Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром — изучаем

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.

Источник фото: rpgrant.com.ua

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, работающих на дровах 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.

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.

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, шахтные котлы длительного горения, которые работают вне зависимости от вида и качества топлива и являются скорее утилизаторами, 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 вентиляции 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 документации 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.

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 диапазон мощности 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.

Источник: https://kotle.ru/tverdotoplivnye/piroliznyj-kotel

Устройство и схема пиролизного котла

Из всех видов отопительных установок, работающих на твердом топливе, наиболее эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз.

Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что позволяет передавать теплоносителю почти всю энергию сгорания топлива.

Данный принцип использует схема пиролизного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его последующее сжигание.

Конструкция и компоновка элементов установки

В отличие от классических твердотопливных установок устройство пиролизных котлов длительного горения предусматривает две камеры сгорания вместо традиционной топки. В первой камере осуществляется медленное горение за счет недостаточного количества воздуха.

При этом топливо начинает выделять так называемый пиролизный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с продуктами сгорания. Туда же подается достаточное количество воздуха, вследствие чего газ воспламеняется и сгорает, нагревая водяную рубашку агрегата.

Расположение двух камер может быть различным, поскольку отопительные котлы пиролизного типа могут работать как на естественной тяге дымохода, так и с помощью принудительной подачи воздуха вентилятором.

В установках, использующих естественную тягу, вторичная камера расположена над первичной и воздух проходит через топливо снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топка, наоборот, находится над камерой дожига и поток воздуха направлен сверху вниз.

Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизных котлов с различной компоновкой камер.

Способы подачи воздуха для горения

К высоте и диаметру дымохода предъявляются повышенные требования, когда схема подачи воздуха в пиролизном котле предполагает использование обычной тяги.

Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и дымоходной трубы, а также на создание разрежения в топке величиной 16—20 Па.

Подобрать диаметр можно по выходному патрубку, а высота должна быть не менее 5—6 м.

Принудительная подача воздуха в обе камеры может осуществляться тремя способами:

Ведущие производители пиролизных котлов устанавливают на свои изделия дымососы на выходе продуктов горения. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверцу топки в рабочем режиме. Дымосос создает разрежение, поэтому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.

• При большой мощности установки производителями применяются вентиляторы для котлов обоих типов, на входе и выходе газовоздушного тракта.
• Для того, чтобы понять, как работает пиролизный котел, рекомендуем посмотреть следующее видео.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

• аппарат для электросварки;
• угловая шлифовальная машина;
• дрель электрическая;
• набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм.

Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени.

Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна.

Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка.

Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Расчет пиролизного котла

1. Расчет начинается с определения величины температурного напора, ºС:
2. Ƭ= (∆Т — ∆t) / ln (∆Т / ∆t)
3. В этой формуле:

• ∆Т – перепад температур продуктов сгорания перед теплообменником и после него;
• ∆t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплоносителя.

Полученное значение Ƭ подставляют в формулу:

S = Q / k / Ƭ, где:

• Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
• k – коэффициент теплопередачи, равен 30 Вт / м2 ºС.

Укрупненный расчет мощности пиролизного котла (Q, кВт) выполняется исходя из площади здания. Ее значение нужно принимать по наружному обмеру дома, результат разделить на 10.

Смысл этого действия в том, что на обогрев каждых 100 м2 здания требуется ориентировочно 10 кВт тепловой энергии. Полученный результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла принимается с коэффициентом запаса.

Он зависит от региона проживания и колеблется от 1,1 до 1,5.

Пусконаладочные работы

После того как сборка пиролизного котла завершена, нужно обязательно проверить герметичность сварных соединений. Водяная рубашка наполняется водой, затем в нее накачивается воздух, создавая избыточное давление. Некачественно сваренные швы дадут о себе знать протечками.

Теперь можно производить испытания, лучше это делать на улице, подавая проточную воду из шланга. Если на агрегате установлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар.

Порядок испытаний следующий:

• Присоединить временный дымоход, загрузить в камеру топливо и открыть заслонку прямой тяги.
• Прекратить подачу проточной воды, предусмотрев для этого временный кран.
• Произвести розжиг и запуск пиролизного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги нужно прикрывать, чтобы начался процесс пиролиза.
• Открыв дверцу вторичной камеры, убедиться в наличии факела пламени. Здесь требуется регулировка пиролизного котла, нужно добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.
• Закрыть дверцу и наблюдать за показаниями термометра и манометра. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в это время надо внимательно отслеживать температуру.
• Качественно сваренные пиролизные котлы отопления могут выдерживать давление до 3 Бар, но не стоит ставить рекорды. Достаточно, если предохранительный клапан, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и возобновлять циркуляцию воды. Заслонку подачи воздуха надо закрыть, чтобы топливо начало затухать.

Будьте осторожны, проводя такие испытания, есть опасность обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной рубашки.

Подключение котла к системе отопления

Последний этап – подключение пиролизного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, надо исключить образование конденсата на внутренних стенках топки во время разогрева.

 Это явление сокращает срок службы корпуса топки, поскольку конденсат содержит включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла.

По этой причине обвязка котла отопления должна быть выполнена по схеме, не допускающей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.

Ниже приведена классическая схема подключения пиролизного котла к системе отопления с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.

Перемычка образует малый контур, в котором теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом.

 Приведенная на схеме обвязка пиролизного котла отопления позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом.

Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, обычно это 45—50 ºС.

Рабочая температура в системе отопления лежит в пределах 60—80 ºС, поднимать ее выше приходится редко. Если при работе в этом диапазоне температур в вашем доме прохладно, то надо искать причину в самой системе. Увеличивать температуру не имеет смысла, это только увеличит расход дров в пиролизном котле.

Заключение

Пиролизные установки, сделанные своими руками, приобретают все большую востребованность.

Причина – высокая стоимость котлов заводского изготовления, самодельные агрегаты часто оказываются единственной альтернативой.

Единственный недостаток — топливо для пиролизных котлов должно иметь влажность не выше 25%, иначе процесс пиролиза будет слабым, что влияет на производительность установки.

Источник: https://cotlix.com/37-sxema-piroliznogo-kotla

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

В отличие от других модификаций котлы на твердом топливе не требуют наличия газопровода или электросети и могут длительное время работать в автономном режиме. В качестве энергоносителя могут использоваться дрова, уголь, торф и даже органические бытовые отходы.

Некоторые пиролизные котлы дополнительно оснащены водяным контуром, именно о них и пойдет речь. Ниже будут рассмотрены конструкция и принцип работы пиролизных котлов, их достоинства и недостатки виды и характеристики различных видов топлива. Кроме этого, вашему вниманию будут предложены отзывы владельцев котлов длительного горения и топ 10 самых популярных моделей.

Принцип работы пиролизных котлов с водяным контуром

В основу работы пиролизных котлов положен принцип сжигания газообразных соединений, выделяющихся в процессе пассивного сгорания древесины.

При недостатке кислорода, окисление органического топлива происходит выделение газов, которые при сгорании выделяют большое количество тепла.

Конструкция пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром предусматривает использование этой тепловой энергии для нагрева теплоносителя.

Конструкция пиролизного котла

Все существующие установки можно условно разделить на две основных типа, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности.

Пиролизные котлы с принудительной циркуляцией воздуха, как правило, имеют верхнюю загрузку, а камера дожигания находится снизу основной топки. Камеры соединяются между собой форсунками, изготовленными из жаропрочного материала.

Специально установленный вентилятор обеспечивает интенсивную подачу воздуха в топку, откуда через колосник поступает во вторичную камеру сжигания. При такой конструкции процесс пиролиза не отличается эффективностью, поскольку наличие большого количества кислорода в топке приводит к быстрому сгоранию дров.

Установка вентилятора на выходной патрубок позволяет осуществить пропорциональное разделение воздушного потока между топочной камерой и зоной сжигания пиролизного газа.

В этом случае, основная часть всасываемого воздуха поступает в камеру дожига, и лишь незначительная часть подается в зону горения топлива. Такое разделение способствует экономичному горению топливной закладки и максимальному выделению летучих углеводородов.

Кроме этого, медленное тление обеспечивает нагрев среднего слоя и окончательное просушивание всего используемого топлива. Благодаря избытку кислорода в камере дожига, происходит эффективное сжигание вторичных газов, с выделением максимального количества тепла.

Пиролизные котлы со свободной циркуляцией воздуха не оснащаются вентиляторами и используют естественную тягу. У таких систем камера для сжигания дров располагается снизу, сжигание пиролизных газов происходит в верхней части установки, а подача воздуха осуществляется через первичную и вторичную заслонки.

Такая компоновка способствует максимальному выделению углеводородных соединений, поскольку при правильной регулировке первичной воздушной заслонки обеспечиваются оптимальные условия для тления древесины.

Эффективность работы пиролизных котлов с верхней камерой дожигания зависит от положения первичной заслонки. Недостаточный приток кислорода снижает температуру в топочной камере и, как следствие, выделение пиролизных газов. Избыток кислорода приводит к интенсивному горению и нерациональному использованию топлива.

Используемое топливо

При выборе основного вида топлива, прежде всего, следует учесть рекомендации изготовителя, в общем случае, пиролизные котлы длительного горения в качестве топлива могут использовать:

• Дрова;
• Пеллеты;
• Бурый уголь;
• Каменный уголь;
• Брикеты.

Дрова считаются оптимальным видом топлива для пиролизных котлов. Разные породы могут несколько различаться длительностью горения и количеством выделяемого тепла, однако, независимо от сорта древесины, ее влажность не должна превышать 20%.

Пеллеты представляют собой спрессованные органические отходы сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности. В состав гранул могут входить древесные опилки, солома, шелуха подсолнечника и т.д.

Бурый уголь обеспечивает обильное выделение пиролизных газов и высокую теплоотдачу.

Каменный уголь (антрацит) обладает высокими показателями теплоотдачи и используется для отопления больших площадей.

Брикеты изготавливаются по той же технологии что и пеллеты, из органических мелкодисперсных отходов. Различие состоит в том, что брикеты формируются в форме натуральных поленьев.

При выборе топлива для пиролизной установки следует учитывать возможность его доставки, а также доступность и стоимость того или иного вида горючего.

Достоинства и недостатки

К достоинствам котлов длительного горения, работающих на твердом топливе, относятся:

• Возможность экономичной автономной работы в условиях отсутствия газовых магистралей. А в некоторых случаях, и электросетей;
• При правильно отрегулированном процессе сжигания, в атмосферу практически не поступают угарный газ и сажа;
• Пиролизные котлы в отличие от обычных твердотопливных котлов могут длительное время функционировать без пополнения запаса топлива;
• Для газогенераторных установок характерен оперативный выход на рабочий режим и быстрый обогрев помещения;
• Продукты сгорания легко удаляются из рабочей зоны котла.

Из недостатков наиболее существенными считаются:

• Значительное снижение мощности агрегата при неправильной регулировке воздушных заслонок и использовании дров, влажность которых превышает 25%;
• Как правило, пиролизные котлы с водяным контуром отличаются большими габаритными размерами;
• Необходимость, пусть и не постоянной, ручной загрузки и контроля;
• Стоимость агрегатов редко вписывается в бюджетный сегмент.

Пиролизный котел, какой лучше купить: советы эксперта

При покупке пиролизного котла длительного горения следует обратить особое внимание на следующее:

• Поскольку конструкция установки далеко не тривиальна, не покупайте пиролизный котел фирмы «сделай сам» или что-нибудь в этом роде. Изготовление агрегата требует специальных термодинамических расчетов и строгого соблюдения технологии сварочных работ.
• Обратите особое внимание на материал и качество футеровки, именно от нее во многом зависит интенсивность газообразования. Если позволяют финансовые возможности, лучше сразу купить запасной комплект футеровки, поскольку работа в условиях экстремальных температур может разрушить сопло в течении 4-5 лет.
• Большое значение имеет толщина стенок корпуса:

Мощность, кВт	Толщина, мм
Наружная	Внутренняя
16-60	4	5
80-100	5	6
140-190	6	8
200-300	8	10

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром: отзывы реальных владельцев

Перед покупкой котла многие проводят мониторинг отзывов потребителей в интернете. Чтобы сэкономить время читателей, приведем некоторые отзывы владельцев пиролизных котлов.

• Три года назад решился купить пиролизную установку Viessmann с керамической футеровкой. Не могу сказать ничего плохого, 3 года безупречной работы и практически никаких проблем. Сразу после установки пришлось немного повозиться с регулировкой заслонок и все наладилось. Рядом много сухостоя, им и топлю. Одной закладки часов на 8-9 хватает, так что не верьте страшилкам, хороший котел! Олег, Ленинград.
• Раньше у нас был обычный твердотопливный котел, в прошлом году заменили его на пиролизный СИВ-100. Первые же 3 месяца работы новой установки показали, что разница довольно ощутима. Расход дров, конечно больше заявленного, и горит он часов 5-6, никак не 8-10, но даже при этом, гораздо эффективнее старого котла. Чистим раз в неделю, а если брикетами топить – и того реже.Алексей, Курская обл.
• Установили в доме пиролизный котел «Буржуй КТА 20». Сразу скажу, что не стоит верить рекламным проспектам, одной загрузки хватает часов на 6 максимум, никак не на 12, и деготь тоже в наличии, надо чистить. С функциями своими он справляется, но ожидали большего, если можно было переиграть – не стал бы переплачивать. Николай, Одесса.
• Чтобы много экономить, решили купить пиролизный котел «Троян». Врут они все! Не горит он 12 часов с одной закладки, максимум чего удалось добиться несколько раз было 8 часов, а в основном 5-6 часов. Бывает и деготь в топке, но в целом, в доме тепло и уютно. На днях приходил сосед, он отоплением занимается профессионально, обещал что-то там с заслонками сделать, тогда совсем заживем! Никита, Рязань.

Тщательно проанализировав эти и другие отзывы, можно прийти к выводу, что, как правило, время горения не соответствует заявленному, а в остальном серьезных претензий к работе пиролизных газогенераторов нет.

Популярность различных моделей наглядно показана в рейтинге топ 10 котлов длительного горения с водяным контуром и без него.

Лучший пиролизный котел длительного горения: рейтинг топ10

Поскольку каждая модификация имеет свою специфику рейтинг предусматривает наличие нескольких категорий.

Классификация	Модель	Цена, тыс. руб.	Описание
Котлы пиролизные длительного горения с водяным контуром	RODA BRENNER CLASSIC R BCR-04	43	5. Корпус изделия изготовлен из высококачественного чугуна. Вырабатываемая мощность на дровах 22,2 кВт, на угле 23,5 кВт. Отапливает 230-250 м2.
Неделька КО-60	100,5	4. Материал корпуса Сталь 09Г2С, толщина – 5 мм. Камера сгорания заключена в водяную рубашку 25 мм. Мощность – 60 кВт.
Vitolingo 100-SVL1A002	138,8	3. Используемое топливо – дрова. Вырабатываемая мощность 80 кВт. Оснащен защитой от перегрева. Возможность подключения внешнего управления.
Буржуй-К Модерн-24	88,5	2. Обеспечивает автономную работу в течении 10-12 часов, не требует постоянного контроля.
Магнум 20 kW	44,5	1. Мощность агрегата 20 кВт. Возможность подключения дополнительного ТЭНа для экономии основного топлива.
Лучшие пиролизные котлы длительного горения для дачного домика	WIRBEL ECO-CKB 25kW	150	3. Двухконтурный котел может работать на всех видах топлива. Обогреваемая площадь – 250-260 м2. Объем встроенного бойлера 72 л.
StropuvaMini S8U	65	2. Эффективный обогрев до 80 м2. Длительность горения одной закладки поленьев (35 кг) – 72 ч, угля (88 кг) – 120ч.
НМК Магнум КДГ 15 ТЭ	31,5	1. Корпус из высококачественной термостойкой стали. Номинальная мощность – 15 кВт. Возможность подключения ТЭНа. Загрузочная камера – 35 л, топливо – уголь.
Пиролизные комплексы для оснащения тепличных хозяйств	Прометей 12М-3	31,5	2. В зависимости от модификации, номинальная мощность может быть от 6 до 12 кВт. Возможность полностью автономной работы (без подключения к электросети).
Куппер ОК-9	29	1. Максимальная скорость выхода на рабочий режим. Работает на всех видах топлива. Обогреваемая площадь 100 м2. Максимальная мощность 9 кВт.

Изучение принципов работы и конструкции пиролизных котлов, а также отзывов владельцев, на практике протестировавших различные модификации, свидетельствует, что при правильной настройке и эксплуатации, агрегаты являются высокоэффективными и экономичными системами.

Источник: http://masterok-remonta.ru/otoplenie-i-ventilyatsiya/piroliznye-kotly-dlitelnogo-goreniya.html

Чертеж и схема пиролизного котла длительного горения

Если жилище не подключено к центральной отопительной или газовой магистрали, а обогрев электрическими приборами обходится слишком дорого, то выходом может стать пиролизный котел длительного горения, он же газогенераторный. Этот вариант можно рассматривать при возможности заготовки недорого твердого топлива – дров, спрессованные опилки, брикеты, пеллеты и т.д.

Современные пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром по принципу действия несколько отличаются от обычных твердотопливных котлоагрегатов: их конструкция и принцип работы несколько сложнее.

При этом газогенераторные приборы более экономные и проще в отношении эксплуатации, кроме того, их можно собрать своими руками. Поэтому пиролизные устройства получили популярность при отоплении помещений.

Что такое пиролизный котел?

В переводе с древнегреческого термин «пиролиз» означает «распад огня», то есть это разложение природных соединений при воздействии огня, жара, высокой температуры. Пиролиз древесины и ее производных (опилок, стружки, бумаги) подразумевает ее разложение при нагревании до 450°C без доступа кислорода с образованием продуктов сгорания в виде газа, смолы и углей (зола).

Получается, что пиролизный котел на дровах –  устройство, в котором твердое древесное топливо сгорает максимально эффективно, образуя пиролиз, то есть выделяя продукты сгорания, в том числе и газ.

Стоит отметить, что такой особенностью обладают не все котлы на дровах, а только агрегаты с особой конструкцией.

Для процесса пиролиза необходимы:

1. Специальная камера сгорания для сжигания древесного газа.
2. Сконструировать топку так, чтобы в ней мог произойти качественный пиролиз.

Габариты топочной камеры должны соответствовать размерам предполагаемого к использованию топлива. В этом качестве применяют, как правило, колотые или целые поленья 40*20 см, брикеты 30*3 см, пеллеты 25*5 см, а также опилки. Поэтому при конструировании подобных устройств своими руками, необходимо учитывать размеры используемого топлива.

При этом, согласно Руководству по эксплуатации, влажность топлива не должна превышать 45%. Чем меньше влажность, тем более эффективен котел и тем дольше не будет нуждаться в ремонте. Так порция дров 22% влажности при сгорании выдает 4 кВт-ч тепла, а древесина с 50% влажностью – только 2 кВт-ч. Помимо этого, повышенное содержание влаги увеличивает расход топлива.

Конструкция и принцип работы

Газогенераторный котел на твердом топливе функционирует по принципу, основанному на выделении тепла при сжигании органики. Их конструкция имеет ряд особенностей.

Как показывают чертежи и схемы, у пиролизных устройств топочная камера разделена колосником на две части. В одном отделении, куда загружается древесина и ее производные, происходит распад топлива при сгорании, в результате чего выделяется газ. Газ поступает во второе отделение топки – камеру сгорания.

Твердое топливо находится на колоснике. Первичный воздух перемещается вниз и проходит через дрова или брикеты. Это основное отличие пиролизного прибора от остальных котлов на твердом топливе – принцип верхнего дутья.

Другая особенность заключается в повышенном аэродинамическом сопротивлении в топке, поэтому их оборудуют приборами для принудительной тяги – специальными вентиляторами или дымососами.

Выделяемый газ проходит в камеру сгорания, через специальное сопло, смешиваясь по пути с вторичными воздушными потоками, благодаря чему процесс сгорания выдает достаточно высокую температуру – около 1200 – 1300 °С. Затем продукты сгорания попадают в конвективную часть теплообменника, а газовые уходят через дымоотвод.

Основные преимущества газогенератора

Пиролизные отопительные котлы на твердом топливе обладают рядом преимуществ перед другими твердотопливными агрегатами, которые заключаются в следующем:

1. При сгорании газовых соединений сажа не образуется, а золы получается совсем мало, поэтому чистить такой прибор можно гораздо реже.
2. Газогенератор поддерживает нужную температуру существенно дольше, чем обычные агрегаты для сгорания древесины.
3. У котла с функцией пиролиза КПД значительно выше, чем у традиционных твердотопливных устройств.
4. Топка газогенераторного изделия сконструирована так, что дрова в загрузочную камеру достаточно поместить всего единожды, чтобы хватило обогрева жилья в течение суток.
5. В процессе сгорания древесный газ вступает во взаимодействие с атомарным углеродом, что при сжигании выдает смесь Н2О (пара) и СО2 (углекислоты) – относительно нейтральные и безопасные соединения.
6. Мощность газогенератора можно регулировать в достаточно широком диапазоне (от 25% до 100%).
7. В котле с пиролизом можно утилизировать некоторые виды отходов без загрязнения воздуха (РТИ, полимерные изделия).

Важно! В продуктах сгорания пиролизного котла намного меньше канцерогенных соединений и вредных веществ. Такой прибор безопасен для здоровья.

На работу пиролизного оборудования для отопления помещения влияют многие факторы:

• температура окружающего воздуха;
• необходимая температура в помещении;
• наличие утепления в здании;
• вид топлива и его влажность;
• особенности системы отопления.

Однако у пиролизных твердотопливных котлов имеются также недостатки:

• необходимость электропитания;
• требовательность к качеству топлива;
• высокая цена;
• большие размеры.

Эти приборы оснащены автоматикой, а значит необходимо электропитание.

Как собрать своими руками пиролизный агрегат?

Твердотопливный пиролизный котел – это современный и высокоэффективный прибор для отопления, но его стоимость значимо «кусается». Самый простой агрегат стоит около 1 200$, а цена импортного оборудования существенно выше.

Если таких денег нет, а пиролизный котел очень хочется, то можно заказать его изготовление у специалистов, что позволит сэкономить крупную сумму. Также можно сделать газогенератор своими руками, обойдется это не бесплатно, конечно, и не так просто, но тоже относительно дешево.

Перед самостоятельным изготовлением пиролизного котла, нужно внимательно изучить схему и чертеж пиролизного котла, закупить необходимые материалы, запастить нужными инструментами и оборудованием, а также терпением и усердием. Важно четко следовать чертежам.

• Распространенная схема пиролизного котла на 40кВт:
• 
• Расшифровка чертежа: А – контролер котлового контура; B – дверца загрузки; C – дверца зольника; D – дымосос; E – муфта для датчика термического предохранителя (R ½); F – патрубок аварийной системы (предохранительный клапан монтируется в подающей магистрали при помощи тройника – есть в сборке с группой безопасности); G – подающая магистраль котлового контура; H – подвод охлажденной воды защитного теплообменника, R ¾; K – подача горячей воды защитного теплообменника, R ¾; L – обратная магистраль котлового контура; M – расширительный бак и патрубок опорожнения.

Внимание! Конструкцию газогенератора можно менять, однако внутренний объем должен оставаться неизменным!

Перечень инструментов и материалов

Чтобы сделать пиролизный котел своими руками, потребуются такой набор инструментов:

• сварочный аппарат;
• электродрель и набор сверл по металлу;
• болгарка;
• углошлифовальная машинка;
• плазморез или газовый резак;
• слесарные инструменты (напильник, молоток, зубила, струбницы).

Список материалов:

1. Листовая сталь (5 мм) – для изготовления камеры сжигания и газифицирующей камеры.
2. Листовая сталь (4 мм) – для внешней обшивки. Общий метраж стальных листов – 8-10 кв.м.
3. Труба для теплообменников: длина – около 10 м, диаметр – 57 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
4. Труба для борова: длина – 0,5 м, диаметр – 159 мм, толщина стенки – 4,5 мм.
5. Огнеупорный шамотный кирпич – 20-25 шт.
6. Профильная труба 60×30х2 и 80×40х2 по 2 метра.
7. Труба длиною 2 м, диаметром 32 мм, толщиною стенки – 4,5 мм.
8. Стальная полоса 30×4 мм- 2 м.
9. Круги отрезные 230 мм, 125 мм – по 10 шт.
10. Электроды – 5 пачек.
11. Шлифовальные круги 125 мм – 5 шт.
12. Центробежный дутьевой вентилятор.
13. Датчик температуры.

Пошаговое изготовление пиролизного газогенератора

Основные этапы сборки агрегата своими руками:

1. Листы металла лучше сразу порезать на металлобазе. Так разрез получится ровным.
2. При помощи сварочного аппарата сварите камеры сжигания и газифицирования.
3. После создания каркаса камер приварите воздуховоды и заднюю стенку в отсеке газификации. Под дымоходный канал прорежьте отверстие в задней стенке.
4. Введите трубу подачи вторичного воздуха в камеру сжигания. Труба связывается с фасадом котла с помощью профильной трубы размером 20×20 мм.
5. Сборка теплообменника. Газовым резаком выжгите на заготовленной пластине отверстия диаметром 57 см под трубы.
6. Нарежьте трубы теплообменника, насадите на опорные пластины и прихватите в нескольких местах сваркой. Проверьте размеры и окончательно обварите стыки.
7. Теплообменник приварите к котлу. Изготовьте и установите дроссельную заслонку дымохода.
8. В передней стене камеры котла сделайте отверстия для труб подачи первичного/вторичного воздуха. Переднюю стенку установите на место.
9. Боров и заднюю крышку приварите в месте дроссельной заслонки. Затем зачистите все швы шлифовальным диском. Внутренний короб котла собран.
10. Для крепления внешней обшивки наварите на корпус котла отрезки уголка №25.
11. На раскроенном листе обшивки сделайте сквозные отверстия для крепления к корпусу котла.
12. Сопоставьте отверстия с уголками и приварите таком образом, чтоб обшивка прочно скрепилась с основанием. Обшейте все стороны устройства, кроме верхней крышки. Стыки проварите и зачистите.
13. Проверьте герметичности швов. Заглушите все отверстия (вход/выход/слив теплоносителя) и через верхнюю крышку наполните котел водой. Место протечки пометьте мелом.
14. Заслонки отрегулируйте резьбовыми шпильками. Воздушные отверстия прикройте общим кожухом.
15. Сделайте и повесьте дверцы камер котла. Дверцы должны быть отделаны чугунными пластинами или шамотным кирпичом.
16. Из распиленного кирпича сделайте футеровку для нижней части камеры газификации.
17. На профильную трубу воздуховода приварите фланец, закрепите центробежный вентилятор.
18. Поместите турбулизаторы в каналы газохода теплообменника, чтобы улучшить теплопередачу. Прикрепите зввихрители к коромыслу.
19. Проверьте герметичность котла и настройте давление в 4 бар. Для этого котел наполните водой и подключите к нему опрессировщик.
20. На трубу подачи в отопительной системе установите группу безопасности котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и аварийный клапан).

Пиролизный прибор отопления лучше оборудовать автоматикой с термодатчиками, которые будут отслеживать работу котла, осуществлять его остановку/запуск.

Как ввести котел в эксплуатацию?

Перед запуском твердотопливного агрегата на пиролизе его необходимо присоединить к дымоотводу и заполнить водой. При этом на газогенераторе обязательно должен быть установлен термостат для отслеживания температуры теплоносителя.

Ввод пиролизной системы с водяным контуром в эксплуатацию происходит по следующей последовательной схеме:

1. Подсоединение вентилятора к электропитанию и проверка его работоспособности.
2. Выставление воздушных заслонок в среднее положение.
3. Поместить бумагу в камеру газификации, сверху поместить несколько сухих дровишек. Закрыть дверцу камеры газификации.
4. Открыть дроссельную заслонку дымохода, включить устройство принудительной вентиляции и поджечь бумагу.
5. Когда топливо хорошо разгорится, закрыть заслонку дымохода.
6. Контролировать зажигание факела сгорания газа через нижнюю камеру сжигания.
7. Интенсивность/цвет пламени регулируются перемещением заслонок. При правильной настройке котла пламя желто-белого цвета.
8. Засечь, через какое время теплоноситель в котле закипит. Когда будет достигнута температура +100°С, вентилятор отключить. Факел погаснет, а теплоноситель начнет постепенно остывать.

Так происходит ввод прибора в эксплуатацию и проверка его работоспособности.

Соблюдение правил техники безопасности

При монтаже пирозлизного газогенератора, необходимо строго соблюдать требования пожарной безопасности:

1. Устанавливать оборудование можно только в отдельном нежилом помещении.
2. Отопительный агрегат необходимо поставить на бетонное или кирпичное основание с ровной поверхностью.
3. Габариты вентиляционного отверстия в сооружении должны быть не менее 100 кв.см.
4. Котел устанавливать на расстоянии от стен минимум 25 см.
5. Перед прибором на пол нужно постелить лист металла толщиной около 3 мм.
6. Дымоход обязательно нужно изолировать утеплителем.

Это простые, но очень важные правила техники безопасности, которым нужно строго следовать, чтобы избежать неприятных и даже опасных ситуаций.

Таким образом, мы выяснили, что пиролизный котел длительного горения – это очень эффективное оборудование для отопления помещений, однако его стоимость не каждому по карману. Подходить к решению изготовления газогенератора своими руками нужно трезво и взвешенно. При сборке и вводе конструкции в эксплуатацию строго следуйте чертежам и правилам.

Источник: https://SantehnikPortal.ru/otoplenie/piroliznyj-kotel.html