Достоинства и недостатки пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром. Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром Газогенераторные котлы на твердом топливе

Отопительные котлы, которые используют в качестве топлива твердые материалы, являются прекрасной альтернативой системам, работающим на газу или электричестве. Газогенераторные устройства с водяным контуром – это такие устройства, которые позволяют сжигать твердые виды топлива и газы, выделяемые во время этого процесса.

Принцип, лежащий в основе работы такого котла, способствует сохранению окружающей среды и экономии средств, затрачиваемых на оплату дров или брикетов. Есть и некоторые недостатки: довольно жесткие условия эксплуатации, высокая стоимость.

Европейцы еще в Средние века выяснили опытным путем, что энергию, образуемую при сжигании дров и других твердых материалов, можно рационально использовать. Это становится возможным, если вместо дров класть в печь древесный уголь. Его производили, сжигая дрова без доступа кислорода в камеру горения. В роли таких резервуаров выступали ямы в земле. Чуть позже данный процесс был назван пиролизом.

Ямы хорошо справлялись с задачей сжигания, но были и сложности. Дело в том, что образовывавшаяся в большом количестве энергия, расходовалась без пользы. Практически все газы можно сжигать повторно, получая дополнительную энергию. Современные технологии помогли решить проблему. Созданы пиролизные котлы с отопительным контуром. Тепло, ранее растрачиваемое впустую, теперь было обуздано. Кроме дров, в камеры котлов можно загружать более современные виды топлива на основе дерева.

Как работает пиролизный котел

Внутри котла есть несколько камер горения. Температуры там крайне высокие. Газы, образующиеся в процессе, вступают во взаимодействие с кислородом, который поступает извне. Этот процесс контролируемый. Для подачи кислорода спроектированы специальные воздуховоды.

Проходя по трубкам, кислород прогревается до температур, созданных внутри котла, а только потом смешивается с топливными газами. Результат такого смешения – интенсивно развивающийся процесс дожигания. В результате происходит образование мощного факела, который устойчив и выделяет до 10% от всего тепла, которое производит котел длительного горения.

По сути, твердотопливный котел – это камера, внутри которой есть перегородки и воздуховоды. Количество подаваемого кислорода регулируется с помощью поддувала. Верхняя часть котла снабжена специальными форсунками, разделяющими газ на мельчайшие потоки. Делается это для того чтобы интенсивность горения была снижена.

Необходимый для процесса доокисления свежий кислород подается из нижней части котла к зоне, где происходит сжигание газовой смеси. В процессе подачи температура воздуха доводится до той, что используется в котле. Трубки, расположенные наверху камеры, способствуют равномерному распределению смеси по камере.

Воздух, смешанный с газами, не может быть статичным. Циркуляцию обеспечивает турбина, приводимая в действие электричеством.

Если она не работает, доокисление не будет возможным, так как воздух не сможет попасть в верхнюю часть пиролизного котла. При аварии необходимо обеспечить естественную тягу. Сделать это можно, открыв шибер и оставив котел длительного горения в обычном режиме, настроенном на сжигание твердых материалов.

Отличия и конструкция

Принципиальное отличие такого оборудования от печки очевидно. Если в традиционной системе обогрева повышение температуры воздуха в помещении происходит за счет сжигания топлива (образующиеся газы удаляются через трубу), то эксплуатация пиролизного котла предполагает использование и этого ресурса.

Водяной контур получает тепловую энергию, которая выводится из котла для обогрева помещения. Распространение горячей воды происходит посредством системы труб. Принцип непрерывной циркуляции газов позволяет поддерживать температуру водяного контура, а значит, и температуру воды в трубах, на постоянном уровне.

Сгорание газов предоставляет владельцу помещения важные преимущества, среди которых на первом месте стоит экономия ресурсов. Производительность системы отопления значительно увеличивается.

Пиролизный котел состоит из следующих элементов:

• корпус;
• камеры сгорания топлива;
• теплообменный элемент;
• колосник;
• зольник.

Данная конструкция достаточно проста. Сборка такого устройства может производиться самостоятельно, если у владельца помещения есть минимальные знания о том, как осуществлять сварку металлических конструкций. Если заняться установкой пиролизного котла самостоятельно, можно сэкономить значительные суммы. Такие знания и умения есть не у всех, да и внешне твердотопливный котел, изготовленный на производстве, смотрится гораздо красивее.

Виды пиролизных котлов с водяным контуром

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

Месторасположения камеры, в которой осуществляется дожиг содержимого. Большая часть котлов устроена так, что данный отсек расположен снизу. Это более удобно для закладки материала, но после его сгорания зола попадает в камеру, где сгорает образовавшийся газ. Это обязывает владельца часто осуществлять чистку оборудования. Верхнее расположение камеры исключает такую необходимость, но имеет ряд недостатков. К основным минусам такой системы можно отнести неудобство размещения дымохода и большее количество материалов для его изготовления.

Тип тяги

Она может осуществляться как принудительно, так и методом наддува. Котлы, мощность тяги в которых может регулироваться вручную, предполагают устройство усиленного дымохода и не зависят от электропитания. Распространены такие модели мало. Аппараты второго типа снабжены автоматическими системами, которые определяют время поддува. Поддерживание мощности предполагает энергозависимость агрегата, но скорость выхода пиролиза в нем довольно высокая. Данные модели наиболее популярны.

Вид горючего

При определении возможности использования того или иного вида топлива следует отталкиваться от уровня влажности материала. Если он выше 20%, то первое время работы котла будет потрачено на просушку материала, что влечет снижение КПД устройства. Если влажность используемого топлива изначально высокая, то процесс пиролиза будет занимать не более 1/5 всего цикла горения. Это крайне неэффективно и нерационально.

Высокую стоимость котла окупить будет сложно. Поэтому вывод очевиден: лучший материал для сжигания в пиролизных котлах – это дрова, уголь или брикеты, уровень влажности которых – минимален. Каждый из материалов имеет свою продолжительность горения. Время тления определяет качество и равномерность отопления жилого помещения. Оптимальный вариант – это сухая древесина с уровнем влажности не более 10–15%.

Преимущества и недостатки конструкций

Пиролизный тип отопительного оборудования высоко ценится за преимущества относительно классической печи. Есть несколько основных плюсов.

Полное сгорание материала. Дерево уничтожается полностью, образующаяся зола имеет настолько мелкую фракцию, что она удаляется вместе с воздухом. Накопления сажи не происходит. В результате образуются такие продукты горения, как вода и газ.

Возможность использования всех видов твердого органического топлива. Это делает такие котлы прекрасным вариантом отопления на фабриках, занимающихся выпуском кожевенной продукции, швейных изделий из натуральных материалов, деревообрабатывающих предприятиях. Органические отходы, остающиеся после основного процесса производства, уничтожаются в подобных котлах. Производство становится безотходным. Это позволяет экономить на топливе.

Отсутствие проблем с регулировкой процесса горения, которая осуществима как в ручном, так и автоматическом режиме. Поток газообразного вещества, играющего роль топлива, регулировать достаточно легко.

Недостатки данного типа оборудования выделяют следующие:

• высокая стоимость, которая быстро окупается в силу экономии топлива;
• требования к влажности материала: он должен быть максимально сухим;
• работа от электросети.

Иногда происходит остановка работы системы, потому что вода после прохождения по системе труб сильно остывает и, попадая в котел длительного горения, провоцирует остановку работы системы. Эта проблема легко решается посредством смешивания горячей воды в системе с охлажденной.

В каких случаях пиролизные котлы выгодны?

Основное преимущество такого котла – это высокая степень экологичности процесса. Результат практически исключает появление отходов, сажи, пыли. Это выигрышный вариант для аллергиков и тех, кто не хочет отягощать процесс эксплуатации частой очисткой данного элемента.

Использование образовавшихся газов для нагрева воды, используемой в отоплении помещения, влечет увеличение производительности котла на 5–10% по сравнению с обычными твердотопливными системами. Если организация систем содержания построена на принципах экономичности и удобства, такой агрегат – лучший выбор.

Данное оборудование – вещь дорогостоящая, поэтому в первую очередь специалисты советуют обращать внимание не на дизайн модели, а на ее ключевые характеристики:

• мощность;
• материал корпуса;
• особенности системы управления;
• возможность настройки автоматического режима;
• стоимость модели.

Кроме того, важные параметры, про которые не стоит забывать при выборе подобного оборудования – это габариты и вес конструкции. От того, насколько органично впишется котел с пиролизной системой в место установки, будет зависеть степень удобства закладки топлива, возможность технического обслуживания и организация отопления.

Видео: Котел длительного горения по типу бубофонии

Их особенностью являются две камеры, которые могут работать с верхним и нижним дутьем. При этом топливо и продукты горения в этих установках сгорают отдельно друг от друга.

Используется метод двойного дутья, когда в нижней камере горят дрова, в верхнюю поступает водяной пар от их сгорания, который ликвидируется за счет горячего пара.

Оборудование имеет ряд особенностей:

1. Корпус выполнен из толстых металлических листов (5-8 миллиметров).
2. Не требуется использование водного насоса для циркуляции воды в системе, поскольку здесь ее движение зависит от конвекции.
3. Эти котлы способны обогреть теплоносители довольно большого объема.
4. Сверху может быть установлена варочная поверхность, где будет готовиться пища;
5. Топливо может применяться разное – дрова, уголь, торф, древесные опилки в виде брикетов.

Принцип работы и устройство

В основе работы этого оборудования лежит пиролиз. Он представляет собой технологию расщепления веществ путем воздействия высоких температур. При бескислородном сжигании топлива выделяются газы, которые сами также сгорают, за счет чего происходит длительное поддержание температуры в теплоносителях.

Удобство заключается в том, что время горения топлива увеличивается в разы, поскольку первая камера горения герметично закрыта. В нее закладывается топливо, далее начинает работать дымоход. За счет принудительной вентиляции, воздух циркулирует из одной камеры в другую.

различается в зависимости от фирмы-производителя. Особенность этой системы – ее зависимость от электроэнергии. Поскольку необходимо создать обратную тягу, чтобы удалять газы из первой топки, где сгорает твердое топливо. Устроить это естественным путем практически невозможно.

Камеры, как правило, отделены друг от друга с помощью колосников, но возможны и другие варианты. также может быть разная. Она может быть выполнена в виде чугунного или стального кожуха с водой.

Преимущества и недостатки

К достоинствам пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром можно отнести следующие моменты:

1. Топливо сгорает очень медленно , что позволяет долгое время поддерживать оптимальную температуру в доме и экономить на носителях тепла. Закладку дров следует делать не чаще, чем каждые 10-12 часов, в отличие от обычных дровяных, которые требуют топливо уже спустя 3-4 часа.
2. Топливо сгорает полностью , что позволяет сделать более простым уход за котлом. Не образуется зола, не требуется удалять остатки угля и шлаки.
3. Две камеры позволяют регулировать процесс сгорания топлива , сделать его автоматизированным. При этом, КПД этого оборудования очень высоко, по сравнению с обычными дровяными агрегатами.
4. В топку можно помещать топливо любого размера , которое помещается туда физически. Дрова можно не измельчать, что доставляет большое удобство при его использовании.
5. Выброс вредных веществ в окружающий воздух от таких систем отопления минимальный.

Чтобы оценить адекватно оборудование, стоит отметить и его недостатки.

В большинстве случаев, отмечаются следующие моменты, которыми недовольны владельцы котлом и желающие их приобрести:

1. Высокая стоимость. Отмечаются цены, почти в два раза дороже, чем обычный дровяной котел.
2. Зависимость от электричества. Это не очень удобно для местности, где перебои с электроэнергией регулярные.
3. Возможно образование дегтя , который сопутствует процессу пиролиза, а также при поступлении холодной воды образуется накипь.
4. Оборудование требовательно к регулярному техобслуживанию и очищению. Некоторые владельцы отмечают также его неэкономичность. Но с этим можно поспорить.

Виды

Для работы пиролизного котла могут использоваться следующие виды топлива:

1. Дрова.
2. Каменный или дровяной уголь.
3. Древесные отходы в виде паллетов.
4. Топливные брикеты.

В инструкции к оборудованию, как правило, указаны допустимые виды топлива.

Как сделать своими руками?

Схема теплового оборудования для отопления содержит следующие основные элементы:

1. Топка.
2. Конструкцию теплообменника.
3. Присоединительные элементы.
4. Пиролизный котел, который имеет водяной контур.

При самостоятельной установке или создании агрегата необходимо основное внимание обратить на схему и чертежи. Самостоятельная разработка нежелательна, особенно если навыков работы с подобным оборудованием не имеется.

Самый простой агрегат для домашнего использования собирается на основе котла Беляева, при этом его максимальная мощность составляет всего 40 кВт.

Для самостоятельной сборки пиролизного котла, кроме чертежей и схем, потребуются следующие материалы и инструменты:

• стальные листы;
• металлическая труба, диаметр – 4 сантиметра;
• арматура;
• кирпичи;
• вентилятор, с помощью которого будет осуществляться подача воздуха в камеру;
• аппарат для сварки, электроды;
• метизы;
• дрель, набор сверл;
• автоматика;

Главное требование при установке оборудования – качественная вентиляция и исправный дымоход. В самодельных котлах основным носителем тепла является воздух.

Прежде чем начинать сборку оборудования самостоятельно, следует внимательно изучить схему сборки и чертежи. Осуществлять создание котла своими руками необходимо строго по полученной схеме работ. После того, как оборудование собрано, можно приступать к его установке.

Осуществляя монтаж агрегата, следует руководствоваться следующими правилами, соблюдение которых строго обязательно:

1. Расстояние от дымохода до задней части котла – минимальное.
2. Стены и основание, с которыми рядом устанавливается котел, следует обшить огнеупорными материалами.
3. Следует обеспечить свободный доступ к каждой из топок.
4. Корпус обязательно заземляется.
5. Если для обогрева используется вода, стоит применять только мягкую воду, можно дистиллированную. Это позволит уменьшить появление накипи в трубах.
6. Вентилятор подключается к сети с соблюдением всех правил электрической безопасности.

Стоимость и производители

В настоящее время проще приобрести готовый агрегат для обогрева дома. При этом, важно учитывать некоторые моменты.

При покупке котла следует обращать внимание на следующее:

1. Принцип работы пиролизного котла. Подойдет ли он в конкретном случае, для каких условий он предназначен?
2. Возможность приобретения дополнительных устройств , которые позволят увеличить КПД оборудования.
3. Узнать положительные и отрицательные характеристики каждой конкретной модели, возможность использования различного топлива, отзывы об их работе.

Стоимость твердотопливного пиролизного оборудования для отопления домов зависит от ряда факторов, к главным можно отнести:

1. Мощность.
2. Возможность автоматизации его работы.

Разброс цен достаточно велик, что объясняется различными возможностями каждой конкретной модели. В среднем, стоят они не дешевле 24 000 рублей, при этом, мощность такого агрегата будет минимальна.

Но высокая цена не должна отпугивать, поскольку для отопления небольшого по площади и объему помещения подойдет и недорогой маломощный вариант, который будет иметь более доступную цену.

Для отопления дома в 100 квадратных метров оборудования мощностью 12 кВт будет достаточно. Кроме того, можно уменьшить затраты на заготовку дров.

Примеры расценок:

1. Траян Т 10кВт 47.000руб.
2. Буржуй К Модерн 12кВт 52.000руб.

Пиролизные котлы отечественного производства, по отзывам, отличается не в лучшую сторону от зарубежных агрегатов. Отличия имеются и во внешнем виде, и в качестве выполнения. Главный привлекательный момент – невысокая цена, что является порой основным показателем для выбора.

Наибольшей популярностью пользуются бренды следующих российских производителей:

1. «Буржуй-К», выпускается одноименным заводом в Костромской области и заводом «Теплодар».
2. НТО «Траян».
3. ООО «КЗКО» выпускает модельный ряд «Гейзер».

Из зарубежных производителей можно выделить чешский агрегат КТР 25, производства фирмы «Rojek».

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

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

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

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

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

Видео: особенности и принцип работы газогенератора

Конструкция

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

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

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

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

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

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

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

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

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

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

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

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

Материал корпуса

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

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

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

Требования к топливу

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