Пиролизное горение. Изготовление пиролизных котлов своими руками

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

1. В закрытый резервуар (реактор) загружается определенный объем измельченной древесины или опилки.
2. Металлический сосуд нагревается снаружи до 500…900 °C, сквозь фурмы (дутьевые отверстия) ограниченно подается воздух.
3. Дерево тлеет и разлагается на составляющие – водород, метан, угарный газ, водяной пар, углекислый газ. По окончании реакции на дне остается немного золы.
4. Полученная газовая смесь охлаждается, очищается, потом закачивается в баллоны для дальнейшего использования.

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Отметим, что любой процесс сжигания твердого топлива сопровождается выделением древесного газа, даже в костре (смотрим фото). Подробнее в другой нашей публикации.

2 типа газогенераторных котлов

Принцип работы обоих агрегатов одинаков, только сжигание организовано по-разному. В любом пиролизном котле имеется 2 камеры:

• топливник, где происходит горение, разложение дров с выделением горючих газов;
• вторичная камера, где топочные газы сгорают, выделяя дополнительное тепло.

То есть, принцип действия пиролизного котла основан на раздельном сжигании топлива. Древесина горит, отдает тепло и нагревает верхние слои, отчего выделяется угарный газ и водород. Смесь поступает во вторичную камеру и сгорает благодаря отдельной подаче воздуха.

Для более понятного описания дровяных и угольных теплогенераторов мы решили воспользоваться классификацией известной чешской фирмы Atmos, которая более 10 лет производит двухкамерные отопители. Итак, котлы делятся на 2 группы:

1. Обычные пиролизные. Здесь раздельная подача воздуха организована за счет естественной тяги дымохода.
2. Газифицирующие модели с принудительным наддувом с помощью вентилятора (или дымососа), оборудованные автоматикой.

Рассмотрим каждую разновидность отдельно, используя в качестве примеров котлы «Атмос».

Принцип работы пиролизного агрегата

Для описания возьмем маломощную модель Atmos DC15E максимальной производительностью 15 кВт. Изнутри котел пиролизный выглядит так (ориентируемся по чертежу):

Примечание. Устройство пиролизных теплогенераторов других европейских производителей (например, Buderus, Viessmann) практически не отличается от конструкции «Атмосов», хотя последние заметно дешевле.

Схема работы твердотопливного котла DC15E следующая. Крупные поленья закладываются в топку и разжигаются, первичный воздух идет через заслонку в задней стенке. Дальнейшие процессы:

При полноценной работе температура в топливнике достигает 800 градусов, агрегат выходит на максимальный КПД 83% (заявлен производителем). Если «прижать» воздух заслонкой и перевести котел в режим длительного горения, эффективность упадет до 71%.

Причина – уменьшение количества теплоты от прямого сжигания дров, снижение температуры, замедление пиролиза. Внешний вид и конструкция отопителя представлена на видео:

Описание газифицирующих теплогенераторов

В целом конструкция этих котлов повторяет устройство пиролизных теплогенераторов, но есть и существенные отличия:

• первичный и вторичный воздух нагнетается вентилятором, как правило, дымососом;
• воздушные потоки направляются на топливо с боковых стенок;
• температурой теплоносителя управляет блок автоматики;
• изменена форма керамической форсунки и отбойника во вторичном отсеке;
• в задней части установлен жаротрубный теплообменник;
• КПД котлов лежит в пределах 81…87%, наибольшая температура факела пламени – 1250 °C (данные производителя «Атмос»).

Принцип работы газифицирующего отопителя такой же – верхний отсек служит бункером для дров и газогенератором, в нижнем происходит сжигание. Благодаря высокому расходу воздуха в камере догорания образуется факел пламени, повышается температура, древесина и уголь сгорает лучше.

Газогенераторные котлы разных брендов могут отличаться в мелочах – формой топливника, способами распределения воздуха в камерах, конфигурацией форсунки. В недорогих моделях вместо фигурной керамики может применяться кирпичная футеровка, отсутствовать контур водяного охлаждения, использоваться металл 4–5 мм толщиной.

Правила эксплуатации

Чтобы получить от газогенераторного отопителя хорошую теплоотдачу при минимальном расходе топлива, производители рекомендуют придерживаться следующих правил:

• использовать только сухие дрова, допустимая влажность 12…20%;
• при установке и обвязке котла обязательно применять трехходовой смесительный клапан либо комплексное устройство Laddomat-21 для поддержки температуры в обратной линии на уровне 65 °C;
• рабочая температура теплоносителя на подаче – 80…90 °C;
• теплогенератор должен работать на мощности, близкой к максимальной, нельзя долго эксплуатировать агрегат в режиме малой производительности (менее 50%);
• очень желательно топить крупными поленьями, но не круглыми колодами;
• вместе с пиролизными котлами настоятельно рекомендуется применять буферную емкость, которая будет аккумулировать излишки тепловой энергии;
• требование к минимальному объему теплоаккумулятора – 25 литров на каждый киловатт мощности отопителя.

Пояснение. Если в котловой бак пойдет холодный теплоноситель с температурой ниже 65 градусов, то в процессе газификации топлива в первичной камере образуется конденсат и деготь. Подробнее о правильной обвязке читаем в отдельном руководстве о .

Применение буферной емкости обусловлено эффективным режимом работы котла – интенсивное горение, температура на выходе 80…90 градусов. Именно при таких условиях достигается высокий КПД 86–87%. «Душить» теплогенератор по воздуху нельзя, эффективность сжигания снизится до 40–50%, как у самодельной печки-буржуйки.

Реальные преимущества пиролизных отопителей

Перечислим плюсы газифицирующих котлов, декларируемые продавцами, а потом отсеем откровенные байки:

• пиролизные источники тепла являются полноценными газогенераторами, выделяющими горючий синтез-газ;
• агрегаты очень экономичны и экологичны благодаря высокому КПД;
• котлы полностью сжигает уголь и дрова, практически без остатка;
• длительность горения – свыше 10 часов (самый скромный показатель – 8 часов).

Первое заявление чересчур смелое. Вспомним: интенсивный пиролиз начинается от сильного нагрева и недостатка кислорода, а что происходит в котле? Вентилятор нагнетает воздух в топку с избытком, никакого тления нет. Синтез-газ, конечно, выделяется, но прямое сжигание топлива тоже присутствует.

Разберем остальные преимущества:

1. Утверждение насчет экономичности и экологичности – не сказки. За счет приличного КПД котел лучше осваивает энергию топлива и выбрасывает в атмосферу гораздо меньше токсичных соединений – оксида азота и угарного газа. При 1 условии: рекомендации по режиму работы и влажности дров полностью соблюдаются.
2. Причины более полного сжигания – сухие дрова и принудительное нагнетание воздуха. Если заложить в традиционный турбированный котел брикеты из опилок или сухую акацию, то зольный остаток тоже будет нулевым. Много легкого пепла попросту выдувается вентилятором в дымоход. Значит, указанный факт преимуществом не является.
3. Длительность горения зависит от 2 факторов: КПД и вместительности топливного отсека. По эффективности твердотопливные котлы проигрывают пиролизным на 10%, это небольшая прибавка к продолжительности работы. Главный фактор – объем камеры сгорания, если он достигает 80 л и более, дрова прогорают за 6–8 часов.

Справка. Чешский производитель Atmos так и описывает достоинства своих теплогенераторов (дословно): большой бункер для топлива – продолжительное время горения. Отсюда вывод: заявление о длительности работы правдиво, только причина другая – вместительность топки, а не факт генерации древесного газа.

Также много небылиц рассказывается об экономичном режиме тления, который в пиролизных агрегатах попросту отсутствует. В инструкции по эксплуатации «Атмос DC15E» так и написано – уменьшение интенсивности пламени ведет к снижению эффективности и повышению расхода топлива.

Существенные минусы котлов

Если вы посетите любой интернет-магазин отопительных агрегатов и поинтересуетесь, сколько стоят пиролизные теплогенераторы, то сразу увидите их главный недостаток. Не самый дорогой российский котел «Суворов М» К-20 (20 кВт) обойдется в 1320 у. е., а идентичный по мощности ATMOS DC 20 GS – 2950 у. е. Для сравнения: цена недешевого традиционного отопителя Buderus Logano S131-22 H составляет 1010 у. е.

Обозначим другие недостатки газифицирующих источников тепла:

• 2 камеры, футеровка из кирпича или керамики плюс водяная рубашка в нижней части корпуса – перечисленные конструктивные решения значительно увеличивают массу и размеры агрегатов;
• высокие требования к качеству топлива;
• теплоноситель с температурой 80 °C редко используется при обогреве частных домов, значит, не обойтись без дорогостоящего ;
• керамические детали футеровки не вечны – от перегрева форсунка может треснуть и ее придется менять.

Надо сказать, пиролизные котлы привлекают домашних умельцев. Но сделать такой агрегат своими руками очень непросто, нужен опыт и вложение средств в закупку материалов. Бесплатно изготовить отопитель не получится. Куда проще сварить обычный или шахтный котел.

Примечание. Судя по отзывам владельцев котлов на тематических форумах, использовать сырые дрова все-таки возможно. Алгоритм такой: агрегат растапливается и прогревается сухими поленьями, затем подкидывается влажная древесина. Но доля такого топлива не должна превышать 30%, иначе пойдет копоть и сажа. Послушаем мнение эксперта на видео:

Выбирать из всех существующих котлов пиролизный имеет смысл при таком раскладе:

• вы готовы платить за эффективность и сохранение окружающей среды;
• бюджет позволяет приобрести отопитель и теплоаккумулятор нужного объема;
• в котельной хватает места под оборудование;
• есть возможность заготавливать качественные дрова, покупать брикеты либо сушить свежесрубленную древесину.

Модель теплогенератора подбирается по мощности и функциональности. Как правильно на дровах для дома, читайте в нашей инструкции.

Изначально пиролизные бытовые котлы рассчитаны на установку бака-аккумулятора и использование хорошего топлива. Это западноевропейская практика, где твердотопливные агрегаты нельзя эксплуатировать без буферного резервуара.

У нас доходы не столь высоки, оттого домовладельцы экономят на всем – оборудовании, горючем, способе сжигания. Отсюда вывод: на данный момент газогенераторные установки несовместимы с нуждами и расходами большинства домовладельцев, ведь их не удастся правильно эксплуатировать.

Комфорт в помещении напрямую связан с температурой воздуха, которая, в свою очередь, зависит от качества работы отопительного прибора. Грамотно подобранное оборудование позволит наслаждаться комфортной температурой и не задумываться о том, какая погода за окном. Однако ассортимент котлов настолько велик, что разобраться в нем достаточно сложно. Как показывает практика, чаще всего выбирают газовые приборы, которые считаются наиболее практичными. Если их использование невозможно, зачастую обращаются к твердотопливным устройством. В их ряду стоит особо выделить пиролизные котлы, простое в эксплуатации, очень эффективное современное оборудование.

Устройство и принцип действия пиролизного котла

Пиролизный котел относится к числу устройств, . Как и они, прибор производит нагрев теплоносителя и подает его в систему. Однако он имеет ряд отличий от традиционных моделей, как в конструкции, так и в принципе действия. Прежде всего, работа пиролизного аппарата основана на процессе сухой перегонки древесины, который называется пиролиз. Он заключается в выделении смеси газов из твердой органики под воздействием достаточно высоких температур в условиях минимальной подачи кислорода. В результате реакции топливо распадается на сухие остатки или кокс и газ.

В основу работы пиролизного котла положен процесс сухой перегонки органического топлива, в результате которого оно разделяется на газовую смесь и кокс

Процесс пиролиза может происходить только при очень высоких температурах, минимум 1100°С. Кроме того реакция идет с высвобождением большого количества тепла, которое подсушивает топливо, а так же нагревает воздух, поступающий в зону горения. Газ, выделившийся из топлива в процессе пиролиза, смешивается с кислородом и горит с выделением тепла. Особенность оборудования заключается в том, что древесный газ взаимодействует с активным углеродом, что позволяет минимизировать канцерогенные вещества в отработанных газах. Содержание СО₂ в дыме в среднем в три раза ниже, чем у традиционных твердотопливных моделей.

Основу прибора составляют две полностью герметичные камеры. Чаще всего они выполнены из листов стали толщиной минимум 5 мм. В качестве разделителя между элементами выступают форсунки. Верхняя часть топки представляет собой отдельную конструкцию, так называемый топливный бункер. Нижняя одновременно используется как камера сгорания и как зольник. Топливо сначала поступает в верхний отдел. Здесь оно немного подсушивается, одновременно прогревается и воздух, направляющийся в нижний отсек, где сжигается выделяющийся газ и скапливается зола.

На рисунке представлена схема устройства пиролизного котла. Здесь же обозначены основные элементы системы (клик для увеличения)

Отличительная особенность оборудования – возможность регулирования мощности путем наддува воздуха. Таким способом можно добиться большей эффективности, чем в традиционных системах. Использование терморегулятора позволяет поддерживать заданную температуру теплоносителя. Еще одно отличие – возможность длительное время функционировать на одной закладке топлива. Именно поэтому приборы называются пиролизные котлы длительного горения. В среднем время прогорания одной закладки составляет 12 часов, существуют модели и с большими показателями. Кроме того в силу конструктивных особенностей оборудования расход топлива в таких системах уменьшается.

Как грамотно выбрать топливо?

Теоретически пиролизные системы могут работать на различных видах твердого органического топлива. Это может быть уголь, торф или древесина. Последнее, а точнее, дрова, считается наиболее экономически выгодным топливом. Его размеры определяются параметрами топки. Чаще всего для пиролизных устройств используются поленья, длина которых составляет 400 мм, а диаметр – до 200 мм. Размеры топливных брикетов должны составлять порядка 300х30 мм. Кроме того такие системы очень требовательны к влажности. При ее избытке выделяется большое количество пара, что снижает тепловые характеристики оборудования и приводит к образованию копоти.

Для нормальной работы приборов необходимо, чтобы влажность топлива не превышала 45%. Лучше всего, чтобы она составляла 20%. Исследования показали, что при сгорании килограмма древесины, влажность которой 20%, выделяется тепло, эквивалентное 4 кВт/ч. Тогда как такое же количество дерева влажностью 50% даст тепла ровно в два раза меньше. Именно поэтому на влажность топлива следует обратить особое внимание. Вместе с дровами или топливными брикетами можно использовать опилки или другие древесные отходы. Их количество не должно превышать трети от общего объема топлива.

Топливом для пиролизных котлов теоретически может служить почти любая твердая органика: древесина, торф, уголь и т. д. Однако наиболее эффективно оборудование работает на дровах, влажность которых не превышает 20%

Разновидности пиролизных котлов

Существуют две разновидности прибора, различающиеся местом расположения отсека дожига. Он может располагаться внизу или наверху.

Оборудование с нижней камерой дожига

Наиболее распространенная модификация приборов, что обусловлено удобством в эксплуатации. Топливо помещается в верхнюю камеру, что очень рационально. Отработанные газы выходят в трубу, находящуюся внизу. Основным недостатком таких устройств можно считать то, что чистить систему придется достаточно часто. Связано это с тем, что при прогорании топлива зола из верхнего отделения попадает в камеру дожига.

Приборы с верхней камерой

Такие системы менее удобны, зато имеют определенные преимущества. Зола не попадает в отсек дожига, что позволяет чистить его намного реже. Кроме того пиролизный газ посредством форсунок выводится вверх, где сгорает и поступает в дымоход, охлаждается и отводится в дымоход. Такая система более практична, но требует большего количества материала на изготовление дымового тракта.

Модификация пиролизного оборудования с верхним расположением камеры дожига. Регулярная чистка такой конструкции будет проводиться намного реже

Пиролизные котлы могут быть оснащены вентиляцией различного типа:

• Естественная. Такие устройства не зависят от подачи электроэнергии. Должны быть оборудованы достаточно высоким дымоходом для создания необходимой тяги.
• Принудительная. Приборы энергозависимы, поскольку оборудуются различными вентиляторами и насосами, которые управляются в автоматическом режиме. Характеризуются большим временем эффективного горения, чем устройства с естественной вентиляцией.

Важным аспектом подбора пиролизного оборудования считается материал, из которого изготавливается его корпус. Наиболее распространенный вариант – сталь, толщиной не менее 5 мм. Это достаточно прочный и довольно долговечный материал. Его главный недостаток – подверженность коррозии, что отрицательно сказывается на сроке его эксплуатации. Лучшая альтернатива такому прибору – котел в чугунном корпусе. Такие устройства отличаются более высокой теплоотдачей, служат гораздо дольше и имеют повышенную устойчивость к кислотам и смолам.

Почему стоит купить именно такой котел?

Владельцы такого оборудования получают множество преимуществ:

• Высокий КПД устройств, поскольку топливо сгорает, практически, без остатка.
• Возможность регулировать температуру в отапливаемом помещении, что позволяет расходовать топливо предельно экономно.
• Низкий уровень вредных веществ в отработанных газах. Их выделяется почти в три раза меньше, чем при работе классических твердотопливных котлов.
• Возможность загружать топливо в среднем два раза в день. Экономичный режим предполагает даже одну загрузку в сутки.
• Полуавтоматическое управление. С помощью пульта можно увеличивать либо уменьшать скорость подачи воздуха, что дает возможность регулировать мощность устройства в пределах от 30 и до 100%.
• Количество продуктов сгорания минимально. Таким образом чистка оборудования проводится достаточно редко.

Прибор имеет и некоторые недостатки, о которых нужно знать, прежде чем выбирать это устройство. Во-первых, все автоматизированные модели работают только от сети. Во-вторых, стоимость прибора в среднем в полтора раза выше устройств классического горения. Однако существенная экономия топлива со временем позволяет окупить все затраты. Ну и, чаще всего пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, выпускаются одноконтурными. Поэтому могут использоваться только в качестве отопительной системы. Для подогрева воды придется устанавливать другие устройства, что предполагает дополнительные денежные затраты.

Принцип действия пиролизных аппаратов предполагает длительный процесс горения, что дает возможность сократить количество закладок и существенно уменьшить количество топлива

Закладка топлива в пиролизные устройства всегда производится вручную, автоматизировать этот процесс нельзя. Это можно считать небольшим недостатком системы

Выбираем производителя и марку оборудования

Признанными лидерами в производстве пиролизных котлов на твердом топливе считаются немецкие компании Buderus и Viessmann. Они отличаются наименьшим количеством токсичных выбросов в атмосферу и максимально высоким КПД. Некоторые модели этих брендов могут работать на одной закладке до 24 часов. Секрет таких характеристик кроется в усовершенствованной конструкции топки оборудования. Эффективность работы устройства контролирует автоматика, что позволяет обеспечить равномерный тепловой режим и при этом существенно снизить затраты на топливо.

Еще один популярный производитель – чешская фирма Dakon. Конструкция аппаратов практически идентична немецким аналогам. Соответственно, и эффективность работы тоже. К числу успешных находок компании можно отнести пульт управления котлом, с помощью которого можно осуществлять все основные регулировки. Новинкой Dakon считается устройство, выпускающееся в чугунном корпусе. Эта модель называется Daman Pyro. Она имеет самый продолжительный срок службы в своем классе оборудования. Это устройство способно в межсезонье работать с половинной мощностью.

Интересные и практичные модели можно найти у чешского производителя ОРОР. Особенность этих котлов – в полной энергонезависимости. Кроме того особая конструкция приборов позволяет им работать не только на древесине, но и на угле. Газы через горелку направляются в камеру сгорания, где и сжигаются с участием вторичного воздуха. Для регулирования мощности прибора используются заслонки, которые могут закрываться и открываться. КПД колов марки ОРОР в среднем составляет порядка 89%, что можно считать достаточно хорошим показателем.

Российские пиролизные котлы марки Буржуй-К выгодно отличаются от конкурентов способностью работать на топливе повышенной влажности и использовать различные виды топлива

Из отечественных производителей стоит выделить костромскую компанию ТеплоГарант, выпускающую котлы под маркой Буржуй-К. Это очень практичные, полностью энергонезависимые устройства, которые могут использоваться как в частных домах, так и на производстве. Отличительная особенность моделей – возможность работать с разными видами топлива. Кроме того приборы рассчитаны на эффективную работу с топливом большей влажности, что дает им определенные преимущества перед конкурентами.

Пеллетные котлы также, как и пиролизные признаны стабильным и надёжным отопительным оборудованием. О правилах выбора агрегата узнаете из нашей следующей статьи: .

Пиролизные котлы приобретают все большую популярность. Их можно считать наиболее практичной разновидностью твердотопливного оборудования. Несмотря на достаточно высокую цену, а она начинается в среднем от 40 тыс. рублей, спрос на такие устройства остается стабильным и даже растет. Это объясняется достаточно высоким КПД аппаратов, приемлемой стоимостью топлива и возможностью длительного функционирования от одной закладки. Разнообразный ассортимент пиролизных котлов позволяет подобрать модель, оптимально подходящую для любого строения.

Отопительные системы, оснащенные пиролизными котлами – современные, производительные устройства, создающие в здании комфортные условия. При этом выделяется большое количество тепла при минимальных затратах.

Котлы, работающие на основе процесса пиролиза, в некоторых случаях являются основными источниками тепла в жилых и промышленных помещениях. Недорогое топливо и высокий уровень КПД, система надежного контроля над оптимальным процессом горения – достоинства, влияющие на выбор этого отопительного оборудования.

В данных агрегатах происходит выработка пиролизного газа, получаемого при сжигании дров. В топке создается температура не более 8000 и обеспечивается малое содержание кислорода. Пиролизный газ смешивается с воздухом и полностью сгорает в камере дожига.

Принцип действия и виды пиролизных котлов

Промышленность выпускает 2 типа оборудования:

• шахтные котлы с верхней загрузкой топлива;

В этом случае горение топливо проходит с верхней части к низу. В топке расположены колосники, которые разделяют ее на несколько отсеков. Сюда загружаются твердая древесина или другой вид топлива. При загорании, в верхней части образуется пиролизный газ, который опускается в нижнюю камеру. Здесь происходит смешивание с вторичным воздухом и дожигание.

По мере опускания газа, происходит разогрев нижней части древесины, поэтому могут использоваться отсыревшие дрова. Для того чтобы газ смог опуститься вниз и для стабилизации тяги в конструкции предусмотрена установка вентилятора. Его монтируют в верхней части котла. Воздух подается сверху вниз, поэтому это установка с «верхним дутьем».

Для улучшения процесса дожигания газа, в некоторых моделях предусмотрена установка дополнительного нагнетателя. В этом случае, поток воздуха проходит непосредственно в нижнюю камеру. Такая конструкция увеличивает производительность оборудования. Отведение дыма и пара, производится по дымовому патрубку в систему вентиляции.

Агрегаты с нижней загрузкой

Газогенераторные камеры в данном типе расположены в нижней части. Газ проходит в верхнюю часть и здесь происходит его дожиг. Для нормальной работы оборудования высота дымохода должна быть не менее 5 м. В этом виде котлов не используются нагнетательные вентиляторы, поэтому они не зависят от подачи электроэнергии. Но производительность этого типа ниже.

Независимо от типа оборудования, пиролизные котлы с водяным контуром работают по следующему алгоритму:

• топливо загружается в камеру;
• при помощи регулятора выставляется определенный тип работы котла;
• после прогревания топочной камеры, перекрывается доступ воздуха. Топливо тлеет, происходит повышенное выделение угарного газа;
• пиролизный газ проходит в отсек дожига, смешиваясь с кислородом, полностью сжигается.

Это интересно! По мнению специалистов, оборудование работает с полной производительностью при сжигании сухой древесины твердых пород. Длина дров не должна превышать 600 мм, а влажность не более 20%. Такое топливо позволит продлить работоспособность оборудования и достичь его максимальной производительности.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Данный тип отопительного оборудования намного превосходит печи прямого горения по нескольким пунктам. К ним относятся:

• • невозможность образования сажи. Это обусловлено полным сгоранием твердого топлива. Помимо экономической составляющей, эта особенность делает пиролизные котлы более экологичными. В этом случае продуктами отхода являются углекислый газ и вода;
  • может применяться любое твердое топливо. Это обусловлено его полным сгоранием. Может использоваться любое вещество способное гореть. Возможна установка на производстве кожи, сельхозпредприятиях, в швейных цехах для переработки отходов и отоплении помещений. При этом отходы производства полностью утилизируются;

• процесс пиролиза, при сжигании твердой древесины, может длиться более 10 ч. Печь с прямым сжиганием дает тепло на 4 ч;
• работа агрегата может регулироваться. При этом происходит регулировка процесса горения топлива и нагревания воды в контуре. Простота регулировки обусловлена сгоранием газа и простотой регулирования его потока. Такая особенность позволяет установить автоматическую регулировку и обезопасить работу котлов.

К недостаткам этого оборудования можно отнести:

• высокая стоимость, но затраты на покупку быстро окупятся. Это обусловлено преимуществами пиролизного котла и полному сгоранию топлива;
• обязательное условие использования сухого топлива. При влажности более 20%, оборудование может работать с перебоями;
• для нормальной работы шахтных котлов требуется подведение электроэнергии для нагнетания воздуха в камеру дожига. Такая техника не может использоваться в местах, отдаленных от линий электропередачи.

Важно! По отзывам владельцев пиролизного оборудования, работа может нарушаться из-за низкой температуры воды, поступающей из обратного трубопровода. Для предотвращения неудобств потребуется при монтаже системы водяного отопления смонтировать трехходовой кран, для отведения горячей воды в обратку. Таким образом, подогрев холодную воду обратной трубы, вы избежите неприятностей и отключения котла.

Основные правила и условия нормальной эксплуатации

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.

Ежегодное подорожание основных энергоносителей, газа и электричества, заставляет жителей искать альтернативные варианты отопления. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и торф хорошо знакомы для жителей глубинки. Не стоит списывать со счетов . Дрова до сих пор остаются популярным топливным ресурсом для жителей центральных и северных районов нашей страны. Доступность, относительно невысокая стоимость твердого топлива делает его реальным конкурентом газу и электричеству, особенно когда речь идет об индивидуальном домашнем отоплении. Печное отопление возвращается в нашу жизнь только уже в другом, более совершенном и модернизированном виде.

Для жителей частного сектора, владельцев загородных домов повышенный интерес представляют пиролизные твердотопливные котлы. Традиционные отопительные приборы на твердом топливе сегодня уступают место новым моделям, обладающими высокими технологическими характеристиками. Причина популярности, которой сегодня пользуются пиролизные котлы, кроется в высокой эффективности агрегатов этого типа.

Что собой представляют котлы для отопления твердотопливные, пиролизного типа, разберемся подробнее.

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Важно! Контактируя с углеродом, пиролизный или древесный газ практически полностью выгорает, оставляя после себя СО 2 и водяной пар. Количество углекислого газа в этом случае в три раза меньше, чем выделяется при обычном сжигании древесины. Такое качество немаловажно при массовом использовании твердотопливных котлов для отопления жилых помещений.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 0 С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 0 С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 0 С.

На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

Устройство и принцип работы котла

Ранее было уже сказано, что котлы этого типа имеют камеры. Топка разделена на газифицирующую камеру, в которую осуществляется загрузка топлива и непосредственно — камера сгорания.

На рисунке схеме показано внутреннее устройство твердотопливного котла пиролизного типа

В первую камеру, куда ограничен приток воздуха, загружается топливо. Котел запускается и работает в обычном режиме. При медленном горении топливо начинает пиролизироваться, выделяется древесный газ, который поступает уже во вторую часть топки, в камеру сгорания. С этого момента твердотопливный котел выходит в рабочий режим. Теперь начинается процессы, которые в корне отличают пиролизный тип горения, твердотопливные отопительные котлы длительного горения от процесса прямого сжигания и от традиционных котлов.

В первой камере потери тепла минимизируются. Обычно в моделях твердотопливных котлов длительного горения пространство между первой и второй камерой заполняют колосники, на которые укладывается топливо.

На заметку: уже здесь можно обнаружить первое существенное отличие конструкции пиролизных котлов от обычных, твердотопливных котлов. Первичный воздух поступает в камеру сверху, поэтому топливо начинает медленно гореть сверху вниз. Действует так называемый принцип верхнего дутья. Тяга в первой камере принудительная.

Вторая часть топки — камера сгорания, куда поступает горючий древесный газ. Камера наполняется вторичным, разогретым воздухом. Здесь уже действует принцип двойного дутья.

После выхода котла на нормальный, рабочий режим, доступ воздуха в первую камеру существенно ограничивается. Процесс горения практически прекращается, переходя в состояние тления. Топливо прогорает постепенно. Каждый предыдущий слой топлива в процесс тления постепенно задействует последующий слой. Медленное тление сопровождается постоянным выделением древесного газа. За счет этого процесса, твердотопливные пиролизные котлы еще принято называть котлами длительного горения.

Для справки: при правильных тепловых расчетах одной загрузки топлива может хватить на 12 часов нормальной работы котла. В поддерживающем режиме пиролизные котлы могут работать длительное время без участия человека. В некоторых моделях этот показатель составляет 24-48 часов.

Во второй, основной камере сгорания горит только древесный газ, который при контакте с вторичным воздухом (нагретый до t 300 0 С) дает огромное количество тепловой энергии. Только сейчас тепловая энергия вступает в работу, нагревая теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике. Т.е в конструкции твердотопливных котлов пиролизного типа подогрев теплоносителя осуществляется не за счет прямого горения твердого топлива, а уже за счет сжигания вторичного продукта горения – пиролизного газа, горючего газообразного вещества. В этом и есть основное отличие котлов данного типа от твердотопливных котлов других видов.

Преимущества газогенераторных котлов

Имея представление о том, как устроен твердотопливный пиролизный котел, какой принцип действия лежит в основе этого нагревательного прибора, можно решить для себя определенные выводы. Стоит ли ставить у себя дома такой агрегат, насколько работа твердотопливного котла длительного горения будет оправдана и эффективна для домашней системы отопления. Здесь важно учесть те преимущества, которыми обладают пиролизные котлы, а именно:

• высокий КПД, до 85%, в сравнении с отопительными котлами на твердом топливе других видов;
• большая загрузочная камера (соотношение полезного объема к мощности котла самое значительное);
• простота и удобство очистки камеры сгорания (чистка нерегулярна);
• стальной жароустойчивый теплообменник;
• экологически чистый процесс горения (отсутствие вредных для здоровья продуктов горения);
• широкий выбор топливного ресурса;
• экономичный расход топлива;
• автоматизация процесса регулировки работы котла.

На некоторых пунктах следует остановиться подробнее.

Экология является важнейшим фактором, на который обращается внимание во время эксплуатации твердотопливных котлов. Пиролизные котлы в этом плане просто подарок для хозяина дома. В процессе горения топлива вместо дыма и гари выделяется углекислый газ и водяной пар, вещества без запаха и цвета. Количество недогоревших частиц органического топлива в данном случае сведено к минимуму. Благодаря пиролизу котлы этого типа могут работать практически на любом органическом топливе.

Минимальное количество сажи и копоти, скопившейся внизу камеры сгорания, легко удаляется во время чистки котла.

На заметку: Отходы деревообработки и швейного производства могут использоваться в качестве топлива. Здесь уместно говорить об использовании в качестве топлива вторичного сырья. Одновременно с обогревом в котлах пиролизного типа осуществляется утилизация отдходов. Такие котлы, как правило, ставят на предприятиях деревообрабатывающей отрасли, используют в швейном и кожевенном производстве.

Большая загрузочная камера позволяет загрузить в котел за один раз значительное количество топлива. У пиролизных котлов среди всех твердотопливных котлов самое высокое значение соотношения полезного объема к мощности котла. Другими словами, чем больше загрузили топлива, тем дольше котел работает без вашего участия. На этом строиться и рецепт высокой эффективности отопительных приборов этого типа.

В таблице приведены технологические параметры пиролизных твердотопливных котлов различной мощности

В отличие от других моделей, которые очень трудно поддаются регулировке в силу своей инертности, пиролизные котлы наоборот, прекрасно поддаются управлению. Наличие на новых моделях автоматики обеспечивает практически полную автономность твердотопливных котлов длительного горения.

Недостатки газогенераторных котлов

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения настолько практичен и выгоден, что говорить о наличии недостатков для данной отопительной техники, только занимать время.

Единственным существенным недостатком подобной техники — высокая стоимость оборудования. Несмотря на то, что котлы имеют высокую рентабельность и окупятся в процессе эксплуатации, первоначально придется вложить довольно крупные средства.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является существенные технологические ограничения по влажности топлива. Пиролиз возможен только с сухим и подготовленным топливом.

На заметку: если дрова или пеллеты имеют влажность более 20%, ваш газогенератор останется холодным. После подачи первичного воздуха, слабое пламя просто потухнет.

Большая часть моделей пиролизных агрегатов для промышленного использования, работают на принудительной тяге. Здесь уместно говорить о необходимости постоянного электроснабжения нагнетательных насосов.

Горение в первой камере нагревательного прибора пиролизного типа может исчезнуть ввиду низкой температуры теплоносителя, циркулирующего по контуру отопления. При отоплении больших помещений нередко возникают ситуации, когда обратный поступает остывший теплоноситель. Для предотвращения внеплановой остановки аппарата во время подключения часто используется дополнительный контур с подмесом, через трехходовый клапан. Можно обойтись установкой байпаса — обходной трубы.

Использование котлов в быту

В результате знакомства с агрегатами пиролизного типа, было уже сказано о том, где и как может использоваться оборудование этого вида. Идеальным местом для твердотопливного прибора станет деревообрабатывающее производство, мебельные и целлюлозно-бумажные предприятия. Одним словом объекты, где постоянно, в огромных количествах имеются отходы промышленной древесины.

Если возникло желание оборудовать домашнее автономное отопление на базе пиролизного котла, вам следует подумать о дровяном складе. Одновременно с этим придется все дрова предварительно подвергать дополнительной сушке. Решить задачу быстрее и проще поможет пеллетный котел.

Отопительное оборудование этого типа аналогично по конструкции и устройству пиролизным агрегатам длительного горения. Единственное отличие, в качестве топлива используется горючие гранулы или пеллеты, продукты вторичной обработки древесных и органических отходов производства.

Практически все модели оснащены приспособление автоматизированной подачи, что значительно облегчает процесс загрузки топочной камеры. Компактные размеры, которые имеют пеллетные аппараты, позволяют их легко устанавливать в частных домах.

Грамотное подключение, заготовка топлива и соблюдение эксплуатационных требований, делают твердотопливные газогенераторы эффективным и удобным источником тепла.

Твердотопливные котлы «Суворов» - современное отопительное оборудование для частных домов и промышленных зданий. Модели отличаются продолжительной работой в автономном режиме, позволяют снизить расходы на приобретение топлива и обслуживание.

Назначение твердотопливных котлов длительного горения

Котлы длительного горения применяются для обогрева помещений разной площади. Модельный ряд позволяет подобрать устройство производительностью от 10 до нескольких сот киловатт. Этого достаточно, чтобы отапливать площадь от 100 до 4300 квадратных метров соответственно.

Обогрев помещения осуществляется как через закрытую систему с принудительной циркуляцией теплоносителя, так и через открытую - с естественным движением жидкости.

Главное отличие газогенераторного котла «Суворов» от аналогов - регулировка мощности в зависимости от погодных условий. Это обеспечивает комфортную температуру в межсезонье. В базовой комплектации модель предназначена только для отопления, но существует возможность наладить бытовое ГВ.

Дополнительный контур для горячего водоснабжения

В стандартный одноконтурный котел встраивают контур ГВС из нержавеющей стали, который обеспечит нагрев воды в необходимом количестве. При этом модели различной мощности способны подготовить разный объем горячей воды за единицу времени:

• 10 кВт - 200 л/ч;
• 15 кВт - 250 л/ч;
• 20 кВт - 300 л/ч;
• 30 квт - 400 л/ч.

При приготовлении большого количества ГВ проводится регулировка параметров двухконтурного котла. Поскольку максимальная мощность устройства ограничена, подачу теплоносителя в систему снижают. Это позволяет увеличить температуру подаваемой воды на 35 градусов.

Принцип работы котлов на твёрдом топливе

Главное конструкционное отличие устройств этого типа - дополнительная камера сгорания, где происходит дожиг древесных газов. Процесс сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, которая в обычных твердотопливных котлах выбрасывается в дымоход вместе с продуктами горения.

Котлы «Суворов» оснащены системой стабилизации работы на разных мощностях. Она представляет собой двухступенчатую заслонку, регулирующую подачу воздуха в основную камеру сгорания. Это замедляет и продолжительное время поддерживает процесс горения на одном уровне, что гарантирует:

• комфортное отопление в межсезонье, не допуская высокой температуры теплоносителя;
• многочасовую работу на одной закладке дров.

Также предусмотрено управление соотношением первичного и вторичного воздуха для максимального дожига древесных газов.

В моделях «Суворов-М» помимо регулятора тяги используется специальное устройство, обеспечивающее поддержание необходимой для дожига температуры дымовых газов при снижении генерируемой мощности.

Отходы

Обслуживание не занимает много времени. Древесные отходы сгорают без остатка, а зола скапливается в специальном отсеке - зольнике, расположенном в нижней части устройства.

При периодической работе в полную силу смолы и копоть на внутренних элементах не скапливаются, поэтому топочная камера не нуждается в чистке. Если же агрегат продолжительное время работал на низкой мощности и после ее увеличения не вышел на номинальную, устройство нуждается в чистке. Для доступа к внутреннему объему достаточно снять верхнюю крышку.

Преимущества пиролизных котлов длительного горения

Благодаря продвинутым техническим характеристикам твердотопливные котлы отличаются рядом достоинств:

• Выбор моделей номинальной мощностью от 10 до 400 кВт.
• Возможность использовать в системах с естественной и принудительной циркуляцией.
• Эффективность - при правильном подборе топлива обеспечивается высокий КПД (до 92 %).
• Современный автоматический регулятор, позволяющий поддерживать мощность в 5 раз ниже номинальной.
• Вместительный объем топки, обеспечивающий непрерывное горение от 14 до 36 часов.
• Долговечность - производитель дает трехлетнюю гарантию. Футеровка боковых стенок продлевает срок службы топки.
• Нет необходимости в регулярной чистке.
• Возможна комплектация ТЭНом или контуром ГВС.

Виды применяемого горючего в твердотопливных котлах

• дрова;
• брикеты.

КПД напрямую зависит от характеристик горючего. На сухой древесине обеспечивается большая производительность и продолжительный срок автономной работы без повторной загрузки топлива. Максимальное рекомендованное значение влажности горючего - 25 %, оптимальное - 4-10 %.

Особенности моделей

Дровяной котел «Суворов» появился на рынке первым. Главное преимущество этого устройства перед аналогами - работа на низкой мощности (до 20 % от номинальной). Эффекта удалось достичь благодаря особенностям конструкции двухступенчатой заслонки, регулирующей подачу воздуха в топку.

Работая над усовершенствованием модели, производитель создал модификацию «Суворов М», преимуществами которой стали:

• продолжительная эксплуатация без чистки - обеспечивается особенностями формы газового тракта и теплоотражающими элементами на боковых стенках топки;
• повышенная экономичность - достигается благодаря технологии контроля температуры дымовых газов;
• увеличенная продолжительность автономной работы;
• большая вместимость топки.

Были также разработаны еще более мощные котлы в сравнении с модельным рядом «Суворов».

Установка и подключение отопительного оборудования

Монтаж и подключение проводятся согласно действующим нормативно-правовым актам лицами, имеющими соответствующую квалификацию. После установки сотрудниками монтажной организации делают запись в гарантийном талоне, без нее гарантия не поддерживается.