Принцип роботи піролізного котла опалення

Традиційні твердопаливні котли опалення відрізняються своєю простотою. У їх конструкції немає практично нічого, крім топки, дверцят, термометра і теплообмінника. Дана простота призводить до низького ККД і швидкому згорянню дров. Тому в цьому огляді ми будемо розглядати принцип роботи піролізного котла – він складніший конструкційно, але у нього більш високий ККД. А ще цей агрегат порадує тривалим горінням від однієї закладки дров. Як це реалізується – розповість наш огляд.

Принцип роботи традиційних котлів

Робота піролізного котла не відрізняється особливою складністю. Але для того щоб можна було зрозуміти всі переваги піролізної схеми, слід трохи поговорити про традиційну схему. Вона передбачає пряме згоряння дров в топці опалювального агрегату. Виділяється тепло відправляється через теплообмінник в систему опалення. Ще дика частина тепла відлітає в димохідну трубу, вирушаючи в атмосферу.

Простота принципу роботи традиційного котла дозволяє не морочитися з ускладненням його конструкції. Тут всього два важливих вузла – це топка тих чи інших розмірів, а також теплообмінник, виготовлений зі сталі або чавуну. Ніяких систем автоматики тут немає, а регулювання температури здійснюється шляхом відкриття або закриття дверцят піддувала. Потрібний режим роботи контролюється за допомогою термометра. На відміну від піролізних котлів, інтенсивність горіння регулюється в мінімальних межах.

Давайте подивимося, в чому полягають недоліки схеми прямого згоряння деревного палива:

  • Занадто швидке згоряння, майже неконтрольоване – не дозволяє виставити потрібний режим роботи;
  • Не можна підключити стежить електроніку – всі операції по регулюванню інтенсивності горіння доведеться проробляти самостійно, за допомогою заслінки;
  • Знижений ККД – принцип роботи класичних котлів, на відміну від піролізних, має на увазі видалення великої кількості тепла в атмосферу. Одночасно з цим відзначається знижена теплотворна здатність дров при їх природному горінні;
  • Потрібно постійно підкидати все нові порції дров – особливо якщо агрегат не обладнано великий топкової камерою.

Але є і незаперечні переваги:

Різноманітність можливих видів палива для твердопаливних піролізних котлів вражає уяву: дрова, брикети, тирса, подрібнені гілки, пелети, кокс, вугілля, торф.

  • Енергонезалежність – на відміну від піролізних котлів, принцип дії традиційних агрегатів не передбачає підключення до електромережі;
  • Гранична простота конструкції – єдине, що може тут зламатися, це теплообмінник. Але поломки можна уникнути, якщо вибрати котел з теплообмінником з чавуну;
  • Невимогливість до дров – якщо в топці вже горить порція деревини, в неї можна докинути навіть напівсирі поліна. Не має особливого значення і сорт деревини;
  • Доступна вартість – піролізні котли, про принцип роботи яких ми будемо розповідати в даному огляді, коштують значно дорожче.

Таким чином, навіть у самого недосконалого обладнання можна відшукати ті чи інші недоліки.

Традиційні котли, на відміну від більшості піролізних, оптимальні для обігріву заміських будинків, не підключених до електричних мереж.

Як працюють піролізні котли

Принцип роботи піролізного котла полягає в генерації горючих газів і з подальшого спалювання. Для того щоб можна було зрозуміти, як він працює, слід згадати цікавий досвід зі шкільного підручника фізика. Там пропонувалося укласти трохи деревної тріски в скляну колбу, заткнутою пробкою з тонкою трубкою. Колба містилася під пальник, через деякий час в ній починалася реакція піролізу. Після цього з трубки починали виходити горючі гази, які легко підпалювали і горіли яскравим полум’ям.

Принцип дії піролізного котла заснований на аналогічній реакції, тільки в більших масштабах. Тут задіяні дві камери:

  • Камера згоряння – в ній здійснюється попередній розпал палива, після чого дрова знаходяться тут в режимі повільного тління, з обмеженим доступом повітря;
  • Камера допалювання – тут горять продукти піролізу, народжуючи тепло, що відправляється в жаротрубний теплообмінник.

Все це господарство охолоджується водяною сорочкою.

Вивчаючи принцип роботи піролізного котла, вам може здатися, що ефективність даної методики вкрай мала. Насправді газів виділяється дуже і дуже багато. Якщо заглянути в камеру допалювання, ми побачимо там потужне ревуче полум’я, що виділяє дике кількість теплової енергії.

Камери згоряння в піролізних котлах можуть розташовуватися в будь-яких послідовностях. Наприклад, один над одним або послідовно, один за одним. Також зустрічаються агрегати, в яких дожигание здійснюється під основний топкою. Регулювання інтенсивності горіння здійснюється за допомогою дуттєвого вентилятора або за допомогою дверки піддувала. Слід зазначити, що діапазон регулювання досить великий – при необхідності, полум’я може бути погашено практично повністю.

Принцип роботи піролізного котла передбачає попередній розпал деревного палива. Нам потрібно, щоб дрова добре зайнялися полум’ям. Для цього відкриваються дросельна заслінка і піддавали, в топку закладається порція дров з дрібними лучиною для розпалювання. Підпалюємо, чекаємо появи стійкого вогнища. Тепер наш піролізний котел готовий до повноцінного запуску. Виробляємо наступні дії:

Завдяки конструкції піролізного котла гаряче повітря вилітає в димар не відразу, а проходить спочатку через спеціальний відсік. Це дозволяє системі значно підвищити свій ККД в порівнянні зі звичайними котлами.

  • Закриваємо дросельну заслінку;
  • Закриваємо дверцята піддувала;
  • Включаємо автоматику;
  • Спостерігаємо за зростанням температури в системі.

Давайте подивимося, як працює піролізний котел всередині – тут відбувається маса цікавого. По-перше, після перекриття доступу кисню наше веселе полум’я перетворюється в тліючі жарини. А по-друге, після запуску автоматики включається дутьевой вентилятор, продукти піролізу направляються в камеру допалювання, де починає вирувати потужне полум’я. Такий принцип роботи реалізується у всіх піролізні котли. Відмінності лише в схемі регулювання – десь за автоматичне регулювання відповідає електроніка, а десь проста механіка.

Трохи хімії та фізики

Цікавими є й фізико-хімічні процеси, що відбуваються в піролізних котлах. Принцип роботи традиційних агрегатів полягає у прямому згорянні, коли полум’я грає прямо на поверхні дров. Тут же все відбувається по-іншому. Горіння в основний топці відбувається приблизно при + 400-500 градусах, що на порядок менше, ніж в традиційних агрегатах. Вирушаючи в камеру допалювання, продукти піролізу згорають при температурі до + 1100-1200 градусів.

Максимальна температура спостерігається на самому кінці факела, мінімальна температура – у його заснування.

Дутьевой вентилятор дозволяє нагнітати полум’я піролізних газів до дуже високих температур. Замість нього часом використовують піддавали, але ефективність такого рішення залишає бажати кращого.

Ще одна цікава відмінність в принципах роботи полягає в температурі вихлопних газів. У традиційних опалювальних агрегатах вона становить + 300-400 градусів. У піролізних агрегатах вона становить + 140-160 градусів – трохи вище, ніж в газових агрегатах. А це означає, що переважна частина тепла пішла в опалювальну систему, а не вирушила в атмосферу.

Продукти піролізу в піролізних котлах створюються в бідній киснем середовищі – як і в тій скляній трубці на уроках фізики. Тяга може бути штучною, як в прикладі вище, так і природною, як це реалізовано в енергонезалежних піролізні котли. В іншому принцип дії однаковий. Потрапляючи в камеру допалювання, гази згоряють з утворенням високотемпературного полум’я. Причому згоряння досить глибоке, з мінімальним виділенням шкідливих оксидів вуглецю та азоту.

У продажу є величезна кількість піролізних котлів, що відрізняються за своєю конструкцією. Але принцип роботи у них однаковий.

Забезпечення тривалого горіння

Принцип роботи піролізного котла тривалого горіння простий, як сірникову коробку. Вся справа в тому, що подібні котли спочатку оснащуються значними камерами згоряння. Сюди поміщається велика кількість деревного палива. Тому горіння тут дуже тривалий – однієї закладки в деяких агрегатах вистачає на 10-12 годин. Заклавши вранці дрова, можна цілий день займатися своїми справами, а не заглядати кожні 5 хвилин в топку. Те ж саме і ввечері – завантажуємо дрова і вирушаємо спати.

Тривале горіння забезпечується і самим принципом роботи піролізних котлів, а точніше, самої реакцією піролізу. Великі топки присутні і в традиційних опалювальних агрегатах, але піроліз дозволяє ще більше сповільнити процес горіння. Причому не просто уповільнити, але і забезпечити додатковий паркан тепла. А в особливо потужних агрегатах тепло витрачається і на додатковий охолоджуючий контур – надходить звідси тепла вода може використовуватися для будь-яких господарських потреб.

Переваги та недоліки піролізних котлів

Тепер ви знаєте, в чому полягає принцип роботи піролізного котла. Фактично це газогенераторна установка, що дає велику кількість теплової енергії. Якщо порівнювати теплотворність деревини в прямому згорянні і в піролізному, то в другому випадку вона на 10-15% вище. Завдяки цьому знижуються витрати на паливо. Давайте розглянемо основні переваги піролізних печей, що випливають з їх принципу роботи:

Залежно від конструктивних особливостей камера допалювання може розташовуватися як під, так і над топкою завантаження палива. У плані продуктивності обидва варіанти практично рівнозначні.

  • Економічність – можливість економити паливо дуже важлива, адже повний вантажівка дров коштує досить дорого;
  • Підвищений тепловиділення – принцип роботи піролізних котлів дозволяє витягти з кілограма полін більше енергії, ніж при їх прямому згорянні;
  • Тривала робота від однієї закладки дров – дозволить спокійно займатися домашньою роботою, а не сидіти у піролізного котла, щоб закласти в його ненаситну топку чергову порцію полін;
  • Екологічна чистота – завдяки горінню при максимальній температурі, знижується кількість шкідливих викидів в атмосферу;
  • Можливість регулювання інтенсивності горіння в досить великих межах – забезпечує більш точний температурний контроль;
  • Легкість в обслуговуванні – піролізні котли забезпечуються дверцятами для доступу в камери згоряння і допалювання, а також для доступу до зольника;
  • Підвищений ККД – для деяких моделей він становить до 90%. Такий показник характерний хіба що для газових агрегатів, та й то не для всіх;
  • Можливість обігріву будівель великої площі – для цього випускаються піролізні котли підвищеної потужності. За своїм принципом роботи вони мало чим відрізняються від своїх малопотужних побратимів.

На жаль, не обійшлося і без недоліків:

  • Значні розміри – навіть самі малопотужні піролізні котли відрізняються своїми габаритами. У них великі теплообмінники і відразу дві камери згоряння + зольник. Крім того, в обладнанні нерідко присутні водяні сорочки, службовці для їх охолодження – їх товщина складає до декількох сантиметрів;
  • Підвищені вимоги до дров – при використанні сирих дров генерація продуктів піролізу може бути утруднена. Тому поліна для піролізних котлів повинні зберігатися в сухому місці, інакше робота обладнання буде відрізнятися низькою стабільністю – пари води завадять нормальному протіканню реакції піролізу;
  • Висока вартість – навіть при самостійній збірці витрати будуть високими, адже для цього потрібно гарне листове залізо. Вартість заводських зразків становить від 50-60 тис. Гривень і вище, залежно від потужності;
  • Окремі моделі вимагають підключення до електромережі – їх принцип роботи полягає в використанні електронного керуючого модуля, який керує роботою дуттєвого вентилятора. Для обігріву будівель без електрифікації використовуються піролізні котли з механічним управлінням – вони мають всі тим же принципом роботи.

Найбільше споживачів бентежить висока вартість обладнання. Але якщо хочеться відчути економію на паливі і забезпечити хороший температурний контроль при роботі на дровах, слід придбати піролізний котел.

Ссылка на основную публикацию