Эффективность увеличена в разы! Пиролизный котел: что это такое, принципы его работы

Вы просматриваете раздел Пиролизные, расположенный в большом разделе Котлы.

Работа пиролизного котла основывается на особой химической реакции — пиролизе.

Под данным термином подразумевается процесс разложения органического топлива на газ и уголь. При этом в большом объёме выделяется тепловая энергия.

Процесс возможен только при определённых условиях: нехватка кислорода в пространстве. Высокая температура: 200–800 °C.

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.

Пиролизный котел: что это значит, его устройство

Конструкция пиролизного котла выглядит следующим образом:

1. Дымоход.
2. Блок управления.
3. Загрузочный бункер.
4. Форсунка.
5. Камера сгорания.
6. Теплообменник.

Отопительный котёл на основе пиролиза представляет собой двухкамерный агрегат — в этом его особенность. Главная химическая реакция в этих камерах:

1. Камера загрузки или газифицирующая камера. Здесь происходит предварительное термическое разложение сырья. Органика под воздействием высоких температур превращается в горючий газ. Для поддержания тления в камеру направляется первичный воздух. Горение при температуре 300—800 °C.

Фото 1. Камера загрузки топлива в пиролизном котле. Внутренняя отделка выполнена шамотным кирпичом.

1. Камера сгорания. После тления выделенный воздух и газ попадают сюда. Здесь образовавшийся газ горит, как обычный природный. Температура в среднем 1200 °C. Именно на этом этапе выделяется очень много тепла, необходимого для отопления. В то же время происходит сильное аэродинамическое сопротивление, поэтому необходима принудительная тяга, роль которой выполняет дымосос.

Два пространства между камерами разделяет колосник, в который загружается топливо. Там оно поджигается и запускается дымосос. Колосник препятствует выходу тепла из верхней камеры загрузки и обеспечивает лёгкий поток первичного воздуха.

Пиролизные топки оснащены переключателями тяги, которые разжигают топливо. Таким образом, в начале розжига котёл функционирует как устройство прямого горения, а после закрытия задвижки переключается на пиролиз.

Виды пиролизных устройств, характеристики

Котлы на основе пиролиза различаются по своему строению. Так, существуют:

• Камера дожига сверху. Встречается редко. Преимущества конструкции в том, что дымовой газ беспрепятственно проходит в камеру дожига, а после догорания сразу попадает в дымоход для дальнейшего охлаждения. Среди минусов — расположение дымовой системы неэкономичное, так как изначально требуется больше расходного материала для изготовления подобной конструкции.

Фото 2. Пиролизный котел с нижней камерой дожига. Стрелками указаны составные части устройства.

• Камера дожига снизу. Самый распространённый и наиболее комфортный тип конструкции. Пользователю удобно закладывать дрова, так как камера находится не на полу. А также камера имеет прямой выход в нижний дымоотвод, а оттуда — в дымоход. Однако подобная конструкция имеет также свои недостатки. Так, из загрузочного отсека зола засоряет вторую камеру, поэтому её чаще чистят. Кроме того, нужно обеспечивать усиленную тягу, чтобы дым продвигался вниз.

А также пиролизные котлы различаются по типу используемой тяги:

1. Естественная тяга. Нет необходимости в электрике. Однако для эксплуатации нужен довольно высокий дымоход с мощной естественной тягой, что будет стоить дорого.
2. Принудительный наддув и тяга. Котёл становится энергозависимым, впрочем, повышается скорость выхода на режим. Такой агрегат оснащается вентиляторами и дымососами, которыми управляет автоматика — полностью пропадает зависимость от погодных условий и повышается эффективность горения. Этот тип топки может работать с максимальным уровнем КПД на протяжении 4—5 часов, а это на 20% больше, чем у котла с естественной тягой.

По способу отопления выделяют два типа пиролизных устройств:

• Для водяного отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, которая нагревается в теплообменнике, затем разливается по трубам в радиаторы. Температура поддерживается за счёт постоянной циркуляции.
• Для воздушного отопления. В бытовых условиях используется значительно реже. Зачастую применяют для обогрева хозяйственных построек или на производствах. Тепловая энергия распределяется в помещении с помощью тёплых воздушных масс. Они прогреваются в результате сгорания сырья. Тепло распределяется посредством алюминиевых труб и нагнетателей. Такая система управляется автоматикой, поэтому владелец с лёгкостью может настроить её в соответствии со своими потребностями.

Пиролизная печь длительного горения – устройство, принцип действия

Вместе с компанией «Феррум» мы разберем: что такое пиролизная печь, особенности ее функционирования, преимущества и разновидности этого уникального агрегата. В процессе выбора следует опираться на технические характеристики и правила монтажа.

Пиролиз

Термическое разложение активируется в ходе химической реакции из-за воздействия высокой температуры. Результатом является распад субстанции или вещества. Процедура необходима для вырабатывания тепловой энергии, которая разбивает молекулярные связи и позволяет получить новые соединения. Основная функция – добыча ценного топлива и химикатов.

Для чего нужен пиролиз:

• Получение нефтехимической продукции – этилена и пропилена.
• Древесный крекинг позволяет произвести ценное горючее, используемое для активации химических процессов.
• Уничтожение биологического мусора.
• Отопление помещения.

Можно достаточно долго перечислять способы использования данной методики сжигания. Приступим к непосредственному обсуждению отопительного прибора и объясним принцип работы и действия пиролизной печи.

Особенности и применение

Установка описываемой категории также называется печью длительного горения. Внутри камеры помещается вещество или древесина, которая сгорает без притока воздуха. В результате летучие газы насыщаются мелкими частичками дерева, а после догорают от воздействия температуры в 450 градусов, одновременно смешиваясь с кислородом. Благодаря этой системе дерево и топливо сжигаются полностью, практически не оставляя продуктов сгорания. Технология ценится за высокий КПД, достигающий 95%.

Устройство может устанавливаться внутри загородного дома, сарая, подсобного помещения или гаража. Оно обеспечивает отличный уровень отопления. Покупатели ценят его за простоту использования и обслуживания. Это идеальный вариант для владельца дачи, которая нуждается в постоянном обогреве. Если хозяин жилой или административной постройки хочет избавиться от мусора, который получается в результате горения, то выбор очевиден. Уничтожается все – от газа до угля.

Преимущества и недостатки

Отопительная установка характеризуется высокой эффективностью и небольшим уровнем потребления древесины или другого топлива. Перед приобретением необходимо обратить внимание на положительные и отрицательные характеристики покупки. Почему печь пиролиза популярна? Начнем с достоинств:

• Показатель теплоотдачи, выражающийся в отличном КПД.
• Небольшое количество отходов после завершения работы установки.
• Оборудование характеризуется экологичностью.
• Ценится за счет простоты эксплуатации и отсутствия надобности постоянно добавлять топливо – для большинства моделей достаточно заполнить камеру один раз в сутки.
• Собрать и установить можно без специальных знаний и заказа услуги у стороннего исполнителя.

Отрицательным моментом является необходимость правильного хранения дров и контроль уровня влажности. Если не соблюдать эти условия, эффективность конструкции будет значительно ниже.

Разновидности

Вариации печи пиролизного горения подразделяют на основе используемого сырья, метода применения и передачи тепловой энергии. В процессе выбора специалист обращает внимание на вид тяги и размещение внутренних камер. Для производства аппарата используются кирпич или металл.

Таблица типов устройств

Материал для конструирования

Металл Буржуйка Подходит для увеличения температуры внутри жилого дома или склада

Может быть использована для парилки или сауны.

Применяется для приготовления еды

Эксплуатируется как установка для барбекю Булерьян Обогревает любой тип помещений в зависимости от площади Бубафоня Подходит только для пустых комнат Система, функционирующая на отработанном масле Опасно эксплуатировать в жилых апартаментах Кирпич Устройство Кузнецова Можно устанавливать в загородном доме Подходит для бани Есть возможность разогревать пищу

Особенности установок для отопления, фотогалерея

Важно разделить конструкции по методу распределения тепловой энергии. Это облегчит подбор конкретной пиролизной печи длительного горения:

• Аппарат с водяным контуром обогрева – универсальный прибор для организации сохранения тепла внутри жилого помещения. Он работает как котел для нагрева воды. Оптимальный вариант для загородного дома. Характеризуются высокой производительностью, доступной стоимостью и возможностью функционирования без источника электричества.
• Устройство с вариативностью размещения теплообменника. Если отсек для сгорания расположен в верхней части конструкции, а емкость для переработки газа находится внизу, тогда необходимо создать систему принудительного вытягивания посредством вентилятора или дымососа. Если топка расположена внизу, то тяга будет создаваться естественным образом.

В случае возникновения вопросов рекомендуется обратиться к профессионалам.

Выбор конкретного вида

У покупателя есть два пути: проконсультироваться у специалиста или провести самостоятельное исследование. Важно ответить на три вопроса:

1. Цель приобретения агрегата.
2. Место его нахождения.
3. Какое топливо будет использовать владелец для сжигания.

В процессе приобретения установки для собственноручного монтажа принимайте во внимание габариты устройства. Отведите достаточное количество площади. Все зависит от параметров помещения. Если хотите обойтись без дополнительных трат времени, выбирайте металлическую альтернативу, которая отличается мобильностью. Кирпичная конструкция устанавливается на постоянное место для долгосрочного использования, что делает ее идеальной для жилого дома.

Каждый производитель рассчитывает показатель соотношения кислорода и газа, важно учесть этот параметр.

Конструктивные компоненты

Для производства пиролизной бездымной печи применяются прочные прямоугольные листы из высоколегированной стали. Для большинства моделей создаются двойные стены, а пустое место наполняется песком или водой (в случае установки с водяным контуром). В процессе сооружения системы можно взять обыкновенную металлическую бочку с толстыми стенками, которые способны на протяжении долгого времени выдерживать высокую температуру.

Внутри устройства расположены две камеры сгорания. В первой емкости происходит сжигание топлива, а во второй осуществляется смешивание продуктов пиролиза с кислородом. Если топка размещается вверху, то необходимо установить колосниковую решетку между отсеками. В металлической конструкции в качестве перегородки применяются специальные пластины.

Неотъемлемой частью аппарата является вентилятор для создания тяги. Этот компонент способствует транспортировке газов в отделение для дожига. Альтернативой служит дымосос, присоединяемый к отводящему каналу. Каждый элемент связан со всей системой, которая обеспечивает функционирование агрегата.

Пиролизная печь – чертежи и принцип работы

Чтобы создать механизм для отопления помещения любого характера, важно правильно составить чертеж с указанием всех параметров и собрать подручные материалы. Следует определиться с формой корпуса и расположением камер и провести расчет мощности для конкретных апартаментов. Как определить габариты:

• Допустим, что для нагрева воздуха внутри комнаты при условии низкой температуры в зимний период требуется устройство с мощностью 10 кВт. Необходимо учитывать возможности установки в стандартном режиме функционирования. Мы знаем, что в механизме генерации летучих веществ показатель мощности составляет до 30% от интенсивности процесса горения. Поэтому для получения энергии в 10 кВт при генерации газа важно, чтобы печь выдавала 34 кВт (10*0.3).
• Для подсчета лучше выбирать топливо с наименьшей энергоемкостью. Самым распространенным вариантом является сухой бук. Подсчитаем размер одной закладки, которая способна обеспечить 34 кВт. Порция горючего сжигается за 75 минут. Это значит, что она должна генерировать около 150 Мегаджоулей энергии. Для подсчета необходимой массы продукта с учетом, что оно перерабатывается только на 80% и КПД самодельного устройства составляет 50%, нужно использовать формулу: масса=150 МДЖ/(15.5*0.8*0.5)=24.17 кг. Напоминаем, что плотность сухого бука 620 кг/м3. Чтобы перевести полученный показатель в объем, делаем следующее: 24.17/620=0.039 или 39 л.
• Расчет вместительности камеры для сжигания дров с коэффициентом загрузки около 0.6, решаем выражение: 39/0.63=61.9 литра.

Создавая чертеж или схему со всеми обязательными показателями, учитывайте форму и особенности комнаты, где будет установлена печь.

Какие инструменты и материалы понадобятся

Для воплощения проекта следует приобрести:

• Стальной лист литого вида марки Ст20 толщиной не менее 4 мм.
• Равнополочный уголок с параметрами 4х50 мм.
• Трубу из стали диаметром до 60 мм.
• Прочную арматуру с сечением до 8 мм.
• Несколько цилиндров калибром до 120 мм для создания системы отвода продуктов горения.
• Аппарат для сварки всей конструкции воедино и расходные материалы.
• Дрель и сверло, способное пробить лист вышеописанной толщины, а также пилу-болгарку.
• Строительный уровень, линейку, карандаш и молоток.

Приобретайте качественные инструменты в специализированном магазине, так как придется работать со стальными компонентами. Покупка надежных элементов позволит создать долговечную установку.

Готовим место для осуществления монтажа пиролизной печки

Собирать конструкцию необходимо внутри помещения, где она будет функционировать. Раскройку листа согласно параметрам на чертеже лучше заказать у стороннего исполнителя в целях экономии времени. Это позволит получить изделие отличного качества.

• Сооружаем фундамент из бетона или другого прочного и негорючего сырья. Площадь основания должна быть немного больше, чем размеры будущего изделия.
• Соблюдаем расстояние от стены до установки – не менее 80 см.
• Пол покрываем несгораемым и слабо нагреваемым материалом на расстоянии в 1.2 метра.

Для создания защиты напольного покрытия лучше всего подойдут листы из негорючего материала.

Процесс сооружения

Устройство пиролизной печи сложное и требует профессионального подхода. Отопительный прибор выполняется в форме цилиндра или прямоугольника, поэтому сначала необходимо сделать заготовки из равнополочного уголка. Нужно изготовить элементы вертикальных и горизонтальных стоек высотой в 1 метр и сварить их в каркас.

Затем создаем стенки, и для этого в передней панели делаем два проема для камеры горения и золы. На готовые компоненты привариваем крепления для создания навесной дверцы. К внутренней стороне присоединяем по одному уголку – они нужны для монтажа решетки и поддона, который будет изолировать отсек сгорания от емкости для дожигания газов.

После выполняем следующий алгоритм:

1. Выбираем боковую стенку на уровне отделения для сжигания топлива и врезаем поддувало с заслонкой, которая создается из части металлической трубы диаметром не более 60 мм. Далее делаем отверстие под топкой калибром в 0.85 см и вставляем туда ось для задвижки (выполняется из арматуры), которая должна выступать с одной стороны, чтобы вы смогли сделать хвостовик (ручку для удобства использования). После крепим стальной диск, который соответствует протяжению поддувала. Чтобы зафиксировать положение заслонки, приделайте пружинную рукоять.
2. Создаем днище и поддон с решеткой. К этой конструкции крепим крышку. Перегородка, что отделяет камеру сжигания, должна иметь несколько проемов, общий объем которых не превышает 8% от площади всей детали. Также между краем и стенкой установки оставляем свободное пространство в ¼ длины отсека.
3. Подключаем печь к дымоходу, а к отверстию привариваем отвод с диаметром около 120 мм. К нему необходимо горизонтально приделать лист, который будет задерживать выход газа из камеры переработки.
4. Добавляем затвор, который выполняется по тому же алгоритму.

Готовую конструкцию можно улучшить, превратив ее в конвектор. Для этого внутри устанавливаются трубы или изогнутые детали.

Как правильно использовать и очищать аппарат

Когда будете запускать устройство в первый раз, откройте заслонку и на решетку положите сухой бук и подожгите. После полного сжигания добавьте еще топлива и закройте дверцу. Интенсивность горения регулируйте поддувалом.

Из-за особенностей функционирования чистка производится нечасто. Поленья выгорают практически полностью, что препятствует образованию сажи.

В случае возникновения неполадок требуется произвести ремонт – дальнейшая эксплуатация сломанной конструкции не рекомендована. Самой распространенной поломкой является изменение формы дверцы, которую лучше сразу заменить. Иногда сварной шов расходится – следует срочно устранить неисправность.

Установку данного типа достаточно легко собрать, однако необходимо точно рассчитать все параметры и правильно нарисовать чертеж. Система отопления должна создаваться из качественных материалов, которые характеризуются долговечностью. Только в этом случае аппарат будет выполнять свою функцию на протяжении многих лет. Если у вас возникают проблемы с сооружением агрегата, рекомендуется заручиться поддержкой профессионала. Обратитесь за помощью к специалисту или просто купите готовую пиролизную печь.