Топливо для пиролизных котлов: Виды топлива для твердотопливных пиролизных котлов

alexxlab

Котлы с пиролизным сжиганием топлива (газогенераторные котлы)

Пиролизные котлы (газогенераторные котлы) на российском рынке — это давно не новость. Потребитель уже знаком с этим названием. Его (потребителя) уже не удивляет, что пиролизные котлы, как правило, в 1,5 — 2 раза дороже традиционных твердотопливных, потому что время их работы на одной загрузке в разы превышает время работы дровяных и угольных котлов. А что, в конечном счете, может быть важнее для потребителя, чем время работы котла? Кому понравится просыпаться среди ночи от холода и, стуча зубами, бежать в котельную, чтобы подбросить дрова в ненасытное жерло?

Почему же пиролизные котлы могут работать на одной закладке топлива сутки и даже дольше? Разумеется, время их работы может измеряться в широких пределах в зависимости от многих факторов, а именно: температуры на улице, необходимой температуры в помещении, степени утепления дома, вида и влажности топлива, а также от того, насколько правильно спроектирована и смонтирована система отопления.

Но бесспорно одно — пиролизные котлы существенно эффективнее традиционных.

С чем это связано?

Во-первых, при сжигании дров, особенно влажных, невозможно достичь таких высоких температур, как при сжигании полученного из них газа.

Во-вторых, для горения газа необходимо меньше вторичного воздуха, чем для горения дров, благодаря чему выше температура горения и, следовательно, эффективность и время горения.

В-третьих, процессом горения пиролизного газа легче управлять, поэтому работа газогенераторного котла поддается автоматизации практически так же, как газового или жидкотопливного.

Что такое пиролиз?

В основу работы газогенераторного котла положен принцип пиролизного сжигания (или сухой перегонки) топлива, суть которого заключается в том, что под действием высокой температуры и в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую часть — так называемый пиролизный газ и твердый остаток — древесный уголь (кокс).

Пиролиз древесины осуществляется при температуре 200 — 800°С. Причем процесс этот экзотермический, то есть идущий с выделением тепла, за счет чего, кстати, улучшается прогрев и подсушивание топлива в котле, и происходит подогрев поступающего в зону горения воздуха.

Смешение кислорода воздуха с выделившимся пиролизным газом при высокой температуре вызывает процесс горения последнего, который используется в дальнейшем для получения тепловой энергии. При этом следует отметить, что пиролизный газ в процессе сгорания взаимодействует с активным углеродом, в результате чего дымовые газы на выходе из котла практически не содержат вредных примесей, являясь, по большей части, смесью углекислого газа и водяного пара. И даже СО2 такой котел будет выбрасывать в атмосферу до 3-х раз меньше, чем обычный дровяной и, тем более, угольный котел.

В процессе пиролизного горения образуется минимальное количество сажи и золы, поэтому котел реже, чем обычный, нуждается в чистке.

Из чего выбрать?

На сегодняшний день на российском рынке пиролизные котлы предлагаются несколькими производителями: ATMOS, DAKON, OLYMP, OPOP, VIESSMANN. Как мы видим, большинство из них чешские. Поэтому логично будет рассмотреть конструкцию и работу пиролизного котла на примере одного из чешских производителей, например завода DAKON. Сделать это будет уместно еще и из тех соображений, что «Комфорт-Эко» работает с заводом DAKON уже почти 10 лет и хорошо знакома с его продукцией.

К слову сказать, завод DAKON существует с 1949 года, а к 1970-му году стал одним из крупнейших производителей котлов на твердом топливе. Пиролизные котлы завод начал впервые выпускать в 1996 году, это были котлы марки GASOGEN, которые в 2005 году были сняты с производства и заменены усовершенствованной и более технологичной моделью KP PYRO.

Пиролизные котлы DAKON

Если говорить о пиролизном котле DAKON, то конструкция его такова: корпус котла сварен из стали толщиной 4-6 мм, в верхнюю часть загружается топливо, в нижней расположена камера сгорания с керамическими блоками. Верхняя часть отделена от нижней керамической форсункой. В задней части — коллектор продуктов сгорания с вытяжным вентилятором, в передней части — верхняя (загрузочная) и нижняя дверцы. На верхней панели находится пульт управления с элементами регулировки. Подача основного воздуха обеспечивается с помощью регулировочных сегментов в боковых панелях, вторичный воздух нагревается в задней части коллектора продуктов сгорания и по трубам подводится в форсунку.

Образовавшийся в топке пиролизный газ при помощи вытяжного вентилятора засасывается в камеру сгорания, где, смешиваясь с вторичным воздухом в керамической форсунке, горит с максимально возможной для древесного топлива полезной теплоотдачей. Пиролизное горение обеспечивает котлу КПД на уровне 85-88%.

Как уже было отмечено, к положительным особенностям котла можно отнести, в первую очередь, то, что его работа поддается достаточно точной регулировке, в отличие от обычных твердотопливных котлов. Автоматика котла управляет работой вытяжного вентилятора и циркуляционного насоса. На пульте управления можно менять мощность в диапазоне от 50 до 100% от номинала, а терморегулятором, которым укомплектован котел, устанавливать требуемую температуру теплоносителя.

В настоящее время DAKON начал выпускать пиролизные котлы в чугунном корпусе -DAMAT PYRO. Собственно говоря, материал корпуса является основным отличием котла DAMAT PYRO от уже известного KP PYRO. Чугунный котел долговечнее, так как обладает повышенной, по сравнению со стальным, устойчивостью к смолам и кислотам, образующимся в процессе пиролизного горения. Кроме того, чугун менее подвержен низкотемпературной коррозии, поэтому DAMAT PYRO может работать с 50%-ной мощностью, например, в осенне-весенний период.

К недостатком котлов DAKON, как, впрочем, и большинства пиролизных котлов, можно отнести разве что его энергозависимость — без электричества, от которого питается вентилятор, котел работать не будет. Однако, учитывая то, что вентилятору требуется всего 85 Ватт (как обычно лампочке), эту проблему можно решить путем установки небольшого дизельного генератора.

Пиролизные котлы OPOP

В данном контексте, будет уместно упоминуть пиролизный котел другой чешской фирмы OPOP — H730 PYRO.

Это пока единственная газогенераторная модель, производимая заводом OPOP. Коренным отличием этого котла является независимость от электричества. Кроме того, в пиролизных котлах OPOP H730 можно использовать как дрова, так и уголь (причем уголь предпочтительнее).

В котле OPOP H730 образующиеся при пиролизе топлива на колосниковой решетке газы через горелку диффузорного типа поступают в камеру сгорания, где с помощью вторичного воздуха происходит их сжигание. При этом вторичный воздух в камеру сгорания не нагнетается вентилятором, как у большинства пиролизных котлов, а засасывается в процессе движении газов по камере сгорания через специальную перфорированную трубку. Регулировка мощности котла в данном случае осуществляется изменением степени открытия заслонок первичного и вторичного воздуха, при этом котел полностью автономен (не зависит от электричества) и обеспечивает КПД на уровне 85%.

Несколько слов о топливе

Пиролизные котлы рекомендуется топить как можно более сухой древесиной, тогда обеспечивается работа котла на максимальной мощности и длительный срок его службы.

Например, дерево с 12 — 20%-ным содержанием воды имеет теплоту сгорания 4 кВт-час на 1 кг древесины, дерево с 50%-ным содержанием воды имеет теплоту сгорания 2 кВт-час / 1 кг древесины.

Зависимость теплотворной способности топлива от содержания воды в древесине*

Как видно из графика, полезное энергетическое содержание древесины весьма существенно снижается в зависимости от объема содержащейся в нем воды.

Сырая древесина мало греет, плохо горит, сильно дымит и существенно сокращает срок службы котла и дымоходной трубы. Мощность котла снижается до 50%, а расход топлива увеличится в два раза.

 

 Вид древесины Количество теплоты на 1 кг
  Ккал кДж кВт-час
 ель 3900 16250 4,5
 сосна 3800 15800 4,4
 береза 3750 15500
4,3
 дуб 3600 15100 4,2
 бук 3450 14400 4,0

* — по данным ATMOS

О. Беловол, «Комфорт-Эко»


 

 

Пиролизные котлы, устройство, принцип работы, как выбрать нужное устройство

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

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

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

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

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

Преимущества таких устройств:

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

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ПИРОЛИЗНОГО КОТЛА

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

Как следует из названия газогенераторного пиролизного котла, в процессе разложения в нём твёрдого топлива выделяется горючий газ, который также идёт на отопление помещения.

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

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

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

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

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

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

Ввиду повышенного аэродинамического сопротивления конструкции принудительное движение газов обеспечивается дымососом.

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

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

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

ВИДЫ ПРИМЕНЯЕМОГО ТОПЛИВА

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

КАК ВЫБИРАТЬ ПИРОЛИЗНЫЙ КОТЕЛ

Выбор устройства зависит от ряда перечисленных ниже параметров.

Влажность твёрдого топлива.

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

Размеры и материал газифицирующей камеры.

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

Время выгорания.

Оптимальное временя полного сгорания топливных материалов — от 10 часов.

Срок эксплуатации.

В идеале котёл должен служить более 20 лет.

К преимуществам пиролизных котлов длительного горения относятся:

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

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

Главные недостатки пиролизных котлов — дороговизна и повышенные требования к качеству топлива.

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

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

© 2012-2022 г. Все права защищены.

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


Разделение и характеристика пиролизного топлива из бытовых пластиковых отходов с использованием системы вакуумной перегонки весом 20 кг для котельного топлива и нафты Шуанг Ван, Доен Ли, Хана Ким, Бьюнг Вук Хван, Дэук Ким, Хёнсок Нам, Хо-Джон Рю :: SSRN

Скачать эту статью

Открыть PDF в браузере

Добавить бумагу в мою библиотеку

Делиться: