ПИРОЛИЗНЫЕ КОТЛЫ ДЛИТЕЛЬНОГО ГОРЕНИЯ

В настоящее время конечному потребителю доступно множество вариантов отопления собственного жилья — неважно, квартира это, дачный домик или большой коттедж — и нежилых подсобных помещений.

Однако не во всех районах есть доступ к линии электропередачи, а установка ветряного генератора или солнечных батарей может быть исключена в связи с климатическими условиями местности.

Когда по той или иной причине отпадают и прочие более современные варианты, остаётся наиболее традиционный, не утративший популярность как в России, так и в странах Европы и Северной Америки, — твёрдое топливо (уголь, дрова, торф).

Но сжигать топливо в обычных печах экономически нерационально, опасно с точки зрения эксплуатации и сохранения биосферы, поэтому идеальным выходом будет установка современного пиролизного котла, работа которого может быть практически полностью автоматизирована.

Преимущества таких устройств:

• доступность используемого твёрдого топлива;
• почти полное выгорание загружаемого в котёл материала;
• высокие показатели КПД и развиваемой мощности;
• работа в течение суток на 1–2 загрузках;
• минимальные теплопотери.

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ПИРОЛИЗНОГО КОТЛА

По сути процесс пиролиза аналогичен горению и представляет собой разложение исходного топливного материала (в твёрдом или жидком агрегатном состоянии) на конечные продукты — газы, жидкости или твёрдые вещества. Отличия процесса от сжигания топлива — специально создаваемый недостаток кислорода, препятствующий сгоранию, и, как следствие, значительно большая длительность распада загружаемого в котёл материала.

В обустройстве двух отдельных устройств, в одном из которых разлагается твёрдое топливо (дрова), а в другом сгорает газ, нет смысла.

Поэтому пиролизные газогенераторные котлы оснащены двумя расположенными вертикально камерами, в верхней из которых протекает собственно процесс термического разложения (рабочая температура — 200–800˚C; реакция экзотермическая), а в нижней происходит сжигание отходящего пиролизного газа, смешанного с воздухом.

Поскольку древесина разлагается при дефиците кислорода, продуктами распада являются древесный уголь и смесь угарного (CO) и углекислого (CO₂) газов, причём первого значительно больше. Газовоздушная смесь сгорает в нижней камере при температуре от 1100˚C до 1200˚C с выделением огромного количества тепловой энергии, идущей на отопление помещений.

Энергия, выделяемая при горении газа, выделяется в значительно большем объёме, чем при разложении топлива. Средний КПД реакции очень высок и составляет 85–90%; кроме того, благодаря давно отлаженным механизмам контроля сгорания газовых смесей, процесс может быть почти полностью автоматизирован.

Верхняя и нижняя камеры, хотя и представляют собой самостоятельные устройства, не изолированы друг от друга, а разделены при помощи колосников, на которые укладывается слой твёрдого топлива, препятствующий потере выделяющегося тепла.

Сверху в верхнюю (газифицирующую) камеру поступает слабый поток внешнего воздуха, который, проходя сквозь тлеющее топливо, выходит в нижнюю камеру (камеру сгорания), снизу оборудованную форсункой из шамота (огнеупорной глины).

Несмотря на высокий КПД газогенераторных пиролизных котлов, их общая энергоэффективность зависит от целого ряда факторов:

• температуры на улице и в обогреваемом помещении;
• качества и типа теплоизоляции постройки;
• разновидности и характеристик используемого топлива;
• проекта системы отопления.

Тем не менее, в целом такие устройства отличаются значительно большей эффективностью и экономичностью, чем традиционные печи для твёрдого топлива.

ВИДЫ ПРИМЕНЯЕМОГО ТОПЛИВА

В качестве твёрдого топлива для устройств такого типа может использоваться не только древесина, но и уголь, а также торф, однако оптимальным вариантом, по мнению хозяев пиролизных котлов, являются сухие (влажность до 20%) дрова длиной от 450 мм до 650 мм. Именно при использовании такого вида топлива котлы, развивая наибольшую мощность, служат дольше всего.

Время сгорания каждого вида твёрдого топлива различается и составляет, в порядке убывания:

• для чёрного угля — до 10 часов;
• для бурого угля — до 8 часов;
• для древесины твёрдых пород — до 6 часов;
• для древесины мягких пород — до 5 часов.

Возможно, при недостатке качественного топлива, использование и других материалов, дающих высокий выход горючих газообразных продуктов — разумеется, при условии, что это предусмотрено в условиях эксплуатации оборудования.

К таким материалам относятся торф, каменный уголь, отходы деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, топливные брикеты и пеллеты (гранулы).

При условии правильного подбора расхода воздуха (как первичного, так и вторичного), а также соблюдения рекомендаций по влажности (20–30%) образующийся в результате пиролиза газ горит белым пламенем, и побочных продуктов почти не выделяется.

При повышенном содержании влаги не только понижается энергоэффективность котла (вплоть до затухания), но и образуются налёты копоти и дёгтя.

Запуск пиролизного газогенераторного котла несложен, однако требует точного соблюдения инструкций и рекомендаций, изложенных в руководстве по эксплуатации. Важнейшее условие — предварительный прогрев газифицирующей камеры до температуры от 500˚C до 800˚C (точное значение зависит от характеристик используемого топлива и рекомендаций производителя).

По достижении нужной температуры в камеру загружается топливо, а затем включается пиролизный режим работы и запускается дымосос.

Соблюдение этих несложных правил обеспечивает оптимальные условия сгорания топливных материалов и наибольший достижимый КПД. Цвет пламени при правильной растопке — от желтоватого до белого.

КАК ВЫБИРАТЬ ПИРОЛИЗНЫЙ КОТЕЛ

Выбор устройства зависит от ряда перечисленных ниже параметров.

Влажность твёрдого топлива.

Если есть возможность приобретать материалы, содержание влаги в которых находится в пределах 20–30%, или высушивать их до нужных условий, можно приобрести простой газогенераторный пиролизный котёл. В противном случае следует остановить свой выбор на комбинированных агрегатах, в которых можно сжигать торф, уголь, древесные отходы с допустимой влажностью до 50%.

Размеры и материал газифицирующей камеры.

Оптимальными размерами камеры являются позволяющие загружать дрова длиной не менее 650 мм. Стены обеих камер должны быть обработаны керамобетоном — материалом, обеспечивающим отличную теплоизоляцию, наибольшую длительность процесса пиролиза и термостойкость устройства.

Время выгорания.

Оптимальное временя полного сгорания топливных материалов — от 10 часов.

Срок эксплуатации.

В идеале котёл должен служить более 20 лет.

К преимуществам пиролизных котлов длительного горения относятся:

• простота эксплуатации и текущего обслуживания;
• долгое прогорание топлива — вплоть до 15 часов;
• экологичность используемого материала;
• практически полное сгорание твёрдого топлива;
• сниженное выделение в атмосферу углекислого газа;
• лёгкость очистки котла после завершения его работы;
• быстрое прогревание теплоносителя до требуемой температуры.

Следует отметить, что выделение в атмосферу CO₂ в таких устройствах почти в 3 раза ниже, чем при использовании традиционного оборудования, а золы и копоти в ходе работы при правильной подготовке котла практически не образуется.

Стоят такие агрегаты в полтора-два раза дороже традиционных, при этом с их помощью невозможно прогреть воду для бытового использования, а влажность загружаемого топлива не должна превышать установленной производителем нормы (обычно в диапазоне 20–30%). Помимо прочего, полностью автоматизировать работу котлов не представляется возможным ввиду необходимости периодической загрузки топлива, производимой вручную.

Всё же, несмотря на все минусы, пиролизные котлы представляют собой перспективный вид отопительного оборудования, популярность которого непрерывно растёт.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов