таков, что как только полученные газы перемещаются через сопло, они смешиваются с вторичным кислородом, а температурные показатели сгорания достигают 1200 градусов. Сразу после того, как газы отдают тепло через теплообменник, они удаляются из камеры наружу, перемещаясь через дымоход.

Подключение и запуск газогенератора на дровах

При установке газогенератора на авто завести машину будет сложнее – это лучше делать на бензине

Необходимо учитывать особенности использования газогенератора на дровах при подключении его к автомобилю. Эксперты не советуют полностью отказываться от бензина, потому что завести двигатель на дровах проблематично. Рекомендуется запускать мотор путем подачи бензина, а уже затем переходить на газ. Переключение на разные виды топлива можно организовать с помощью смесителя, изготовленного по схеме Мезина И.С.

Есть и другие ограничения:

• Размер дров не более 6 см.
• В качестве топлива используется только высушенная древесина, потому что на процесс испарения воды затрачивается дополнительное тепло, пиролизных газов в этом случае образуется меньше.
• Газогенераторный двигатель, работающий на дровах, на 50% теряет в мощности по сравнению с бензиновым.
• Розжиг осуществляется при включенном вентиляторе за 20 минут до отъезда.

Работая на самодельном горючем, двигатель быстрее изнашивается.

Принцип работы

Газогенераторный котел использует в своей работе принцип «пиролиза». Данное оборудование имеет две камеры сгорания, а закладываемое топливо проходит несколько стадий горения:

• Подсушивается в специальной камере.
• В первой камере сгорания топливо медленно тлеет при температуре 200-850 градусов Цельсия без доступа кислорода – пиролиз. В процессе пиролиза из топлива выделяется большое количество «дровяного» газа, который далее поступает во вторую камеру, где успешно сжигается с помощью горелки и наддува большого количества воздуха.
• При этом контур теплоносителя и нагрева воды (в двухконтурных котлах) устроен и смонтирован таким образом, чтобы забирать тепловую энергию от обеих камер сгорания.

Газогенераторный котел может работать не только на древах, но и на любых отходах древесины, а также на брикетах и экогранулах – пеллетах.

Пиролизные газогенераторные твердотопливные котлы имеют следующие преимущества перед другими видами твердотопливного оборудования:

• Высокий Коэффициент Полезного Действия и практически полное отсутствие твердых отходов сгорания.
• Доступность и восполняемость топлива.
• Относительно длительный период работы и возможность закладки большого количества топлива – камеры сгорания пиролизных котлов имеют большую вместимость.

Виды котлов по принципу действия

В зависимости от способа сгорания топлива выделяют четыре типа котлов:

Классический котел прямого горения

(или естественной тяги). Это традиционная и наиболее распространенная конструкция. Главные достоинства: простое устройство, доступная цена, способность работать на любом виде топлива, энергонезависимость. Последний фактор очень важен для сельской местности с плохим качеством электросетей – как правило, для работы котла не надо электричество, а терморегуляция осуществляется с помощью заслонки и механического привода. Принципиальный недостаток один – неполное сжигание топлива. А уже из этого следуют остальные: невысокий по сравнению с другими видами КПД, большой процент твердого остатка продуктов горения, трудоемкое обслуживание и уход. Исходя из этого. такой вид сложно отнести к категории «лучшие твердотопливные котлы для отопления дома».

Схема прямого горения с нижней подачей воздуха и механической тягой «на цепочке» для управления заслонкой

Классический котел с дополнительной тягой.

Есть два варианта устройства. В первом случае воздух «вдувают» в топку, что обеспечивает более полное сгорание топлива. Во втором – котел оборудуют дымососом (вытяжным вентилятором перед дымоходной трубой), который создает разрежение в топочной камере и увеличивает естественную тягу. Достоинства такие же как у котла прямого горения, кроме энергонезависимости. Но «зависимость» от электроэнергии компенсируется повышенным КПД и более высокими показателями мощности при таких же размерах топки и виде топлива.

Котел с дополнительной тягой

Пиролизный (или газогенераторный) котел.

В какой-то мере это следующая ступень развития котла с дополнительной тягой, но меняется сам принцип горения топлива. Функционально котел разделен на две камеры. В первой, при искусственной нехватке воздуха, дрова тлеют, вырабатывая не только тепло, но и пиролизные газы, которые поступают во вторую камеру, где они полностью сгорают в условиях дополнительной подачи воздуха. По уровню КПД эти котлы самые эффективные, но и «капризные». Главный недостаток – строгие требования к стабильному качеству топлива. Если это дрова (а большинство видов моделей пиролизных котлов «настроены» именно на них), то стандартное требование – влажность древесины должна быть не выше 20%. В противном случае снижается генерация пиролизных газов, превращая котел в разряд обычного с принудительной подачей воздуха, что с учетом высокой стоимости оборудования нерентабельно. Помимо эффективности, к достоинству относится длительность сгорания одной закладки – до 12 часов.

Пример практической реализации газогенераторного котла

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу утепления домов. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Котлы длительного горения.

Они появились совсем недавно (можно сказать в начале этого века), но уже отвоевали солидную часть рынка. Процесс горения закладки топлива проходит сверху за счет особой конструкции котла. После сгорания верхнего слоя процесс перемещается вниз, а регулировка мощности и поддержание нужного режима осуществляется автоматикой, управляющей турбиной подачи воздуха в зону горения. Топливо сгорает практически полностью, с минимальным количеством твердых остатков. По эффективности котел почти не уступает газогенераторному, но он не такой требовательный к топливу, а время горения одной закладки может достигать 24 часов и выше. Такое оборудование возглавляет рейтинг твердотопливных котлов длительного горения. Но стоит такое удовольствие недешево.

Время прогорания одной закладки зависит от вида топлива

Отдельно надо сказать о котлах с автоматической подачей топлива в камеру горения. По принципу действия – это традиционные котлы с естественной или принудительной тягой, но благодаря отдельному бункеру для топлива, время работы на одной «заправке» может достигать от нескольких суток до нескольких недель (зависит от объема бункера и площади обогреваемого помещения).

Иногда продавцы характеризуют их как котлы длительного горения, но это не совсем верно. Хотя лотковые и реторные горелки обеспечивают верхнее горение, принцип подачи воздуха происходит традиционным способом – продувкой снизу.

Пеллетные котлы с лотковой горелкой по сути также поддерживают «верхнее» горение топлива с высокой эффективностью теплоотдачи

Котлы с бункером работают либо на пеллетах, либо на каменном угле, измельченным до определенной фракции (обычно не крупнее 25 мм). Есть модели с автоматическим золоудалением, что в сочетании с автоматикой по поддержанию режима работы делает схему отопления частного дома с твердотопливным котлом такой же удобной в пользовании, как и газовую.

В статье по следующей ссылке читайте про котел для отопления частного дома.

Принцип работы

А теперь рассмотрим подробно, как работает газогенераторный котел.

Сначала топливо кладут в камеру сгорания и разжигают. Топливо разгорается, после чего количество подаваемого кислорода уменьшают, чтобы топливо не горело, а тлело.

Из топлива выделяется пиролизный газ, который поднимается в верхнюю часть. Там газ собирается и к нему подводится кислород, нагретый до определенной температуры. Возникает термохимическая реакция окисления с пиролизным газом. Газ под давлением подается в трубку с калиброванными отверстиями и при взаимодействии с кислородом загорается.

При этом сгорает до 90% мелких частиц, содержащиеся в газе, а значит вредные оксиды (углекислый газ) несильно загрязняют окружающую среду. На выходе температура газа не превышает 140-160 градусов по Цельсию. Это значит, что большая часть тепла уходит на обогрев помещений, а не выходит через трубу на улицу.

В среднем одной топки в газогенераторном котле на твердом топливе хватает на 12-13 часов, а обычные печи с прямым горением поддерживают процесс горения не больше 4-6 часов. В самом низу есть поддон, в котором собираются все остатки от сожженного топлива. При необходимости выкинуть остатки можно будет очень легко. Ниже можете посмотреть очень хорошее видео, которое показывает весь цикл работы.

Подводим итоги

Таким образом, газогенераторные котлы на твердом топливе очень удобны и скорее всего это направление будет развиваться, а старые проекты будут уходить в прошлое. Главный плюс это возможность регулировать тепло в доме, а не на глаз добавлять дрова в печку. Так в доме никогда не будет душно или холодно, что особенно хорошо для чувствительных людей и маленьких детей. Новые системы заменят старые, так как их использование более экономично, экологически чисто, КПД становится выше и мощность больше.

Производители оборудования

Выбор сложных технических устройств связан с определенными сложностями. Поэтому лучше доверять технической документации, не забывая при этом о репутации производителя. Исходя их этих параметров, самыми конкурентоспособными на отечественном рынке являются пиролизные котлы газогенераторные следующих торговых марок:

Buderus

Junkers (Германия)

De Dietrich (Франция)

Lamborghini (Италия)

Их выбор не случаен, кроме отличного качества продукции, вся документация составлена с учетом номинальной мощности оборудования.

Поэтому ее изучение позволит потребителю получить правдивые сведения о длительности работы на одной закладке и многих других особенностях функционирования котла.

Чтобы немного сориентировать вас в возможностях данного оборудования, проведем краткий обзор нескольких моделей. Для примера рассмотрим газогенераторные пиролизные аппараты работающие на твердом топливе:

• Logano (Buderus)
• CF 120 CSE (De Dietrich)

Германские котлы представлены модельным рядом с мощностью до 45 кВт для стальных образцов и 36кВт для чугунных. Их КПД достигает 85%.

При этом длительность работы на одной закладке составляет 2 часа. Они оборудованы системой автоматики, включающей в себя индикатор температуры воды, предохранительным ограничителем.

К отличительным чертам относятся длина дров до 680 мм и наличие встроенных охлаждающих теплообменников.

Французские аппараты несколько уступают по мощности, она ограничена 30 кВт. По КПД они также уступают немецким моделям, имея его от 50%. Но вот по длине полена несколько превзошли, у них она может достигать 800 мм.

Как видно из перечисленных характеристик, каждый из них имеет свои достоинства, и выбор зависит только от ваших потребностей.

Как выбирать газогенераторные котлы длительного горения

Для начала необходимо определиться, каким топливом вы располагаете в большей мере – дровами или углем. Если более приемлемым вариантом является уголь, следует остановить выбор на котлах с верхним сгоранием, а если отопление планируется с помощью дров, выгоднее приобрести котел с нижним сгоранием,так как его КПД выше, чем у предыдущего.

Котлы с нижним сгоранием являются наиболее экологически чистыми и экономичными. Это обусловлено наличием в них двух или трех камер сгорания, которые обеспечивают дополнительное сжигание частиц топлива.

Более долговечным является чугунный котел, так как конденсат при горении угля вызывает коррозию стали. Помимо этого, стальные теплообменники быстрее прогорают. Чугунные котлы состоят из секций, что при возможной разгерметизации позволяет просто заменить поврежденную часть (тогда как стальные котлы требуют полной замены); также этот факт обеспечивает удобство транспортировки в разобранном виде (однако следует помнить, что чугунные детали хрупки и чувствительны к ударам).

Если нужен котел, обеспечивающий отопление и и снабжение дома горячей водой, подойдет двухконтурный твердотопливный котел. Принцип его действия заключается в следующем: первый контур (для обогрева помещения) включается при срабатывании теплового датчика; второй (для снабжения горячей водой) активизируется при падении давления.

Если в доме имеется рабочий бойлер, то его можно подключить к отопительному котлу. С одной стороны, это даст большую экономию на источнике тепла, с другой же обеспечит стабильную подачу воды.

Чтобы определиться, какой мощности котел вам нужен, исходите из расчета 1 кВт на каждые 10 кв. м (при высоте стен до 3 м). При этом следует помнить, что сама мощность котла варьируется в зависимости от калорийности топлива и его влажности.

Самостоятельный монтаж

Чтобы самостоятельно установить твердотопливный котел, необходимо учесть несколько правил.

1. Такой котел лучше расположить в отдельном помещении. Это может быть комната внутри дома или в подвале. Для этого подойдет бывшая детская спальня либо любая другая небольшая комната (необходимая площадь – 8-10 квадратных метров), если при строительстве не отведено специальное помещение для отопительных устройств. В самом крайнем случае можно просто перегородить большую комнату пополам (перегородку желательно сделать кирпичной, а не применять гипсокартон), сделав один или два выхода – внутрь помещения, на улицу или оба сразу.
2. Пол помещения, где планируется монтаж, должен быть выполнен из пожаростойких материалов. А сам котел следует установить непосредственно на бетонную стяжку (около 10 см толщиной).
3. Необходимо обеспечить помещение принудительной вентиляцией, электропитанием и водоснабжением, если они отсутствуют.
4. Если котел устанавливается не в специально спроектированной котельной, следует заранее приобрести и установить дымоотвод.

Приступая к монтажу, надо подготовить инструменты и оборудование, которые для этого понадобятся: электроды, сварку, уровень, ключи, отвертки, метр, пилу по металлу, винты, – а также материалы: сантехническую ленту, лист металла и герметик.

• Распаковать и подготовить к сборке детали, идущие в комплекте с котлом.
• Расположить металлический лист на полу на расстоянии не менее 0,5 м от боковой стенки (стенок) и 1 метра от передней и надежно зафиксировать.
• Установить ровно котел на металлический лист, проверяя правильность уровнем.

После подготовительных работ производится непосредственно сборка самого котла:

• Обернуть одним витком сантехнической ленты регулятор горения, закрепить с помощью винта, установить температуру 30 градусов.
• Установить терморегулятор и тен или их заглушки.
• Собрать воздушный и предохранительный клапаны, манометр в группу безопасности.
• Установить кран и подключить его к трубам.
• Подсоединить группу безопасности перед запирающим устройством.
• Соединить котел с дымоходом, используя герметик.
• Задвинуть заслонку для тяги и заглушку для прочистки.
• Подключить воду и проверить герметичность системы.
• Зажечь котел, закрыв заслонку.
• Остается только проверить качество установки и работы котла и провести пилотное отопление.

Для того, чтобы определить примерную стоимость материалов и оборудования , необходимых для монтажа, ниже приведена их ориентировочная цена.

1. Герметик термостойкий 100–200 руб.
2. Лист металла (3 х 1 250 х 250) около 3 000 руб.
3. Сантехническая лента около 500 руб.
4. Котлы длительного горения 60 000–120 000 руб.
5. Переход стальной 57–32 30 руб.
6. Отвод стальной Ду-5016 от 100 руб.
7. Кран шаровый Ду-15 от 100 до 1 000 руб.
8. Кран шаровый со сгоном Ду-50 около 2 000 руб.
9. Дымовая труба для твердотопливного котла 20 000–50 000 руб.

Выбор обогревательных котлов должен быть основан на доступности конкретного вида топлива в регионе или его наличии в доме. Отопление твердотопливными котлами с использованием дров по стоимости уступает лишь устройствам, работающим на газу, более дорогими являются электричество и дизельное топливо, а замыкают пятерку углезависимые агрегаты. Не в последнюю очередь это связано с тем, что твердотопливные котлы имеют недостаточно высокие показатели КПД (по сравнению с электрическими например). Тем не менее двухуровневые системы сжигания позволяют сэкономить расход топлива до 9 % .

Самыми экологически чистыми отопительными устройствами среди твердотопливных являются пиролизные газогенераторные котлы, поскольку используемое ими топливо сгорает практически полностью, что снижает уровень загрязнения воздуха.

На видео показано как работают газогенераторные котлы: