Обзор современных пиролизных котлов отопления: что это за «звери» и как выбрать достойный вариант? Принцип работы пиролизного котла Пиролизные котлы на угле и дровах.

Время на чтение: 6 мин

Теплоснабжение частных домов, производств и административных помещений от твердотопливных котельных весьма распространено в местности, где отсутствует возможность подключения к газовой магистрали или в условиях крайнего севера. Топливом для таких котельных служат уголь, дрова, пеллеты и брикеты. Общий недостаток такого типа отопления в том, что приходится регулярно снабжать топку топливом. Однако существует такая разновидность твердотопливного оборудования, где этого недостатка нет – пиролизный котёл.

Что такое пиролиз

Это процесс образования горючего газа и его сжигание в твердотопливных котлах и печах, где при горении дров происходит выделение горячего угарного газа. При условии соединения его с кислородом происходит его сгорание с тепловыделением и образованием углекислого газа.

В современной технике это физическое явление широко распространено. Например, функция очистки духовых шкафов работает на этом принципе. Примерно так же работает барботаж.
Используя это свойство сгорания топлива производители начали экспериментировать с конструкциями, где топливо не сгорало сразу, а тлело при недостатке кислорода, выделяя CO (угарный газ).

Полученный газ предполагалось сжигать в другой камере. В качестве топлива можно использовать обычные колотые дрова или специальные древесноугольные брикеты (Тюменский пиролизный завод).

Помимо пиролизных котлов, существуют модели, работающие на угле. Некоторые работают на естественной тяге.

Принцип работы пиролизного котла

Чтобы лучше понять преимущество пиролизных котлов нужно подробнее ознакомиться с принципом их работы. Несмотря на классическое определение пиролиза, в котором сказано, что сгорают и отдают тепло только газы, в пиролизных котлах длительного горения с водяным контуром топливо всё же горит в условии недостатка кислорода.

По сути происходит слабое тление с выделением угарного газа. В конце концов образуется два источника нагрева теплоносителя – горящее, хоть и слабо, топливо и горючий газ. Такая схема горения позволяет снизить расход топлива на 40%.

Тление топлива образует древесный газ, который поступает в камеру сжигания, туда же подаётся разогретый воздух. Это приводит к появлению пламени – происходит сгорание с выделением тепла. При этом угарный газ превращается в углекислый и количество вредных веществ меньше, чем в обычных котлах.
Использование пиролизных котлов это приводит к экономии топлива, потому что из одного и того же количества топлива получается большее количество тепла.

Например, для обычного агрегата может понадобиться 10 куб.м. дров на отопительный период, а пиролизному будет достаточно 6 куб.м. И что не менее важно, не придётся часто пополнять топливом.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром производятся в нескольких разновидностях:

• энергонезависимые. Характерны естественная тяга и механический способ управления;
• энергозависимые. Используется дутьевое оборудование, что способствует более высокой эффективности;
• с отличием в расположении камеры дожигания газа. Камера может быть под топкой или над ней.

Вариантов конструктивного исполнения может быть множество, но принципом горения они не отличаются. Существуют, так называемые, длительного горения, которые работают вне зависимости от вида и качества топлива и являются скорее , чем отопительными пиролизными установками.
Использование энергозависимых котлов удобно тем, что они комплектуются автоматикой для регулирования горения, в зависимости от температуры воды и температуры в помещении.

Длительное горение происходит благодаря двум факторам: низкая интенсивность тления топлива и большой топкой. Всё это и гарантирует малую периодичность подхода к оборудованию.

Конструкция пиролизного котла длительного горения

Пиролизный котёл длительного горения имеет следующее устройство:

• Блок управления. Этим устройством выбираются разные режимы и контролируются параметры работы;
• Корпус. Выполняется из стали и покрывается жаростойкой краской;
• Теплоизоляция. Используют для снижения теплопотерь;
• Устройство от закипания. Контролирует температуру теплоносителя и регулирует горение, во избежание закипания, которое может приветси к аварии;
• Теплообменник. Металлический трубопровод, заполняющийся теплоносителем, который нагревается в процессе горения топлива, после чего поступает в систему отопления;
• Топочная камера. Служит для погрузки в неё твёрдого топлива. После чего происходит розжиг, и прекращается доступ воздуха. Тление происходит при 450˚С;
• Камера сгорания. В данной части происходит сгорание древесного газа, при условии подачи воздуха. Температура горения доходит до 1100˚С;
• Патрубок подачи теплоносителя в систему отопления;
• Колосники. Металлическая решётка, расположенная между камерами загрузки и сгорания;
• Подключение к дымоходу;
• Вентилятор дымохода;
• Клапан первичного воздуха для начала пиролиза;
• Клапан вторичного воздуха для сгорания древесного газа;
• Патрубок обратного трубопровода.

Плюсы и минусы пиролизного котла

Как и любое оборудование пиролизные установки длительного горения имеют как преимущества, так и недостатки.

К достоинствам можно отнести:

• Экономичные. Расход топлива снижается до 40% в зависимости от модификации, условий эксплуатации;
• Длительное горение. Это способствует тому, что после закладки пиролизного топлива подходить к котлу понадобится не скоро;
• Экологичность. Сгорание топлива происходит почти полное, поэтому вредных веществ практически не выделяется;
• Высокая теплоотдача продуктов сгорания. Температура удаляющихся газов заметно ниже, чем в обычных котлах;
• Возможно использование автоматических устройств регулировки мощности, за счёт изменения интенсивности тления.

Недостатки пиролизного оборудования следующие:

• Высокая стоимость. Дороговизна объясняется удобством и экономичностью;
• Зависимость от энергоресурсов. Учитывая наличие автоматики и принудительной пиролизные котлы нуждаются в подключении к электросети;
• Размеры. Габариты значительно больше, чему у традиционных твердотопливных установок.

Основным недостатком всё же выступает стоимость, а остальные не представляют больших проблем.

Насколько экономичный пиролизный котел

Конструктивные особенности пиролизных котлов обеспечивают ему значительное преимущество перед классическими. Коэффициент полезного действия твердотопливного пиролизного котла длительного горения достигает показателей газового оборудования и составляет около 90%, а КПД классических не превышает 70%.
Чтобы разобраться насколько экономичны твердотопливные пиролизные котлы можно выполнить расчёт и сравнить его с сопоставимым по эффективности видом топлива.

Цена природного газа для населения разная в зависимости от региона, но для упрощения возьмём город Москву. Его цена 4,84 рубля за куб.м. (в остальных регионах, в основном, выше). Стоимость колотых дров на нужды отопления составляет около 1500 рублей за 1 куб.м. Отсюда 1 кг дров стоит 1,5 рубля. В нормативной указано, что 1 кг дров способен отдать 3200-3600 ккал. Калорийность газа – 8000 ккал/куб.м. Как было указано КПД отопительных пиролизных и газовых котлов сопоставим, поэтому в расчёте им можно пренебречь.
Проведя простой расчёт можно убедиться, что для получения 8000 ккал потребуется сжечь 2,35 кг дров. Перемножим на удельную стоимость дров: 2,35 кг *1,5 рубля. Получим, что стоимость 8000 ккал при сжигании дров будет равна 3,52 рубля, а при сжигании газа – 4,84 рубля. Использование котла пиролизного горения даёт экономию на топливные затраты почти 30% по сравнению с использованием газового оборудования.

Пиролизные установки хоть и дорогое, но наиболее подходящее оборудование для обогрева парников, теплиц, оранжерей. Этот вид оборудования применяется также на заводах по переработке мусора.

Стоит ли делать своими руками

Если есть необходимые знания, возможности и чертежи, то пиролизный котёл можно изготовить самостоятельно. Среди населения популярна схема пиролизного котла Беляева. Простой эту технологию назвать нельзя, тем не менее она является одной из самых доступных и реализуемых.

Схема котла. Источник фото: balserv.ru

Чтобы изготовить пиролизный котёл своими руками по чертежам, нужно:

• металлическая труба (Д32,57,159 мм);
• профильная труба (20х20, 80х40, 60х30 мм);
• лист металлический;
• шамотный кирпич;
• насос подачи воздуха;
• датчик температуры.

Помимо этого понадобится инструмент, аппарат для сварки. Нужен будет помощник. Сперва изготавливаются листовые части установки, отрезаемые точным инструментом, а затем, следуя пошаговой инструкции, выполняется остальная работа по сборке самодельного котла.

Популярные модели

Рассмотрим наиболее распространённые и популярные пиролизные установки, среди которых есть как зависящие от электроэнергии, так и не зависящие:

1. Котёл Попова. Данная модель изготавливается из стали и является основной для изготовления пиролизного котла длительного горения своими руками. Используется любое твёрдое топливо. Большая камера сгорания позволяет обеспечить котлу автономную работу до 1 суток. Наибольшая теплопроизводительность данной модели достигает 1000 кВт, наименьшая – 25 кВт. Коэффициент полезного действия – до 95%.
2. Гейзер. Котёл выполняется как для бытового применения, так и для промышленного. Бытовая линейка пиролизных котлов отопления имеет от 10 до 50 кВт. Котлы энергонезависимые, работают на любом топливе, имеют высокий КПД, просты в эксплуатации.
3. Buderus. Имеют высокое качество, механическое управление, независимы от электроэнергии. Теплообменник котлов выполняется как из чугуна, что исключает коррозию, так и из стали. КПД котлов Будерус колеблется от 78 до 87%, в зависимости от модели.
4. Бастион. Энергонезависимые пиролизные котлы с водяным контуром, работающие на всех видах топлива. Диапазон мощности – от 12 до 50 кВт. Имеют чугунные теплообменники, качественную конструкцию и невысокую стоимость.
5. Wattek Pyrotek 36. Энергозависимые чешские одноконтурные котлы с мощностью от 26 до 42 кВт. Имеют медный теплообменник и оборудованы автоматикой. КПД доходит до 90%. Автономное горение до 10 часов.
6. Viessman. Немецкое оборудование, оснащённое автоматической системой управления.Диапазон мощности от 25 до 80 кВт. Топливо используется дровяное. КПД – 88%.
7. Dakon. Газогенераторные пиролизные установки мощностью от 18 до 40 кВт. Котлы Дакон работают на дровах и древесных отходах. КПД – до 85%.
8. Буржуй-К. Российские котлы мощностью от 10 до 32 кВт. Коэффициент полезного действия – 85%. Изготавливаются и промышленные пиролизные котлы мощностью выше 200 кВт.
9. Теплодар42. Российские пиролизные угольные котлы. Имеют широкую линейку для частных домов, коттеджей, административных зданий и промышленности.
10. Фортан. Пиролизное оборудование для переработки разного рода отходов. Отличаются экологичной работой при утилизации, качественно перерабатывают бытовые, резинотехнические, промышленные и медицинские отходы.
11. Sime. Итальянское оборудование мощностью от 22,5 до 38,7 кВт. Имеют чугунный теплообменник и высокий КПД.

Среди российских производителей можно выделить продукцию ООО «Завод пиролизного оборудования Климова», г.Барнаул.

Установка

Пиролизные котлы можно устанавливать в системы как с естественной циркуляцией, так и с принудительной. При монтаже котла в систему с естественной циркуляцией необходимо учитывать уклон труб, в системе с принудительной циркуляцией важно подобрать правильное насосное оборудование.

Поскольку теплообменник склонен к низкотемпературной коррозии, следует контролировать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе, чтобы он не получил резкого охлаждения. Рекомендуется выдерживать её не меньшей 60°С.

Это выполняется путём подмешивания воды в обрате горячей водой из подающего трубопровода. Большое значение имеет правильная обвязка.

Схема обвязки. Источник фото: artosfera.ru

Прежде чем начать работу необходимо заполнить систему водой. После чего нужно настроить режим подачи воздуха в камеру сгорания пиролизных газов, чтобы обеспечить требуемый режим работы.

Качество сгорания газов можно также определить косвенно – оценить дым, выходящий из трубы: если он не имеет резкого запаха и тёмного оттенка, то топливо сгорает правильно.

Если при работе из котла вытекает тяжёлая пиролизная смола, то это свидетельствует о низкой температуре в топке, о неверно выбранном сечении дымохода или о необходимости его очистки.

Проблема также может возникнуть в самодельном котле. В первое время после установки котёл тестируется и должен находится под постоянным присмотром. Загрузка топлива должна составлять около двух третей объёма топки. Как только тестирование будет пройдено, то можно эксплуатировать на полную мощность.

ОБЯЗАТЕЛЬНО СМОТРЕТЬ ВСЕМ!

Существует множество разновидностей отопительных котлов. Отмечу, что на сегодняшний день, самыми популярными и высокотехнологичными являются пиролизные котлы длительного горения. Они имеют более вместительную топку в отличие от других котлов, благодаря этому нет необходимости часто закладывать топливо.

В этой статье представлю подробное описание о видах пиролизных котлов, особенностях их эксплуатации и много другой полезной информации.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения.

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток - загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Пиролизный котел представляют собой особый котел отопления, который в качестве топлива может использовать паллеты, уголь, дерево, и иные материалы.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Особенности конструкции

Пиролизные котлы — один из видов твердотопливных котлов, который в последнее время пользуется повышенным спросом из-за постоянно растущих цен на газ и электроэнергию, их еще называют — газогенераторные котлы.

Основным топливом для пиролизного твердотопливного котла является:

• древесина;
• брикеты;
• щепа;
• древесные отходы.

Очень редко в качестве топлива используется каменный уголь или кокс. Пиролизные котлы комфортны в эксплуатации, отличаются надежностью и большим сроком эксплуатации. Прежде чем купить пиролизный котел нужно изучить возможность выполнения строгих требований по качеству используемого топлива.

В подавляющем большинстве разрешается применять древесину, влажностью не более 20 %. При использовании древесины с большим количеством влаги резко снижается эффективность.

Пиролизный котел работает по принципу сухой перегонки топлива.

При недостатке кислорода, под воздействием высокой температуры, сухая древесина разлагается на твердый остаток и летучую часть (пиролизный газ, который впоследствии смешивается с горячим воздухом).

Эта воздушно-газовая смесь, которая образовалась в процессе пиролиза, является топливом пиролизного котла. Процесс пиролизного сжигания является экзотермическим (сопровождается выделением теплоты).

Происходит он при температурах от 200 до 800 оС и обеспечивает подогрев поступающего в камеру сжигания воздуха. При этом происходит прогрев и подсушивание топлива в камере агрегата, за счет чего минимизируется выход сажи и золы.

Для пиролизного или газогенераторного котла характерным является более высокий КПД по сравнению с традиционной твердотопливной техникой.

При сжигании качественного топлива, КПД пиролизного котла находится на уровне пеллетных котлов и котлов длительного горения и достигает 90 %.

Пиролизные твердотопливные котлы используются как в частных домах и квартирах, так и для отопления производственных помещений.

Пиролизные котлы являются весьма рентабельным видом отопительной техники. Достаточно высокая цена на пиролизный котел покрывается за счет низкого потребления топлива.

В обычном твердотопливном агрегате длительного горения теплоноситель нагревается от тепла, выделяемого при горении топлива, то пиролизные котлы работают по-другому принципу.

При сжигании органического топлива (дров, пеллет, дровяных брикетов и даже угля) при температуре 400-800°С выделяется газ, сжигая который, можно получить намного больше тепла, чем при сжигании топлива.

Процесс газообразования из твердого топлива и последующее сжигание полученного газа называется пиролизом, а агрегаты, использующие такой принцип работы, называются пиролизными, или газогенераторными котлами.

В пиролизном котле присутствуют две камеры, и в обеих осуществляется горение:

• Камера сгорания – сжигаются (обугливаются) дрова или другое топливо.
• Камера дожига – сжигается газ, выделяемый топливом.

В камере сгорания располагается и поджигается топливо. В зону горения подается первичный воздух. При прогреве топлива до определенной температуры начинается газовыделение.

При помощи дымососа газ, вместе с вторичным воздухом, засасывается в камеру дожига (она расположена ниже уровня топлива) и сгорает там, выделяя тепло.

Продукты горения попадают в дымовой тракт (газоход) и поступают в дымоход, проходя через водяную рубашку агрегата и нагревая теплоноситель.

В результате, дрова превращаются в древесный уголь, сгорая практически полностью, а дым очищается от неприятных запахов и угарного газа.

Преимущества и недостатки

Преимущества применения:

• при сгорании дров невозможно получить такую высокую температуру, как в процессе сгорания пиролизного газа (особенно, если дрова содержат много влаги);
• при помощи контроллера управления мы без особых трудностей можем автоматизировать работу пиролизного котла, так как процесс сжигания пиролизного газа легко поддается управлению и регулированию;
• для сжигания дров или угля необходимо гораздо больше вторичного воздуха, чем для сгорания древесного газа. Поэтому при одинаковом объеме вторичного воздуха КПД сгорания древесного газа, длительность и температура горения будут больше;
• выброс вредных веществ пиролизных котлов в атмосферу сведен до минимума, поэтому пиролизный котел – это практически экологически чистый источник тепла;
• твердотопливные котлы пиролизного горения нуждается в очистке от золы крайне редко;
• пиролизные котлы могут работать очень долго(до 15-и часов) на одной закладке дров, при том, что обычные твердотопливные котлы нуждаются в дозагрузке каждые 3-4 часа.

Если же говорить о недостатках такого типа агрегата, то, помимо цены, которая является платой за повышенный КПД, и более сложной конструкции, ведь пиролизные котлы на 30-35% тяжелее обычных, так как металла для их изготовления требуется больше, другие «минусы» несущественны.

Для максимальной эффективности работы влажность дров должна быть не более 20%. Если дрова влажные, при их горении образуется пар, который снижает газовыделение и приводит к отложению дегтя и сажи. В результате, КПД котла падает, и возникает необходимость в его чистке.

Большинство пиролизных агрегатов имеют электронное управление.

Следовательно, возникает необходимость в использовании электричества для работы контроллера, который управляет вентилятором и дымососом.

Пиролизные котлы с естественной тягой существуют, но они требуют очень высокого и мощного дымохода, поэтому такие модели непопулярны.

Необходимость заполнения топки на 50-100% – только в этом случае будет поддерживаться высокий КПД котла.

Пиролизные твердотопливные котлы длительного горения хоть и дороже раза в два от обычного твердотопливного котла, но отличаются возможностью экономного использования топлива с максимальной эффективностью, которая значительно выше чем от сгорания угля и древесины в обычных агрегатах.

Виды пиролизных котлов с водяным контуром

На рынке существует масса моделей, которые можно разделить на группы.

Месторасположения камеры, в которой осуществляется дожиг содержимого.

Большая часть котлов устроена так, что данный отсек расположен снизу. Это более удобно для закладки материала, но после его сгорания зола попадает в камеру, где сгорает образовавшийся газ.

Это обязывает владельца часто осуществлять чистку оборудования. Верхнее расположение камеры исключает такую необходимость, но имеет ряд недостатков. К основным минусам такой системы можно отнести неудобство размещения дымохода и большее количество материалов для его изготовления.

Тип тяги.

Она может осуществляться как принудительно, так и методом наддува. Котлы, мощность тяги в которых может регулироваться вручную, предполагают устройство усиленного дымохода и не зависят от электропитания. Распространены такие модели мало.

Аппараты второго типа снабжены автоматическими системами, которые определяют время поддува. Поддерживание мощности предполагает энергозависимость агрегата, но скорость выхода пиролиза в нем довольно высокая. Данные модели наиболее популярны.

Вид горючего.

При определении возможности использования того или иного вида топлива следует отталкиваться от уровня влажности материала. Если он выше 20%, то первое время работы котла будет потрачено на просушку материала, что влечет снижение КПД устройства.

Если влажность используемого топлива изначально высокая, то процесс пиролиза будет занимать не более 1/5 всего цикла горения. Это крайне неэффективно и нерационально.

Высокую стоимость котла окупить будет сложно. Поэтому вывод очевиден: лучший материал для сжигания в пиролизных котлах – это дрова, уголь или брикеты, уровень влажности которых – минимален.

Каждый из материалов имеет свою продолжительность горения. Время тления определяет качество и равномерность отопления жилого помещения. Оптимальный вариант – это сухая древесина с уровнем влажности не более 10–15%.

На сегодняшний день существует две основных разновидности пиролизных агрегатов, отличающиеся между собой по конструкции.

Котлы с принудительной подачей воздуха.

В первом варианте конструкции котла первичная топочная камера, куда закладывается твердое топливо, располагается над вторичной топкой, где организуется дожигание пиролизных газов. Между камерами установлена специальная форсунка, имеющая прямое сечение и изготовленная из огнеупорного состава, схожего с шамотным кирпичом.

В этой конструкции воздух в основную топку нагнетается с помощью установленного вентилятора, и попадает частично в топку с твердым топливом, а частично в камеру дожига выделенных газов.

В этом случае очевидно, что принцип пиролиза нарушается изначально, так как вентилятор создает избыток кислорода вместо его ограничения.

Но, несмотря на это, происходит эффективное и полное сгорание дров, практически без остатка даже мелкой золы, так как сухая древесина или же продукты на ее основе сгорают до мелкого пепла, а он легко выдувается через форсунку вентилятором в дымоходную трубу.

Зная особенности этой конструкции, ее можно назвать «прибором верхнего поддува», поскольку воздух, нагнетаемый вентилятором, попадает в основном в верхнюю основную топочную камеру.



За счет притока кислорода, температура при горении возрастает и увеличивается выработка газа, но он и сгорает достаточно быстро, уходя через форсунку.

В связи с этим дрова быстро прогорают, и их приходится достаточно часто добавлять в процессе обогрева дома. Этот принцип работы котла нельзя назвать в полном смысле этого слова пиролизным, хотя продаются подобные приборы довольно часто именно под таким названием.

Другое дело, если вентилятор, стоящий на выходном патрубке (часто его называют «дымососом») создает движение воздуха, которое обычным механическим способом или с использованием автоматики пропорционально разделяется на первичный и основной – вторичный.

При этом заслонка первичного воздуха расположена так, что он подается именно в нижнюю часть топливной закладки.

Тление дров происходит снизу, а выделяемая при этом температура способствует разогреву – в средних слоях закладки, и окончательной сушке – в верхних.

Основной же поток воздуха будет подаваться только в область форсунки, чтобы окончательный дожиг пиролизных газов с максимальным количеством выделяемого тепла проходил в нижней камере. Вот такой котел с полным основанием можно отнести к пиролизным длительного горения.



Котел с подачей воздуха естественным путем.

В подобной конструкции котла топочная камера для закладки дров располагается в нижней части прибора, а отдел сжигания выделенных топливом пиролизных газов – в верхней области корпуса.

Вентилятор в этой конструкции не устанавливается, а воздух для растопки котла и дожига пиролизных газов поступает естественным способом через заслонки для первичного и вторичного воздуха.

В этом варианте расположения камер и дозированной подачи потоков воздуха, процесс пиролиза осуществляется должным образом, так как вместо интенсивного горения, при закрытой заслонке подачи первичного воздуха, в топочной камере происходит тление древесины с выделением большого количества пиролизных газов.

Однако, в этой конструкции тоже есть своя проблема. И состоит она в том, что чрезвычайно важна правильная отладка процесса горения.



При закрытой полностью заслонке основной камеры в ней снижается температура, а также образование газов. Концентрации и температуры газов становится недостаточно для их полного дожига и верхняя камера превращается в обычный газоотвод.

Продукты сгорания, поднявшиеся в нее, не догорают, а просто отдают тепло стенкам водяного контура и уходят в дымоход. Эффективность котла при такой работе – резко снижается. Если же заслонку открыть больше чем требуется для создания необходимых для пиролиза условий, то увеличится интенсивность горения в основной топке, что ведет к совершенно не рациональному расходованию топлива и необходимости частых его закладок.

Чтобы добиться идеальной работы пиролизного котла этой конструкции, необходимо правильно отрегулировать подачу первичного и вторичного воздуха, что сделать достаточно сложно, так как для этого нужно иметь практический опыт.

Современные модели имеют автоматизированные системы контроля и управления процессами, и при корректной работе автоматики закладки топлива хватает на 12-14 часов работы при максимальной теплоотдаче.

Топливо для пиролизного котла

Твердотопливные пиролизные котлы практически всеядны. В качестве топлива можно использовать разнообразные виды твердого топлива: начиная от обычных дров и заканчивая торфом.

Исходя из этого, топить котел можно любым видом твердого топлива, но все же каждый вид отличается присущими только ему качествами и свойствами, поэтому будет отличаться и работа котла.

Следовательно, выбор топлива является очень важным процессом.

Вместе с дровами или брикетами можно в качестве топлива использовать и опилки. Но брать их следует не больше трети от основной части топлива по объему.

Инструкция по эксплуатации предусматривает, что влажность топлива не должна быть выше 45%. Чем меньше влажность древесины, тем больше мощность котла и тем дольше он сможет проработать без ремонта.

Например, килограмм древесины 20% влажности при сгорании дает тепла эквивалентного 4 кВт-ч, а дрова 50% влажности – всего 2 кВт-ч. Кроме того, что при увеличении содержания влаги в топливе, снижается удельная теплота сгорания, значительно увеличивается расход топлива.

Почему лучше выбирать пиролизный котел и основные правила его эксплуатации

1. Во-первых, во время сгорания дров нельзя достичь такой высокой температуры, как в процессе сгорания газа, полученного из них.
2. Во-вторых, чтобы поддерживать горение газа требуется меньше вторичного воздуха, чем для сжигания дров, соответственно, температура горения будет больше, а вместе с ней и эффективность.
3. В-третьих, процедурой сжигания пиролизного газа проще управлять, таким образом, функционирование газогенераторного котла автоматизирован также, как жидкотопливный или газовый.

В основе этого оборудования лежит технология пиролизного сжигания топлива. Его сущность состоит в том, что под воздействием повышенной температуры и в условиях нехватки кислорода древесина начинает разлагаться на твердый остаток и летучую часть — пиролизный газ.

Пиролиз происходит при температуре в пределах от 270 – 700 градусов. Этот процесс является экзотермическим, другими словами, он характеризуется выделением тепла, благодаря чему повышается подсушивание и прогрев топлива в котле.

В дальнейшем смешение кислорода с пиролизным газом при значительной температуре приводит к сгоранию последнего, который применяется с целью получения тепловой энергии.

Пиролизный газ активно взаимодействует с углеродом, за счет чего на выходе из котла дымовые газы почти не включают вредных примесей, считаясь, в большей мере, смесью водяного пара и углекислого газа.

Многочисленные исследования показали, что двуокись углерода будет выбрасываться в окружающую среду до трех раз меньше, чем от обыкновенного дровяного и, тем более, угольного котла.

Процедура пиролизного горения отличается формированием незначительного количества золы и сажи, именно поэтому это оборудование крайне редко требует очистки.

Преимущества пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром – это экологичность.

Заявленная производителями эффективность лишь на 4 – 10% превышает производительность обычного твердотопливного котла. Очевидно, что выбор должен основываться на учете индивидуальных особенностей отопительной системы и предпочтений хозяев.

Основные признаки качественной модели которую стоит приобрести:

• Хорошие, аккуратные сварные швы и достаточная толщина материала (не менее 4 мм). Тонкий металл в дешевых котлах быстро прогорает и больше подвержен коррозии. Покупать подобные изделия — плохое решение!
• Керамическая форсунка и обшивка камеры сгорания газов (такая модель прослужит дольше). Этот материал обладает отличными огнеупорными свойствами. Следите за тем чтобы применялась именно керамика, как самый надежный материал для этих частей котла.
• Две рабочие камеры с возможностью плавной регулировки подачи воздуха. Две камеры – основной признак эффективной пиролизной модели! Если вам нужны высокопроизводительные и в то же время экономичные котлы длительного горения — выбирайте пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром.
• Теплоноситель контактирует только с дымоходом и камерой сжигания газа. Если этот технический момент не соблюдён, котёл будет терять тепло, так как основная топочная камера имеет более низкую температуру (теплоноситель остывает при контакте).
• Наличие автоматического блока управления и соответствующей гарантии на него. Ремонт этого очень важного для регулировки подачи воздуха узла в некоторых случаях обходится до 50% от общей стоимости оборудования. Отнеситесь серьезно к данной части котла.

Еще несколько советов по выбору котла:

• Необходимую мощность можно рассчитать исходя из площади помещения и степени утепления. Примерно нужно брать 1 вКт на 10 м2, при этом набросить несколько кВт, учитывая еще и функции котла как бойлера. Так, если у вас площадь 80 м2, то подойдет вариант мощностью на 10 кВт, но если площадь 100 м2 и стены не утеплены, то 10 кВт будет мало;
• Размеры топки важны, если вы будете топить дровами, чем она больше, тем большие размеры дров можно будет туда поместить;
• Время горения без дозагрузки обычно указано с учетом топлива отменного качества, так что берите 2/3 от этих данных. Например, при заявлены 10 часах можно рассчитывать на 6;
• Энергонезависимость очень важна для выбора котла на дачу или отдаленное от электричества место, кроме того, это еще и экономия электричества.

Для нормальной работы оборудования необходимо соблюдать определенный диапазон температуры горения топлива. Это диапазон от 2000 до 8000 С.

Необходимо достаточно точно настраивать устройство. Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций при высокой температуре служит водяной контур агрегата.

Корпус играет роль теплообменника, между его стенками проходит вода. Эта особенность и встроенный змеевик в одной из стенок препятствует созданию запредельной температуры.

При недостаточной температуре воды, прекращается образование пиролизного газа, в топочную камеру подается воздух и котел работает как обычная печь на твердом топливе. Не допускается остывание воды ниже температуры ниже 600 С. В этом случае, процесс горения без кислорода прекращается в любом типе пиролизных котлов.

Для обеспечения малого водяного контура и перехода оборудования в рабочее состояние предусмотрена установка в водяном контуре дополнительной перемычки (байпаса). Регулировка байпаса производится вручную, для контроля над температурой предусмотрена установка датчиков температур.

Данный тип оборудования может работать на всех типах дров, брикетах, паллетах.

В реальности может применяться такой вид топливо, как уголь. Предусмотрена переработка горючих бытовых и промышленных отходов. Но это может вызвать неприятные последствия из-за содержания в них высокого содержания полимеров и резины.

Пиролизные котлы выпускаются только одноконтурными и не могут использоваться для подогрева воды. Но, в случае отсутствия природного газа, для создания в здании комфортных условий, данный вид оборудования является лучшим решением проблемы.

Пиролизный котел своими руками

Сделать пиролизный котел своими руками по чертежам, или заказать изготовление у специалистов (что все равно выходит дешевле, чем покупать готовый).

Чтобы сделать такое сложное устройство, понадобится достаточно широкий набор инструментов и материалов.

Вот примерный их список:

• План-схема. Без точного расчета вам вряд ли удастся все правильно сделать. Чертежи не обязательно делать самостоятельно, если у вас нет соответствующих навыков, можно просто скачать его в интернете.
• Сварочный аппарат.
• Машинка для шлифовки.
• Металлические трубы разного диаметра и длинны (120, 130 и 150 сантиметров, диаметром 50, 45 и 6-8 сантиметров) из труб будет изготовлен и сам каркас котла и дымоход.
• Лист метала для изготовления дверцы.
• Петли и ручки для установки заслонок.

Изготовление пиролизного котла включает в себя такие этапы:

Изготовление каркаса.

Каркас пиролизного котла состоит из двух частей кожуха и топки. Делают каркас из двух труб большего и меньшего диаметра. Одну трубу вставляют в другую и сваривают. При этом большая труба выступает в качестве кожуха, а меньшая в качестве топки.

Дно и верх труб заваривают кругами, вырезанными из металлического листа. Пространство между трубами заполняют теплопроводным агентом.

Второй этап - это разделение топки надев камеры.

В одну из них будут загружаться дрова, а во второй догорать газ. В качестве разделителя выступает распределитель воздуха. Это труба самого маленького диаметра на которую наварен лист метала с лопастями.

• Далее в нижней части каркаса — топке необходимо вырезать отверстие-дверцу, саму дверцу выполняем из листа метала. Очень важно, чтобы дверца прилегала как можно плотнее во избежание попадания внутрь котла лишнего воздуха.
• Последним этапом изготовления пиролизного котла будет установка дымохода и выпускного патрубка через который не догоревший газ будет выводится в дымоход и на улицу.

Помимо того, что пиролизный котел необходимо правильно изготовить его необходимо ещё и правильно установить:

• Как правило пиролизный котел устанавливают в отдельном помещении — котельной, это наиболее безопасный вариант.
• Устанавливают пиролизный котел на расстоянии не менее тридцати сантиметров от стен.
• Пол, на котором будет стоять котел должен быть выполнен из негорючих материалов.
• Помещение котельной должно быть оснащено хорошей вентиляцией.
• Дымоход котла нужно хорошо изолировать, что бы избежать выделения продуктов горения в помещение.

1. Загрузочное отверстие для топлива у самодельных моделей обычно размещают несколько выше, чем у обычных твердотопливных котлов.
2. Обязательно нужно установить ограничитель, который позволит контролировать количество воздуха, поступающего в топливную камеру, а также своевременно подкладывать дрова или брикеты.
3. Для изготовления ограничителя можно использовать трубу диаметром около 70 мм, длиной чуть больше корпуса устройства.
4. К нижней части ограничителя следует приварить стальной диск, образующий со стенками трубы зазор около 40 мм.
5. Для установки ограничителя в крышке котла следует сделать соответствующее отверстие.
6. Загрузочное отверстие для дров следует сделать прямоугольным. Закрывают это отверстие дверцей, со специальной стальной накладкой, обеспечивающей надежное прилегание.
7. Ниже необходимо сделать отверстие для удаления золы.
8. Трубу, по которой движется внутри котла теплоноситель, нужно сделать с изгибом, чтобы максимально улучшить отдачу тепла. Количество теплоносителя, поступающего в котел, можно регулировать с помощью установленного снаружи вентиля.
9. Если после первого пуска котла в продуктах горения отсутствует угарный газ, значит, конструкция выполнена точно и функционирует правильно. В дальнейшем следует регулярно контролировать состояние сварных швов котла и своевременно очищать его от накопившейся золы и копоти.

Пиролизный котел из газового баллона

Самодельный пиролизный котел из газового баллона способен работать на самом разнообразном твердом топливе:

• дрова;
• уголь;
• сланец;
• отходы древесного производства.

Создав подобную конструкцию, можно смело забыть об отсутствии тепла даже в большом помещении.

Пиролизный котел из газового баллона своими руками изготовляется по следующему, не сложному принципу: дрова или иное твердое топливо загружается сверху или сбоку, после поджигается. Необходимо дождаться, чтобы появился огонь, после чего накрыть поршнем, выполняющим роль воздуховода в данной конструкции.

Сверху дополнительно всю конструкцию следует закрыть плотной верхней крышкой с отверстием для трубы.

Оптимальные размеры газового баллона, подходящие для изготовления котла – 50 литров.

Инструменты, которые потребуются для самостоятельного изготовления пиролизного котла:

• сварочный аппарат;
• газовый резак;
• болгарка.

В качестве дополнительных материалов используются металл листовой, полоска из металла и арматура.

Баллон обрезается по верхней его части, которую можно сделать крышкой, если на то будет желание. Для этого достаточно лишь отшлифовать всю конструкцию.

После этого опять же вверху делается отверстие для трубы. Сбоку вырезается загрузочная дверца, которая открывает доступ к топке, куда и помещается топливо.

Дымоход должен иметь различные диаметры, чтобы обеспечить лучшую тягу. Такая хитрость позволит поддерживать стабильный процесс пиролиза на протяжении 8-10 часов, то есть топить печь будет необходимо 1 раз в сутки.

Пиролизный котел из газового баллона имеет решетку, сделанную из арматуры. С помощью нее топливо проваливается вниз, оставляя минимум золы.

Водяные пары, которые могут образовываться в процессе работы котла, конденсируются в вертикальной трубе, в которой имеется специальный кран, называемый шаровым.

По популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток - загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки. При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу. Пиролизные гораздо практичнее и эффективнее.

Свое название котлы длительного горения взяли от происходящего в них процесса - пиролиза. Сгорание дров происходит в несколько этапов: сначала древесина нагревается и начинает обугливаться, при этом из ее волокон происходит выделение влаги, оксидов углерода, азота, водорода - из них и состоит дым. Большая часть этих веществ при доступе кислорода горит ярким пламенем. Температура его намного выше, чем на поверхности поленьев.

При ограниченном поступлении кислорода дрова еле тлеют, и газы улетучиваются без сгорания, этот процесс сопровождается сильным выделением дыма, который содержит большое количество сажи, угарного газа, соединений серы, азота и водорода. За эту особенность их называют газогенераторами.

В пиролизных агрегатах, в отличие от обычных печей, процесс горения разбит на два этапа: в одной зоне котла древесина нагревается до разложения, в другой при нагнетании воздуха вентилятором сгорают пиролизные газы. Разделение процессов позволяет добиться более полного сгорания топлива и его компонентов, в результате меньше образуется зола, а дым на выходе имеет температуру менее 150 градусов и практически не содержит вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Тление дров - процесс длительный, поэтому время сгорания топлива в газогенераторах составляет от 12 до 24 часов. Для сравнения, обычные твердотопливные модели могут работать без дозагрузки максимум 6 часов. Этим обусловлено удобство обслуживания котлов длительного горения: к ним можно подходить один раз в день.

Видео: особенности и принцип работы газогенератора

Конструкция

Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой - зоне дожига - происходит сгорание этих газов.

Котлы выпускаются двух типов:
• с верхней загрузкой, или шахтные;
• с нижней загрузкой.

Шахтные котлы верхнего горения
Они отличаются тем, что процесс горения в них распространяется сверху вниз. В топливной камере зоны горения разделены колосниковой решеткой. На нее загружают дрова или иное топливо. После розжига котла в верхней части топки происходит пиролиз, и дымовые газы опускаются в нижнюю камеру дожига. По пути они нагревают находящиеся снизу дрова.

Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла - этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.

Котлы с нижним горением
В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим высотой не менее 5 метров.

Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер - в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.

Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции - насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.

Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор - накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов.
Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно - 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.

Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.

Как обогреть квартиру или дом с помощью тёплого пола, читайте
А если интересуетесь нестандартными методами отопления дома, то советуем познакомиться с принципами работы тепловых насосов: https://сайт/obogrevateli/teplovye-nasosy-princip-dejstviya.html

Материал корпуса

Твердотопливные котлы длительного горения обычно имеют корпус из стали толщиной от 3 до 8 мм.

Но некоторые производители предлагают котлы из чугуна, которые имеют ряд преимуществ:
• чугун имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению со сталью, чугунным котлам не страшна низкотемпературная коррозия;
• чугунные котлы с кованным теплообменником не имеют сварных швов, в которых чаще всего начинается разрушение стали;
• более толстые стенки чугунных агрегатов не подвержены прогоранию и деформации;
• благодаря большей толщине они дольше не остывают, что позволяет поддержать температуру в системе во время перерыва на чистку котла.

Недостатки у чугунных моделей тоже есть:
• они значительно тяжелее, в 2-2,5 раза;
• цена выше, чем у стальных, примерно на 50-70%.

Требования к топливу

Большинство современных моделей пиролизных котлов оснащены автоматическим регулированием режима горения. Длительность горения зависит от вида топлива. Как правило, при топке сухими дровами газогенератор может работать на одной загрузке до 12 часов, а на угле - около суток. Использование опила, стружки, отходов деревообработки несколько снижает время горения без дозагрузки.