Пиролизные котлы длительного горения на угле: Что такое пиролизный котел длительного горения

Что такое пиролизный котел длительного горения

Современные котлы, работающие на твердом топливе, все чаще, в своей работе используют процесс пиролиза. Принцип работы отопительного оборудования, основанный на способности древесины, при сгорании, выделять большое количество углекислого газа.

Пиролизный котел длительного горения аккумулирует тепло, получаемое в процессе сжигания топлива из древесины или ее отходов, и дожига выделяемого газа.

Как работают пиролизные котлы с длительным временем горения

Твердотопливный пиролизный котел длительного горения, отличается от классических теплогенераторов несколькими конструкционными различиями и внутренним устройством. Изменения затронули рабочие процессы, топочную камеру и дымовой канал.

В результате модификаций и конструкторских решений, были достигнуты следующие преимущества и характеристики:

• Время работы от одной закладки топлива, от 8 до 120 часов, в зависимости от модели и качества топлива.
• Уменьшение расхода древесины – по сравнению с классической версией котла, затраты на топливо уменьшились на 15-20%.
• Точность регулировки – используемый принцип действия и применяемая автоматика, обеспечивают точную регулировку интенсивности нагрева теплоносителя, с погрешностью не более 1°С.
• Высокая теплоотдача – коэффициент полезного действия пиролизных моделей, варьируется, в зависимости от качества топлива и производителя, в пределах 80-92%.

Что такое процесс пиролиза топлива

Принцип работы пиролизного котла длительного горения, основан на естественных физических процессах и свойствах древесины:

• Дерево, при нагревании начинает выделять углекислый газ.
• После смешивания с кислородом, получается горючая газовоздушная смесь CO, которая в обычных условиях, попросту выходит в дымоходную трубу.
• Стальные твердотопливные пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром, снабжены специальной камерой дожига. Продуцируемый газ направляется в дополнительную топку, где сгорает при температуре 600-800°С.

Главной задачей пиролизного отопительного оборудования, является создание необходимых условий для максимального продуцирования углекислого газа: высокая температура и ограниченный доступ воздуха.

Конструктивные особенности котлов с пиролизом

Отопительный пиролизный котел длительного горения с водяным контуром, от классических моделей оборудования, отличается несколькими особенностями:

• Тип загрузки – все котлы оборудованы увеличенной топкой с вертикальной или горизонтальной загрузкой. Большая вместимость топочной камеры, помогает увеличить время процесса пиролиза. Около 20 минут после растопки, котлы работают в обычном режиме. После нагрева до температуры 600°С, начинается пиролизное горение.
• Устройство топки – в конструкции предусмотрены две топочных камеры. Основная топка, имеет конвекционные отверстия, для поступления и равномерного распределения воздуха. Камера дожига облицована шамотом для поддержания высокой температуры.
• Конструкция теплообменника – бытовые пиролизные котлы длительного горения на твердом топливе, максимально эффективно используют тепло, выделяемое при сжигании. Как такового горения, в полном смысле этого слова, не происходит, древесина тлеет при ограниченном поступлении воздуха и высокой температуре. Дымовые газы направляются в ломаный дымовой канал котла. Теплообменник окружает две топочных камеры и канал. Прогрессивные технологии позволяют аккумулировать большую часть тепла, поступающую от разогретого

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Что делать, если загородный дом – не газифицирован, а электрический обогрев не рассматривается из-за дороговизны электроэнергии? Если есть возможность регулярного приобретения или заготовки недорогого твердого топлива, то вполне можно организовать эффективное водяное отопление и в таких условиях. В наше время для этого производится достаточно много различных отопительных приборов, и в этом многообразии выгодно выделяются пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Эти агрегаты способны в полном объеме удовлетворить потребности в тепле даже большого по площади дома. При этом для их обслуживания не придется прикладывать особых усилий и затрачивать много топлива, в качестве которого используется древесина в различных ее формах, уголь или брикеты. Несмотря на то что дерево является самым древним видом топлива, его применение остается актуальным и по сей день, благодаря ценовой доступности, экологической чистоте, удобству в использовании.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как работает печь с водяным контуром для отопления дома

История появления отопительных приборов пиролизного типа

Содержание статьи

Еще во времена Древнего Мира было замечено, что древесный уголь использовать для отопления жилища или для приготовления пищи – более рационально, чем обычные дрова, так как он не горит интенсивно, а медленно тлеет в течение длительного времени, эффективно отдавая тепло. Поэтому и была изобретена технология его получения путем сжигания древесины в камерах с минимальным доступом воздуха.

По сути, такая сухая перегонка древесины в уголь и является классическим наглядным примером процесса пиролиза.

Ранее для этого использовались ямы, вырытые в земле – в них и происходил процесс превращения обычных дров в древесный уголь. Эти камеры отлично справлялись с поставленной задачей, но при изготовлении угля также выделяется большое количество тепловой энергии, которая не приносила никакой пользы. Выделяющийся древесиной в процессе бескислородного горения газ имеет мощный энергетический потенциал. Кстати, это делало профессию углежога чрезвычайно опасной, так как вырывавшиеся порой из ям газы приводили к сильнейшим термическим взрывам.

Во многих регионах планеты технология получения древесного угля из дров по сей день не претерпела каких-либо изменений

С временем человек научился по максимуму использовать заложенную в древесину природную энергию. Разрабатывались печи, в которых удачно совмещались несколько процессов – это пиролизное превращение дерева в уголь с последующим сжиганием последнего, и дожигание газов, которые выделяются при первичном термическом разложении топлива. Причем вся полученная тепловая энергия от этих процессов почти без потерь используется для нужд человека.

Вначале по такой конструкции старались выполнить обычные печи. Со временем отопительные приборы, использующие принцип дожига пиролизных газов, начали оснащать водяным контуром, благодаря чему они стали применяться в наиболее привычных для нас системах водяного отопления.

Благодаря своей рациональной конструкции и эффективному использованию природного энергетического потенциала древесины, пиролизные котлы в полной мере справляются с задачей полноценного отопительного агрегата высокой мощности. В наше время для их работы применяются не только дрова – созданы и более эффективные и компактные современные типы топлива на основе древесины.

Конструкция пиролизного котла

Общие принципы устройства

Для более ясного представления того, как работает этот тип твердотопливных котлов, необходимо ознакомиться с информацией о его принципиальном устройстве. Это во многом облегчит и дальнейшую эксплуатацию оборудования.

Для примера – рассмотрим такую схему:

Один из наиболее распространённых вариантов компоновки пиролизных котлов длительного горения:

На схеме цифровыми указателями обозначены:

1 – Топочная камера, куда производится закладка дров.

2 – Каналы подачи вторичного воздуха, который будет инициировать дожигание выделенных при термическом разложении топлива газов.

3 – Колосник-решетка, который охлаждается циркулирующим в водяном контуре теплоносителем, становясь, таким образом, частью теплообменной системы котла.

4 – Дверца для производства топливной закладки котла.

5 – Дверца камеры очистки топочной камеры.

6 – Дверца для регулировки подачи первичного воздуха, необходимого при розжиге топливной закладки.

7 – Дверца для очистки верхней камеры дожига пиролизных газов.

8 – Зольник, для сбора и регулярного удаления твердых продуктов сгорания.

9 — Патрубок для подсоединения к дымоходной системе.

10 – Патрубок с муфтовым или фланцевым соединением для подключения к трубе «обратки» отопительного контура.

11 – Патрубок подключения к подающей трубе отопительного контура.

12 – Слой термоизоляции.

13 — Внешний кожух отопительного прибора.

14 – По стрелке, а также все области, закрашенный синим цветом – это водяной контур («рубашка») твердотопливного котла.

15 – Охлаждающий контур, который нередко подключается для обеспечения горячего водоснабжения через бойлер косвенного нагрева.

Принцип работы следующий. После закладки топлива открывается доступ первичного воздуха для розжига. На первом этапе работы происходит обычное горение дров, до достижения в топочной камере температуры порядка 400 градусов, необходимой для запуска процесса пиролиза. После этого доступ первичного воздуха снижается до минимума, и параллельно с этим открывается канал подачи вторичного воздуха. Нужное сочетание кислорода, конденсации пиролизных газов и температуры для их полноценного сгорания приводит  к активному дожигу с большим выделением тепла.

Это тепло отбираться циркулирующим по водяной «рубашке» теплоносителем, передающим его приборам теплообмена всей системы отопления дома.

Зелеными стрелками показано движение газообразных продуктов сгорания, от топливной закладки в камеру дожига и далее – в дымоходную систему. Синя стрелка – поступление теплоносителя из «обратки», красная – движение горячего теплоносителя в трубу подачи отопительного контура.

Особенности конструкции различных пиролизных котлов

Итак, пиролизные приборы длительного горения, в отличие от конструкции обычных твердотопливных котлов, оснащены двумя камерами, которые могут быть расположены по-разному. Первая топочная камера предназначена для закладки твердого топлива. В ней, при минимальном дозированном доступе кислорода происходит процесс его горения (тления) и выделения газообразных продуктов горения, то есть пиролизных газов. Затем, газы поступают во вторую камеру прибора, где за счет поступления вторичного воздуха осуществляется их дожиг.

Однако, необходимо отметить, что не все существующие конструкции котлов, называемые пиролизными, в полной мере соответствую своему названию.

На сегодняшний день существует две основных разновидности пиролизных агрегатов, отличающиеся между собой по конструкции.

Котлы с принудительной подачей воздуха

В первом варианте конструкции котла первичная топочная камера, куда закладывается твердое топливо, располагается над вторичной топкой, где организуется дожигание пиролизных газов. Между камерами установлена специальная форсунка, имеющая прямое сечение и изготовленная из огнеупорного состава, схожего с шамотным кирпичом.

На данной схеме представлен котел с верхним поддувом – на первый взгляд, он практически неотличим от пиролизного в прямом понимании этого термина.

В этой конструкции воздух в основную топку нагнетается с помощью установленного вентилятора, и попадает частично в топку с твердым топливом, а частично в камеру дожига выделенных газов. В этом случае очевидно, что принцип пиролиза нарушается изначально, так как вентилятор создает избыток кислорода вместо его ограничения.

Но, несмотря на это, происходит эффективное и полное сгорание дров, практически без остатка даже мелкой золы, так как сухая древесина или же продукты на ее основе сгорают до мелкого пепла, а он легко выдувается через форсунку вентилятором в дымоходную трубу.

Зная особенности этой конструкции, ее можно назвать «прибором верхнего поддува», поскольку воздух, нагнетаемый вентилятором, попадает в основном в верхнюю основную топочную камеру. За счет притока кислорода, температура при горении возрастает и увеличивается выработка газа, но он и сгорает достаточно быстро, уходя через форсунку. В связи с этим дрова быстро прогорают, и их приходится достаточно часто добавлять в процессе обогрева дома. Этот принцип работы котла нельзя назвать в полном смысле этого слова пиролизным, хотя продаются подобные приборы довольно часто именно под таким названием.

Другое дело, если вентилятор, стоящий на выходном патрубке (часто его называют «дымососом») создает движение воздуха, которое обычным механическим способом или с использованием автоматики пропорционально разделяется на первичный и основной – вторичный. При этом заслонка первичного воздуха расположена так, что он подается именно в нижнюю часть топливной закладки. Тление дров происходит снизу, а выделяемая при этом температура способствует разогреву – в средних слоях закладки, и окончательной сушке – в верхних.

Основной же поток воздуха будет подаваться только в область форсунки, чтобы окончательный дожиг пиролизных газов с максимальным количеством выделяемого тепла проходил в нижней камере. Вот такой котел с полным основанием можно отнести к пиролизным длительного горения.

Схема движения потоков газов в котле с нижним расположением камеры дожига пиролизных газов

Котел с подачей воздуха естественным путем

В подобной конструкции котла топочная камера для закладки дров располагается в нижней части прибора, а отдел сжигания выделенных топливом пиролизных газов – в верхней области корпуса.

Вентилятор в этой конструкции не устанавливается, а воздух для растопки котла и дожига пиролизных газов поступает естественным способом через заслонки для первичного и вторичного воздуха. В этом варианте расположения камер и дозированной подачи потоков воздуха, процесс пиролиза осуществляется должным образом, так как вместо интенсивного горения, при закрытой заслонке подачи первичного воздуха, в топочной камере происходит тление древесины с выделением большого количества пиролизных газов.

Один из вариантов пиролизного твердотопливного котла с нижним расположением топочной камеры

1 – топливная закладка.

2 – зона тления топлива с выделением пиролизных газов.

3 – заслонка подачи первичного воздуха для обеспечения розжига и тления топливной закладки.

4 – канал подачи вторичного воздуха для образования газовоздушной смеси и ее поджига.

5 – форсунки подачи вторичного воздуха в тыльную область камеры сгорания.

6 – зона смешивания выделенных пиролизных газов с воздушным потоком и их воспламенения.

7 – заслонка канала дополнительной подачи воздуха в камеру дожига пиролизных газов.

8 – камера интенсивного дожига газовоздушной смеси с максимальным выделением тепла.

9 – патрубок подключения котла к дымоходной системе.

Однако, в этой конструкции тоже есть своя проблема. И состоит она в том, что чрезвычайно важна правильная отладка процесса горения. При закрытой полностью заслонке основной камеры в ней снижается температура, а также образование газов. Концентрации и температуры газов становится недостаточно для их полного дожига и верхняя камера превращается в обычный газоотвод. Продукты сгорания, поднявшиеся в нее, не догорают, а просто отдают тепло стенкам водяного контура и уходят в дымоход. Эффективность котла при такой работе – резко снижается.

Если же заслонку открыть больше чем требуется для создания необходимых для пиролиза условий, то увеличится интенсивность горения в основной топке, что ведет к совершенно не рациональному расходованию топлива и необходимости частых его закладок.

Чтобы добиться идеальной работы пиролизного котла этой конструкции, необходимо правильно отрегулировать подачу первичного и вторичного воздуха, что сделать достаточно сложно, так как для этого нужно иметь практический опыт. Современные модели имеют автоматизированные системы контроля и управления процессами, и при корректной работе автоматики закладки топлива хватает на 12÷14 часов работы при максимальной теплоотдаче.

Топливо для пиролизных котлов

Многие пиролизные котлы способны работать отнюдь не только на дровах. В качестве твердого топлива могут применяться торфяные или же стружечные брикеты, опилки, пеллеты, черный или бурый уголь.

Производители указывают, с какими видами твердого топлива могут работать их модели

Каждый из видов топлива имеет разную продолжительность горения, и в зависимости от того, насколько часто планируется подкладывать его в топку для полноценного обогрева дома, выбирается тот или иной материал. Кроме этого, длительность горения зависит также от количества заложенного в камеру топлива. Так, время тления мягкой древесины составляет около 7 часов, твердого дерева и прессованных опилок или торфа – 9÷10 часов, бурого угля 10÷11, а черного 12÷14 часов. Правда, нельзя забывать о том, что различные виды топлива еще и отличаются своим энергетическим потенциалом.

Оптимальным вариантом топлива производители твердотопливных пиролизных котлов все же называют сухую древесину с влажностью не более 20%, поленья которой имеют длину 450÷650 мм, в зависимости от глубины топочной камеры. Именно натуральные дрова, особенно плотных лиственных пород, обеспечивают должную мощность прибора и максимальную долговечность оборудования.

Сырые дрова использовать не рекомендуется потому как они в процессе горения выделяют большое количество испаряющейся влаги, что приводит к образованию в камерах котла и дымоходной трубе налета из копоти и дегтя. Такие явления резко снижают эффективность теплообмена с циркулирующей по контуру водой, а при значительных наростах на стенках дымохода, котел будет постоянно затухать, в связи с недостаточно интенсивной тягой.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как работает котел на дровах длительного горения

Цены на черный уголь для отопления

черный уголь для отопления

Критерии выбора пиролизного котла длительного горения

При решении приобрести для отопления дома этот вид отопительного прибора, необходимо обратить внимание на некоторые факторы, от которых будет зависеть эффективность работы котла:

Среди разнообразия моделей необходимо уметь выбрать оптимальную для конкретных условий эксплуатации

• Первое, на что нужно обратить внимание – это тип разрешенного для использования твердого топлива. Безусловно, этот фактор будет зависеть доступности того или иного вида топлива в местных условиях и рентабельности его применения.
• Мощность отопительного котла. Этот параметр зависит от целого ряда исходных данных, начиная от климатических условий региона проживания и заканчивая особенностями здания. В приложении к настоящей статье читатель найдет удобный алгоритм для самостоятельного расчета минимально необходимой мощности для отопления своего дома.
• Экономичность котла оценивается его коэффициентом полезного действия. Чем выше КПД – тем большая теплоотдача будет получена при равном расходовании одного и того же топлива.
• Важнейшими параметрами в данном случае выступают габариты и масса котла. Как правило, такие изделия – достаточно громоздкие, то есть необходимо заранее оценить место их планируемой установки и соотнести его с размерами предлагаемых моделей. Нелишним станет и оценка пути, по которому колет будет заноситься в помещение. А немалая масса (это касается в особенности чугунных моделей) иногда вынуждает предпринимать шаги по усилению основания пола под установку агрегата.

Кроме того, достаточно часто твердотопливные котлы используются в связке с бойлерами косвенного нагрева, и максимальной экономичности и удобства можно достичь установкой буферной емкости (теплоаккумулятора). Оба этих прибора – также весьма громоздкие и тяжёлые, так что планировку котельной следует продумывать заранее.

Что дает установка буферной ёмкости для твердотопливного котла?

Работа любого котла на твердом топливе характеризуется цикличностью – чередованием периодов загрузки, розжига, максимальной теплоотдачи и остывания. Все это не совсем удобно для работы водяной системы отопления. Максимально нивелировать этот недостаток и повысить удобство и эффективность эксплуатации позволяет установка буферной емкости для твердотопливного котла, о чем подробно рассказано в отдельной публикации нашего портала.

• Периодичность загрузок и удобство обслуживания котла. Рекомендовано отдать предпочтение моделям, имеющим объемную топливную камеру и поддон для сбора твердых продуктов горения. В этих случаях закладку топлива можно будет производить один-два раза в сутки, а при использовании в качестве топлива сухих дров, очистку поддона осуществлять один раз в два — три месяца.
• Материал изготовления отопительного прибора. Самым долговечным материалом для этого оборудования считается чугун. Срок эксплуатации при соблюдении всех правил составляет как минимум 30 лет. Вместе с тем, если планируется использование в качестве топлива каменного угля, то чугун – нежелателен (этот сплав не любит чрезмерных термических нагрузок), и лучше приобрести котел из легированной стали.

Кстати, долговечность качественного прибора часто бывает ограничена не его выходом из строя, а просто «моральным старением», когда хозяева приходят к выводу, что пора приобретать нечто более современное.

• Степень автоматизации. Безусловно, чем больше насыщен котел автоматикой, управляющей процессами образования пиролизных газов и их полноценным дожигом, тем выше эффективность и экономичность отопления, проще повседневная эксплуатация.

Но твердотопливные котлы и сами по себе – достаточно дорогие изделия, а чем выше степень автоматизации, тем больше стоимость модели. Так что, наверное, необходимо суметь выбрать некую «золотую середину». Кроме того, нельзя забывать и о зависимости автоматизированных котлов от наличия и стабильности электропитания. Если с этим в районе проживания бывают частые проблемы, то неизбежны еще достаточно серьезные расходы на приобретение резервного источника и (или) стабилизатора.

• Наконец, необходимо оценить модель с точки зрения обеспечения безопасности ее эксплуатации. Будет совершенно не приемлемо, например, если недостаточность термоизоляции внешнего кожуха котла приведет к большой вероятности получения ожога при случайном прикосновении.

Основные достоинства и недостатки  твердотопливных пиролизных котлов

Помимо критериев выбора подобного прибора для отопления дома, необходимо знать основные «плюсы» и «минусы» пиролизных котлов.

К их достоинствам можно отнести:

• При отсутствии газоснабжения, этот тип генераторов тепла является оптимальным вариантом для обогрева дома по простоте и экономичности в эксплуатации.
• Сама по себе древесина относится к экологически чистым видам топлива, не представляющим опасности при транспортировке и хранении. При качественном  дожиге выброс в атмосферу вредных для окружающей среды веществ сведён к минимуму.
• Такие котлы, в отличие от других твердотопливных, не требуют частых загрузок. Как уже говорилось выше, этот процесс производится один-два раза в сутки, в зависимости от конкретной модели, дополнительного оборудования котельной, температуры на улице и необходимости интенсивности обогрева.
• Подобные котлы характеризуются быстрым нагревом теплоносителя, а значит — и помещений всего дома.
• Очистка от твердых продуктов сгорания также не составит больших неудобств: их количество – минимально.

Недостатками котлов этого типа можно считать следующее:

• Высокая цена на приборы. Она превышает стоимость обычных твердотопливных котлов в 1,5÷2 раза.
• Пиролизные модели котлов могут иметь только один контур – отопительный. Поэтому если планируется одновременно оснастить дом системой горячего водоснабжения, придется выбрать другой вариант прибора или же установить в комплексе с пиролизным бойлер косвенного нагрева. Некоторые модели имеют специально предусмотренные для этих целей патрубки..
• Высокая требовательность к топливу. Пиролизные котлы плохо работают на влажной древесине.
• Агрегаты этого типа не могут полностью работать в автоматическом режиме, поэтому загрузку топлива придется производить вручную и следить за его количеством в топливной камере. Есть исключения – пеллетные котлы с автоматизированной подачей, но их лучше все же отнести к другой категории оборудования.
• Котлы такого типа не отличаются компактностью.

Обзор моделей твердотопливных пиролизных котлов

В специализированных торговых точках, а также в интернет-магазинах, можно найти немалое количество моделей различных отопительных приборов, в том числе и пиролизных котлов с водяным контуром. Они представлены отечественными и зарубежными производителями и имеют достаточно большой разброс цен и характеристик.

Пиролизные котлы отечественного производства

К числу наиболее востребованных потребителями твердотопливных агрегатов для отопления частного дома можно отнести продукцию таких отечественных производителей, как компания ООО КЗКО «Гейзер» и «ТеплоГарант» серии «Буржуй-К».

Котлы компании ООО КЗКО «Гейзер»

Завод «Гейзер» является одним из ведущих в России производителей приборов отопления различных типов и конструкций. В предлагаемом ассортименте – и твердотопливные пиролизные модели «Гейзер». Оборудование изготавливается по инновационным технологиям из самых высококачественных материалов.

Логотип «Гейзер» на отопительном оборудовании – как своеобразный «знак качества»

Пиролизные котлы энергонезависимы, просты в обслуживании и надежны в раб

длительного горения, твердотопливные на угле, опилках, дровах, брикетах

Еще совсем недавно при выборе топлива практически для любых котлов всегда отдавалось предпочтение газу, а твердые виды оставались на втором месте. Но технологический прогресс не стоит на месте, и современные технологии позволяют качественно использовать любой вид топлива, в том числе и твердый. Для этого были разработаны специальные пиролизные котлы.

Процесс генерации тепла

Отопительный агрегат работает по принципу, в основе которого заложен пиролиз. Так, в процессе тления происходит распад топлива на две составляющие: уголь и газ. Медленное горение обеспечивается за счет ограничения подачи воздуха в печи. Продукты распада в виде газа улавливаются для участия в дальнейших тепловых процессах.

Пиролизный газ разбавляется воздухом и сжигается при более высоких температурах. В результате такого взаимодействия происходит веделение тепла.

Требования к горючему веществу

В зависимости от качества топлива, которое сжигается, определяется тип отопительного оборудования.

Существует два вида пиролизных печей:

• энергонезависимые;
• утилизаторы отходов.

Они различаются между собой качеством горючего, которое в них сжигают.

Энергонезависимые газогенераторы

Для них необходимо использовать топливо с минимальной влажностью. Это обеспечит длительный срок эксплуатации. Максимальное значение не должно превышать 25%.

Использование качественной древесины позволяет получать 4 кВт/час при тлении 1 кг горючего. Это отличный вариант для отопления дома.

Утилизаторы отходов

Пиролизные котлы длительного горения этого типа не слишком привередливы к топливу. Использоваться могут и торф, и отходы древесины, а также некачественные сорта угля. Требования к влажности не так высоки, как в предыдущем варианте — допускается влажность до 50%.

Но сырая древесина (отходы) снижают мощность дровяного котла в 2 раза. Это связано с тем, что влажное топливо плохо горит и выделяет много дыма.

Виды используемого топлива

Древесина и ее отходы могут использоваться в различной форме:

• бруски размерами 250×450;
• опилки различной величины;
• брикеты, сформированные из остатков переработки.

Дрова производятся в основном из древесины лиственных пород, но применяются и хвойные. Кроме древесины могут использоваться различные виды угля. Выбор топлива зависит от времени его сгорания. Этот показатель имеет разные значения:

• черный уголь – 10 часов;
• бурый концентрат – до 8 часов;
• мягкое дерево – 5 часов;
• древесина твердая – 6 часов.

Устройство газогенераторов

Характерной особенностью конструкции является наличие двух камер в топке. Верхняя камера предназначена для загрузки дров и первичного процесса тления. В нижней камере происходит сгорания смеси газов и выделение тепла. Между собой они разделены газифицирующей форсункой. Чаще всего ее изготавливают из огнеупорного бетона. Топка является основным элементом, но кроме нее в конструкции предусмотрены и следующие узлы:

• дымосос;
• трубы и патрубки дымохода;
• система подачи и вывода воды;
• всевозможные регуляторы;
• корпус.

Принцип работы

Конструкции котлов могут быть разными, но существенных отличий в принципе работы у них нет. Он обозначен несколькими операциями:

1. устанавливается режим горения;
2. производится загрузка верхней камеры дровами;
3. разжигается топливо;
4. достигается необходимая температура в топке;
5. ограничивается поступление кислорода, и регулятор переводится в режим тления, в процессе которого образуется пиролизный газ;
6. затем он поступает в форсунку, где происходит его смешивание с воздухом;
7. полученная газовая смесь перегоняется в нижнюю камеру, где происходит его сгорание и выброс тепла, которое расходуется на обогрев дома.

Весь рабочий цикл теплогенератора можно определить двумя основными этапами:

• образование газа в загрузочной камере при температуре 200–800 ºС;
• сжигание пиролизной газовой смеси в отсеке сгорания при нагреве до 1200 ºС.

Выделяющееся в процессе тепло нагревает воздух. Применение механизма пиролиза ставит газогенератор на ступеньку выше дровяного котла прямого сгорания.

Процесс запуска

Если котел правильно работает, то горящее пламя будет желтовато-белого цвета. Чтобы достичь этого, необходимо правильно запустить оборудование: перед закладкой угля или другого горючего следует нагреть загрузочную камеру до температуры 600–800ºС.

После загрузки топлива происходит его возгорание, и теперь можно переключать оборудование на пиролизный цикл. Также необходимо включить дополнительную тягу, которую обеспечивает дымосос. Придерживаясь простых правил, можно обеспечить медленное бескислородное сгорание угля с полезным выделением тепла.

Преимущества

Весь процесс сгорания и получения тепла автоматизирован в отличие от печей прямого сгорания. Также оборудование позволяет регулировать мощность в пределах 50–100%. Кроме этих параметров их эксплуатация связана с рядом плюсов:

• не требуется регулярная чистка от сажи и пепла, потому что топливо сгорает практически полностью;
• быстрый прогрев дома — повышение температуры на 20ºС происходит за полчаса;
• экономия горючего за счет увеличенного цикла сгорания одной закладки;
• коэффициент полезного действия в зависимости от модели составляет 80–85%;
• безопасность, простота и удобство в управлении.

При отсутствии доступа к газовой магистрали пиролизные твердотопливные котлы – это оптимальный вариант отопительного оборудования.

Недостатки использования газогенераторов

Большой перечень преимуществ может быть немного омрачен рядом минусов. Прежде чем остановить свой выбор на таком отопительном агрегате следует изучить и недостатки:

• высокие требования к используемой древесине, как к виду топлива;
• отсутствие автоматизированного режима загрузки;
• использование принудительной тяги требует расхода электроэнергии, а это дополнительные затраты;
• отсутствие возможности нагрева воды, что связано с тем, что во всех моделях предусмотрена только одноконтурная система;
• высокая стоимость.

Область применения

Используются пиролизные котлы длительного горения как в гражданских, так и промышленных помещениях. Если речь идет о больших площадях, выбор такого источника тепла будет оптимальным вариантом. Установка же генератора в маленьком доме нецелесообразна и не оправдывает себя.

Главной проблемой твердотопливных печей, всегда было выделение дыма, газа. Кроме запаха в воздух попадали и токсические испарения. Процесс пиролиза решил эту проблему полным сгоранием топлива, поэтому побочные эффекты сведены к минимуму.

Экологический фактор становится все более приоритетным при выборе источника обогрева. Очень часто печи используют на предприятиях деревообрабатывающей и легкой промышленности. С их же помощью утилизируются отходы, и генерируется достаточное количество тепла для обогрева дома.

Пиролизные котлы с каждым годом пользуются все большей популярностью при установке системы отопления. Хотя они и имеют несколько недостатков, такие параметры, как высокая эффективность и экологичность вполне их компенсируют. Газогенераторы имеют высокую стоимость, которая в 1,5 раза превышает классический вариант. Но они окупятся в кратчайшие сроки за счет снижения расхода топлива.

Принцип работы котлов пиролизного горения. Устройство. Типы

Времена традиционных печей для обогрева дома потихоньку уходят в небытие, старинные русские печи заменяют функциональные котлы длительного горения с высоким значением КПД. Прежде чем приобрести какую-либо теплогенерирующую технику, необходимо познакомиться с ее особенностями и преимуществами. В данном материале разберем пиролизную технику и в чем заключается ее принцип работы.

Что такое пиролиз?

Под пиролизом подразумевается процесс получения и последующего сжигания горючего газа. Пиролиз — характерный процесс для твердотопливных котлов. Топливо помещают в закрытую камеру и постепенно уменьшают количество воздуха в ней. Дрова или уголь начинают тлеть. Углекислый газ, выделяемый во время сгорания топлива, поступает в другой отсек и смешивается с нагретым до определенной температуры воздухом. Происходит повторное горение. Основное преимущество пиролиза: он увеличивает количество времени горения и, соответственно, количество тепла. На открытом воздухе любое горючее сгорает быстро и выделяет минимальное количество тепла.  В 50- годах прошлого века инженеры изобрели схему новейшего оборудования, подходящего для пиролиза. Из-за дороговизны и необоснованности, к разработке не приступили.

Устройство

Огромная камера предназначена для закладывания твердого топлива: угля, дров и других горючих веществ. Дрова или другое топливо разгораются, затем автоматически перекрывается воздух. Чтобы пламя было интенсивным, нужен воздух. Для интенсивного горения недостаточно кислорода, дрова начинают тлеть. Выделяется древесный газ и много углерода — зольные частицы. Воздух и зольные частицы перемешиваются в другой камере и происходит процесс догорания. Обе камеры разделяются специальной решеткой, на которую складывают топливо. Особенность огня у подобного устройства — у него красноватый оттенок из-за реакции с углеродом.

Принцип работы

Основной принцип работы пиролизного котла складывается из генерирования устройством горючего пиролизного газа из твердого горючего вещества. Процесс происходит при температуре выше 200 градусов Цельсия. Соблюдается недостаток кислорода. В дальнейшим смешивается воздух с оставшимся горючим газом и происходит его дожигание. Процессы проходят в специально отведенной камере.

Воздух поступает, пока пламя не разгорится достаточно интенсивно. После этого котел переходит в газогенераторный режим. Дрова тлеют благодаря автоматическому регулятору, который с помощью топки максимально уменьшает поступление газа в камеру с дровами. Также происходит дополнительная подача воздуха во время газогенерации, воздух достигает нужную температуру и способствует вторичному дожигу выделившегося газа в пиролизном котле.

Верхняя камера оснащена специальными отверстиями, из которых под давлением выходит разогретый воздух. Принцип работы таков, что 90 процентов мелких частиц участвуют в процессе дожига. Выброс вредных веществ в атмосферу становится минимальным. Температура отходящих дымовых газов пиролизного котла составляет максимум 160 градусов. Теплоноситель проходит снизу вверх вдоль котла, получает энергию практически от всего, с чем соприкасается, обеспечивая эффективный обогрев помещения. КПД котла равен 85%. Пиролизные решения можно назвать котлами длительного горения.

Большая часть котлов работает на любом твердом топливе: деревом, углем и другими. Часть котлов электронезависимы, поэтому подходят жителям регионов и городов, где случаются перебои с электричеством. Котел оборудован зольным ящиком, его легче почистить. Чистка занимает минимальное количество времени, по сравнению с другими теплогенерирующими котлами.

Схема работы

Многим собирающимся приобрести аппарат интересно, какова схема работы устройства. Пиролизный котел состоит из двух камер: дожигания и газификации. Непосредственно в последнюю кладут топливо, камера оснащена специальной дверцой. Ниже камеры газификации находится специальное отверстие для подачи воздуха в камеру дожигания. Она находится ниже камеры газификации. Конструкция оснащена дымоходом для избавления от смолы и теплообменником.

Толщина внешнего слоя, нанесенного на котел, зависит от его мощности. Рекомендуется выбирать котлы с 10% запасом мощности. Чтобы правильно рассчитать мощность, нужно знать полную площадь помещения. На 10 квадратных метров приходится 1кВт. Следует учесть: если в помещении нестандартный потолок, к каждому метру стоит добавить до 3% мощности.

В отличие от других твердотопливных аппаратов, топка должна быть разогрета перед использованием. Действия, которые нужно соблюдать при работе с пиролизным котлом:

• На дно топки нужно загрузить какую-либо мелкую растопку типа щепок или бумаги;
• Массу поджечь с помощью своеобразного факела, созданного из тех же материалов;
• Дверцу камеры сгорания следует плотно закрыть;
• Порции растопки постепенно добавляют;
• Когда на дне будет достаточное количество тлеющих углей, следует остановить процесс добавления щепок;

В этот момент внутри камеры температура достигает 800 градусов тепла. В камеру нужно поместить основное горючее вещество.

Плюсы и минусы

К главным преимуществам пиролизного котла относят факт, что благодаря его использованию можно существенно снизить расходы на дрова. У потребителя есть возможность по максимуму обеспечить длительное горение благодаря принципу работы котла. Дом греется, а переживать о подкладке дров не надо. Среднее время горения одной партии горючего — целых 12 часов, к аппарату придется подходить не больше двух раз в сутки. Идеальный котел по длительности горения. Экологичный выбор, топливо сжигается полностью и выброс вредных веществ в атмосферу минимален.

Подобное устройства имеет свои минусы, к самым распространенным относят:

• В период холодного межсезонья повышается расход дров;
• Зола улетучивается в дымоход, загрязняя попутно его и все вокруг;
• При поломке или некорректной работе, вполне возможно начнется перерасход дров, зола не улетучится;
• Сырые дрова категорически не подходят. Тратится очень много энергии на их высыхание. Они не тлеют.
• Достаточно высокая цена;

Типы

На данный момент рынок изобилует различными типами пиролизных котлов. Отличаются они расположением камеры дожига:

• Находится сверху. Достаточно редкий вид твердотопливных аппаратов, Преимущество: воздух попадает в камеру дожига сразу и после догорания попадает в камеру охлаждения для дальнейшего вывода в дымоход. Не экономичный вид, конструкция такого рода очень сложна на этапе сбора. Человек может доложить топливо, не дожидаясь сгорания предыдущей партии. У остальных видов котлов такой возможности нет.
• Камера дожига находится снизу. Такие устройства пользуются большей популярностью, пользователю удобно закладывать топливо. Конструкция ниже по стоимости, чем котел с верхней камерой дожига. Отдел для золы приходится часто чистить, чтобы дым эффективно продвигался вниз, нужна усиленная тяга.

Пиролизные котлы отличаются по типу тяги: бывает естественная и принудительная.

• Тяга естественная. Используют мощный, высокий дымоход, при этом стоимость аппарата возрастает. Благодаря высокому дымоходу отпадает необходимость электрозависимости.

• Принудительный наддув и тяга. Появляется необходимость в электрике, и отпадает зависимость от погодных условий. К слову, время работы с максимальным КПД вырастает на 5 часов, по сравнению с котлами при естественной тяге.

Котлы различаются по способу использования:

• Котел для воздушного отопления. Такой котел ставят с целью обогрева различных коммерческих или хозяйственных помещениях. Для распределения тепловой энергии используются тепловые массы воздушные. Распределяется энергия с помощью алюминиевых труб и нагнетателей.
• Котел водяного отопления. Вода нагревается в наружном теплообменнике, затем попадает в трубы радиатора. Вода постоянно циркулирует — поддерживается постоянная температура в доме.

Большая часть пиролизных котлов длительного горения работает на дереве. Существуют котлы, использующие для работы уголь и другие вещества. Преимущества котла на углевом топливе складываются из простой конструкции: различные сложнейшие узлы автоматического управления отсутствуют, что гарантирует минимальное количество поломок в процессе эксплуатации.

Заключение

Для обогрева маленького дома или просторного коттеджа пиролизные котлы подойдут идеально. Несмотря на то, что стоимость такого твердотопливного устройства достаточно высока, вложе

Пиролизные котлы длительного горения: принцип работы и преимущества

1. Вступление.

2. Немного истории.

3. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

4. Преимущества газогенераторных котлов.

5. Недостатки пиролизных котлов.

6. Бытовое применение газогенераторных котлов.

Проблемой использования твердого топлива всегда был очень низкий КПД, из-за того, что значительная часть тепловой энергии тратилась впустую.

Такое положение существовало до изобретения технологии, получившей название пиролиз.

Ее суть сводится к использованию двух камер сгорания в котлах отопления: в первой источник энергии преобразуется из твердого в газообразное состояние, во второй – происходит окончательное высвобождение тепловой энергии.

Это позволяет характеризовать пиролизные котлы, как более эффективное и экономичное оборудование, нежели более традиционные варианты, где сжигается твердое топливо.

История появления пиролиза

 

Впервые о невыгодности использования дерева в чистом виде, в качестве топлива, люди задумались в Средние века. Именно тогда появилась профессия угольщика, который занимался получением древесного угля из древесины.

В то время технология была не совершенной и значительная часть энергии расходовалась напрасно, тем не менее, КПД от такого топлива был уже выше.

Современные газогенераторы и пиролизные котлы позволили раскрыть потенциал твердого топлива по максимуму.

Устройство и принцип работы пиролизного котла

 

Принцип работы пиролизного котла основывается на двух последовательных этапах, первый из которых схож с аналогичным процессом, применяемым в обычных печах.

То есть, топливо помещается в камеру сгорания, где поджигается при достаточном количестве кислорода. Дальше процессы разняться.

В пиролизном котле происходит следующее:

• После того, как все топливо оказывается охвачено пламенем, доступ кислорода резко ограничивают.

• Это приводит к тому, что гореть может только часть топлива, тогда как остальной объем просто разлагается под воздействием выделяемого тепла, что приводит к образованию смеси летучих органических веществ – пиролизного газа.

В пиролизных котлах существует вторая камера сгорания, куда и поступает этот газ – в большинстве моделей это делается принудительно, с целью повышения эффективности оборудования.

 

Здесь происходит встреча разогретых летучих веществ (температура газа выше 300 градусов Цельсия) с кислородом. Итог – газ вспыхивает и начинается процесс горения с интенсивным выделением тепловой энергии, которая уже используется по прямому назначению отопительного котла.

 

Преимущества газогенераторных котлов

 

Несомненный плюс таких котлов перед обычным твердотопливным оборудованием заключается в полном сгорании топлива, что исключает из эксплуатационного процесса процедуру чистки этого варианта от сажи.

Из других преимуществ этих котлов можно отметить:

• Минимальное количество органических отходов, что повышает характеристики безопасности оборудования.

• Возможность использовать в качестве топлива различные типы отходов (остатки, кожевенного, швейного, скорняжного производства), так как такие котлы не способствуют образованию вредных для здоровья человека газов.

• Более длительная работа на одном заложенном объеме топлива. Некоторые модели способны выполнять свои функции на протяжении 12-ти часов и больше, тогда как традиционные котлы необходимо заправлять минимум через 4-5 часов.

• Возможность регулировки оборудования, позволяющая увеличить уровень экономичности или эффективности котла, тогда как в обычных моделях, работающих на твердом топливе, сделать это крайне затруднительно.

Недостатки пиролизных котлов

 

К сожалению, но и такое отопительное оборудование характеризуется некоторыми недостатками:

• Более высокая стоимость пиролизного котла, которую можно нивелировать за счет экономии при эксплуатации.

• Влага в топливе не должна превышать 20-ти процентов. В противном случае придется выполнять дополнительные работы по высушиванию.

• При сильно низкой температуре возвращаемого в котел теплоносителя существует вероятность гашения первичной камеры. Для решения этой проблемы иногда понадобится несколько усложнить всю систему отопления, добавив в нее трехходовой клапан и специальную обходную трубу – цель которых заключается в подмесе более горячей жидкости в остывший теплоноситель.

• Практически всегда для перемещения пиролизного газа во вторую камеру сгорания используется принудительная тяга. Это требует обязательного подключения котла к электросети, невозможности его работы без электрической энергии и дополнительным растратам.

 

Применение газогенераторных котлов

 

Хотя подобные котлы чаще всего используются в промышленных масштабах, тем не менее, их применение возможно и обычными людьми.

Существуют бытовые котлы, в которых топливо горит по 10-12 часов, то есть всего два раза в сутки.

Золы в топке после сгорания остаётся очень мало, так как топливо сгорает почти полностью, соответственно обслуживание таких котлов сведено к минимуму.

Такие котлы выпускают как именитые фирмы, например Buderus, так и отечественные производители, такие модели как, «Траян»,»Буржуй К» и другие.

 

Практически идеальный случай – эксплуатация подобного оборудования, на небольшом производстве, например в столярном цехе, отходы из которого можно использовать именно в таком оборудовании.

Для бытовых нужд специалисты рекомендуют использовать так называемые пеллетные котлы.

Для автоматической загрузки в таких котлах имеется бункер, куда засыпается топливо, которое после этого самостоятельно и в нужном количестве подаётся в топку:

Их топливо – пеллеты, которые состоят из прессованных опилок, коры, стружек и других подобных отходов.

Преимущества такого варианта очевидны:

• Прессованное топливо занимает минимум места и его очень удобно хранить.

• Использовать пеллеты можно сразу, без предварительной подготовки.

• Пирализ в таких котлах не требует существенных размеров первичной камеры, следовательно, подобное оборудование занимает меньше свободного пространства.

• Возможность реализации автоматической подачи топлива в топку.

Естественно, что такие котлы имеют конструкционную возможность включать в общую систему бойлер, чтобы потребитель мог дополнительно получать горячую воду для своих нужд.

Что такое пиролизный котел — создание своими руками пошаговая инструкция

Отопительное оборудование, работающее на твёрдом топливе, всегда будет востребовано. Даже в странах, экспортирующих углеводороды нет полного покрытия газовыми сетями. Особенно обделёнными в этом отношении являются отдалённые населённые пункты. Чтобы максимально автоматизировать процесс горения твёрдого топлива применяется специальная установка — пиролизный котёл. В отличие от традиционных печек и каминов такие устройства имеют ряд преимуществ, о которых и будет рассказано в этой статье.

Содержание статьи:

Что такое пиролизный котёл

Пиролизный котёл представляет собой установку, в которой сгорание твёрдого и газообразного топлива разделены по разным камерам. Как правило, в таком отопительном приборе нагревается жидкий теплоноситель, который затем подаётся к радиаторам.

Обратите внимание! Наиболее часто для работы такой установки используются дрова, а также различные брикеты, изготовленные из отходов деревообрабатывающих предприятий.

Газообразное топливо образуется в результате разложения твёрдого топлива.

Преимущества и недостатки

Пиролизные котлы, работающие на твёрдом топливе имеют, как преимущества, так и недостатки. К полюсам таких установок относятся:

• Можно легко управлять интенсивностью горения топлива, даже при полной загрузке рабочей камеры.
• Возможность использования более крупных поленьев дров.
• Высокий КПД.
• Более экологичный выброс.
• Можно автоматизировать процесс управления котлом.

Недостатки пиролизных котлов:

• Относительно высокая стоимость.
• Большая часть моделей энергозависима (электрический привод дымососа).
• Высокие требования к процентному содержанию влаги в топливе.
• Нестабильная работа при загрузке менее 50%.

Несмотря на наличие недостатков, альтернативы пиролизным котлам не существует, когда необходимо организовать недорогой и современный способ отопления частного дома в местности, где невозможно подключиться к газовой трубе.

Принцип работы

Для запуска пиролизного котла горючее закладывается в основную камеру и поджигается. Затем запускается установка, удаляющая дым, при этом дверца плотно закрывается. При недостаточной концентрации воздуха и высокой температуре происходит выделение горючего пиролизного газа.

Газообразное топливо сгорает в другой камере. Во вторичной камере происходит циркуляция воды. Жидкость нагревается и направляется в радиаторы по трубам отопительной системы. Существуют также модели, в которых такой принцип сжигания топлива используется только для нагрева воздуха в помещении. Такой дробный вариант сгорания топлива, позволяет максимально повысить эффективность отопительной установки, работающей на дровах.

Внимание! Заводские модели пиролизных котлов, например, установка Гейзер могут развиваться тепловую мощность до 700 кВт.

Основные виды пиролизных котлов

Пиролизные котлы могут существенно отличаться по конструкции. Наиболее часто встречающимися особенностями являются строение дымоходной системы и основной камеры сгорания.

Длительного горения

Пиролизные котлы длительного горения, в которых используется каменный уголь, могут работать несколько суток. При использовании дров установки этого типа выделяют тепло в течение не менее 12 часов.

Обратите внимание! Особенностью такой конструкции является большой объём основной рабочей камеры, а также более точная регулировка интенсивности сгорания топлива.

На твёрдом топливе

Твёрдотопливный пиролизный котёл может работать как на дровах, так и на угле. В таких установках наиболее часто устанавливается водяной контур, но встречаются модели, в которых теплоносителем является обычный воздух. В более дорогих установках жидкость нагревается не только для отопления, но и для обеспечения горячей водой.

Другие виды

Кроме чисто пиролизных установок, в которых можно использовать дрова, каменный уголь или специальные брикеты, в продаже можно встретить универсальные котлы. Такие изделия могут работать на солярке, сжиженном или природном газе, но когда необходимо в них можно загрузить твёрдое топливо. Особенно востребованы модели этого типа, если существуют перебои с доставкой какого-либо одного энергоносителя. В этом случае, можно легко перезапустить оборудование на другом виде топлива.

Чертежи для создания пиролизного котла своими руками

Для создания пиролизного котла можно использовать следующие чертежи:

Несмотря на представленные на схемах довольно простые конструкции.

Самым доступным вариантом изготовления пиролизного котла в домашних условиях, является аналог такой установки из газового баллона.

Создание пиролизного котла своими руками: пошаговая инструкция

Одним из самых простых самодельных моделей является котёл «Бубафоня» из стандартных газовых баллонов. Для изготовления такой установки достаточно следовать пошаговым инструкциям, изложенным далее. Прежде всего, для выполнения этой работы не обойтись без следующих инструментов:

• Электрического сварочного аппарата.
• Болгарки.

Также потребуется подготовить материалы:

• Пропановый газовый баллон 50 л.
• Листовой металл толщиной не менее 3мм.
• Стальная труба большого диаметра.

Работа выполняется в такой последовательности:

• С баллона стравливаются остатки газа, удаляется вентиль и ёмкость заливается водой.
• После проведения дегазации болгаркой срезается верхняя часть баллона в месте закругления.
• К верхней части баллона приваривается стальная лента вырезанная из листового металла. Этот элемент позволит крышке более плотно закрыть камеру сгорания.

• Из стального листа вырезать круг, который по диаметру должен быть на 2 см меньше внутреннего диаметра баллона. Эта деталь необходима для прижимания топлива и разделения камеры, где будет происходить пиролиз топлива с камерой сгорания.
• В нижней части вырезается отверстие для воздуховодной трубы диаметром 10 см.
• Для изготовления системы дымоудаления в ранее удалённой крышке газового баллона расширяется центральное отверстие около 10см в диаметре. Затем к отверстию приваривается стальная труба сечением не менее 100 мм.

• Внижней части необходимо сделать отверстие для удаления золы. Для этого с помощью болгарки вырезается прямоугольник. Затем из листового металла делается дверца немного большего размера и приваривается через навесы к корпусу плиты. Также необходимо сделать ручку к дверце, а также установить уплотнение из асбестового шнура по всему периметру.
• К воздуховодному отверстию котла следует приварить металлическую трубу с вентилем для регулировки подачи кислорода в пиролизную камеру.

На этом изготовление пиролизного котла своими руками можно считать завершённым. Для того чтобы запустить такую отопительную установку необходимо.

• Заложить сухое древесное топливо в баллон, при этом в верхней части следует разместить легко возгораемые материалы (бумагу, щепу и т. д.)
• Поджечь топливо.
• Установить на дрова разграничительный круг.
• Поставить наместо крышку с трубой.

Регулирование интенсивности сгорания топлива осуществляется перемещением вентиля на воздуховодной трубе. Дверка для забора золы должна быть плотно закрыта во время работы самодельного пиролизного котла. Для удаления продуктов сгорания к трубе крышки потребуется прикрепить гофрированную металлическую трубу, которая должна иметь выход на улицу.

Внимание! Устанавливать такой тип оборудование запрещается в спальных комнатах. Кроме этого следует позаботиться о противопожарной безопасности помещения.

Советы и рекомендации по безопасному использованию самодельного пиролизного котла

Только при соблюдении всех правил можно надеяться на безопасную эксплуатацию самодельных пиролизных установок. При использовании теплового оборудования этого типа рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Размещать самодельные пиролизные котлы только в подсобном помещении, в котором следует оборудовать хорошую вентиляцию.
• Чтобы внутри дымохода не образовывалась жидкость необходимо утеплить его минеральной ватой.
• Установка котла должна осуществляться на поверхность из негорючего материала.

Если придерживаться этих рекомендаций, то самодельный пиролизный котёл можно будет эксплуатировать безопасно в течение продолжительного времени.

Системное исследование каталитического сжигания обогащенного / обедненного горения (RCL) для турбин для сжигания природного газа и синтез-газа из угля

1 Системное исследование каталитического сжигания обогащенного / обедненного газа (RCL) для турбин для сжигания природного газа и синтез-газа из угля Окончательный отчет Период начала отчета: 01.10.2002 Дата окончания отчетного периода: 30.06.2004 Основные авторы: ДокторШахрох Этемад, д-р Лэнс Смит, г-н Кевин Бернс Дата: декабрь 2004 г. (Rev III) Контракт Министерства энергетики США № DE-FG26-02NT41521 Подготовлен для: Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США Моргантаун, Западная Вирджиния Подготовлено: Precision Combustion, Inc. North Haven, Коннектикут 06473

2 Заявление об ограничении ответственности: Этот отчет был подготовлен как отчет о работе, спонсируемой агентством правительства США.Ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, а также ни один из их сотрудников не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимает на себя никаких юридических обязательств или ответственности за точность, полноту или полезность любой раскрытой информации, оборудования, продукта или процесса. , или заявляет, что его использование не нарушит права частной собственности. Ссылка в данном документе на любой конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его агентства.Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства США или любого его ведомства. ii

3 РЕЗЮМЕ Технология обогащенного каталитического / обедненного сжигания (RCL) была успешно разработана для улучшения технологии газовых турбин с сухим низким уровнем выбросов для синтез-газа, полученного из угля, и природного газа, обеспечивающих почти нулевые выбросы NOx, повышенную эффективность, продлевающую срок службы компонентов и возможность топливная гибкость.В настоящем отчете показана существенная экономия чистых затрат при использовании технологии RCL по сравнению с другими технологиями как для новых, так и для модернизированных приложений, что устраняет необходимость в избирательном каталитическом восстановлении (SCR) в комбинированном или простом цикле для комбинированного цикла интегрированной газификации (IGCC) и природного газа. турбины внутреннего сгорания. iii

4 СОДЕРЖАНИЕ РЕЗЮМЕ… iii ВВЕДЕНИЕ … 1 ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ИСТОРИЯ ТЕХНОЛОГИИ RCL … 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ RCL РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ RCL ОПЕРАЦИОННАЯ КАРТА RCL ПРОГНОЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫБРОСОВ ВЫБРОСОВ ПРИ ПОМОЩИ F-КЛАССА F-CLASS F-CLASS EXFIND TECHNOLOGIES RC F-CLASS F-CLASS F-CLASS F-CLASS-ТЕХНОЛОГИЯ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ ПРИМЕНЕНИЕ RCL ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ F-КЛАССА СИНТЕЗ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТОПЛИВА ПРИ СГОРАНИИ RCL ПРИМЕНЕНИЕ RCL ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СИГНАЛЬНОГО ТОПЛИВА ИСПЫТАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА (A) НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЕ ТОПЛИВО (B) Оценка потенциального успеха и осуществимость ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНГЛИЙСКОГО ГАЗА ВЗРЫВНОЙ ПЕЧИ И РЕЗУЛЬТАТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ СИСТЕМЫ RCL ВЫВОДЫ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ АКТУАЛЬНОСТЬ…67 iv

5 7. БЛАГОДАРНОСТИ ССЫЛКИ Список сокращений v

6 ВВЕДЕНИЕ КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ Сжигание с использованием обогащенного катализатора / обедненной смеси (RCL) — это новая технология сжигания газовой турбины с почти нулевыми выбросами NOx, разработанная Precision Combustion, Inc.(PCI) в рамках программы исследования инноваций малого бизнеса Министерства энергетики США. После успешной ранней разработки и испытаний камеры сгорания, это системное исследование было проведено для изучения использования системы сжигания RCL в газовых турбинах для выработки электроэнергии, работающих на синтез-газе, работающем на природном газе и угле. Чтобы помочь предоставить информацию для принятия политических решений и дорожную карту для развития, системное исследование предоставляет (1) оценку технологии RCL и ее операционной карты, (2) оценку соответствия технологии существующей технологии DLE и (3) ) анализ выгод и затрат.Эти результаты резюмируются ниже: Таким образом, было обнаружено, что технология RCL предлагает существенное улучшение технологии Dry Low Emissions (DLE) для достижения почти нулевых выбросов от сжигания природного газа в газовой турбине и синтез-газа, полученного из угля. Интеграция технологии RCL в современные газовые турбины позволяет одновременно продвигать цели DOE в следующих областях: Почти нулевые выбросы NOx (<3 ppm NOx для сжигания природного газа и т.

Эксплуатационные характеристики и новейшие технологии установок DeNOx для сжигания угля Котлы

1 192 Эксплуатационные характеристики и новейшие технологии установок DeNOx для угольных котлов Эксплуатационные характеристики и новейшие технологии установок DeNOx для угольных котлов Масаюки Хирано Ясуёси Като Окикадзу Исигуро Акира Мори РЕЗЮМЕ: За последнюю четверть века загрязнение воздуха стало проблемой глобальная экологическая проблема.Для удаления NOx из дымовых газов, выбрасываемых тепловыми электростанциями, в Японии, США, ЕС и Азии были построены многие установки по удалению NOx (установки по удалению NOx). Установки DeNOx для угольных котлов требуют высокотехнологичной системы и конструкции катализатора, поскольку дымовой газ содержит большое количество NOx, SOx и пыли. Hitachi разработала уникальный пластинчатый катализатор, обладающий высокой стойкостью к эрозии и засорению пылью. Она поставила первую установку DeNOx для угольного котла в 1983 году и с тех пор поставила множество установок, в том числе недавние установки для угольных котлов мощностью 1 МВт.В этом документе мы описываем особенности установок DeNOx для угольных котлов, представляем пластинчатый катализатор и обсуждаем долгосрочные эксплуатационные характеристики установок и новейшие технологии масштабирования, такие как усовершенствованная система управления, встраивается в установки для крупногабаритных котлов. ВВЕДЕНИЕ В связи с быстрым прогрессом индустриализации загрязнение воздуха стало глобальной экологической проблемой за последнюю четверть века. Еще в 1963 году Hitachi начала исследования катализаторов DeNOx и обнаружила, что катализатор на основе диоксида титана является высокоактивным катализатором, который имеет высокую устойчивость к отравлению SOx.Hitachi разработала уникальный пластинчатый катализатор, обладающий высокой устойчивостью к эрозии и засорению дымовыми газами пылью. Установки DeNOx применяют к NOx, содержащимся в дымовых газах, процесс избирательного каталитического восстановления (SCR), в котором аммиак используется в качестве восстановителя, разлагающего NOx на безвредные N2 и h3O под действием катализатора. Hitachi начала коммерческое применение установок DeNOx в Японии в 1977 году и поставила более 2 установок в Японии, США, ЕС и Азии. В последнее время установки DeNOx в основном были. Характеристики дымовых газов, работающих на угле. Требования к катализаторам. Конструктивные особенности установки DeNOx. Высокое содержание NO x Высокое содержание SO x Высокое содержание галогенов (HCL, HF и т. Д.)) Высокая запыленность, включая щелочные металлы (K, Na) Высокая активность Не зависит от компонентов газа или пыли Низкое преобразование SO 2 в SO 3 для минимального воздействия на оборудование, расположенное ниже по потоку Высокая устойчивость к закупориванию Высокая устойчивость к эрозии Рис. 1 Соображения по установке DeNOx для угольного топлива Дымовые газы. Катализатор Катализатор на основе титана Пластинчатый тип 1) элементы (с центральной пластиной) высокая структурная прочность и эрозионная стойкость 2) блоки с оптимальным шагом элемента 3) блоки просты в обращении и загрузке Реактор Тип нисходящего потока Выбор оптимальной скорости газа Установка направляющих лопаток и решеток равномерное распределение газа и пыли Эксплуатация Поддержание катализатора в сухом состоянии при работе и отключении Работа при низком проскоке NH 3

2 Обзор Hitachi Vol.47 (1998 г.), В этих регионах не строятся и не планируются котельные, работающие на угле. Hitachi поставила первую установку DeNOx для угольного котла Tohoku Electric Power Co., Inc. на своей электростанции Сендай в Сендай. С тех пор она поставила множество установок, в том числе недавние установки для угольных котлов мощностью 1 МВт для Блок Shinchi № 1 компании Soma Kyodo Power Co., Ltd. и др. ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК DeNOx ДЛЯ УГЛЕВЫХ КОТЛОВ Основные характеристики угольных дымовых газов и требований к катализаторам, а также конструктивные особенности установок DeNOx показаны на рис.1. Поскольку дымовой газ от сжигания угля содержит большое количество NOx, SOx и пыли, выбор катализатора с высокой устойчивостью к эрозии и засорению пылью очень важен, особенно для систем с высоким содержанием пыли, в которых выхлопные газы котла газ поступает прямо в установку DeNOx. Также важно, чтобы катализатор оставался сухим во время работы и останова, потому что катализатор может быть поврежден щелочными металлами в пыли при намокании. При проектировании реактора следует учитывать подходящую скорость газа и равномерное распределение газа и пыли.Размер: приблизительно (мм) Рис. 2 Катализатор пластинчатого типа Hitachi. Основные характеристики: высокая активность и длительный срок службы, высокая устойчивость к эрозии и пыли, высокая устойчивость к засорению пылью, низкие потери давления, компактность, жесткость и простота обращения. Заказчик / завод (МВт) Чугоку / Мидзусима № * 1 (2%) Чугоку / Мидзусима № 1 ABC (Австрия) D (Австрия) E * 1 (33%) * 1 (33%) * 1 (2%) * 2 (1%) * 1 (2%) FGHIJKL Soma Kyodo / Shinchi No. 1 (Швеция) (Швеция) (Финляндия), Рис. 3 Эксплуатационные характеристики установок DeNOx для угольных котлов при высокой запыленности (добавление катализатора и запись о замене).На диаграмме показаны только типичные растения. * 1: Добавление катализатора. Цифра в скобках показывает процентное отношение к первоначально загруженному катализатору. * 2: Замена катализатора с особенно низкой степенью конверсии SO 2 в SO 3.

3 194 Эксплуатационные характеристики и новейшие технологии установок DeNOx для угольных котлов Примечание: Последние данные были измерены в соотношении активности катализатора () Sendai No.3 Sendai No. 2 Mizushima No. 2 Mizushima No. 1 a b c d e Время работы (год) Рис. 4 Изменение активности катализатора в зависимости от времени работы на установках DeNOx для угольных котлов при высокой загрузке пыли (измерено с образцом катализатора). Также следует отметить, что во время пилотных испытаний катализаторов для котлов с мокрым подом с рециркуляцией золы 1% в Германии активность катализатора быстро снизилась в результате адсорбции мышьяка. Чтобы решить эту проблему, мы разработали катализатор, устойчивый к мышьяку, и начали поставлять его на коммерческие предприятия DeNOx в Германии в виде пластинчатого катализатора Hitachi, показанного на рис.2, состоит из параллельно расположенных пластинчатых каталитических элементов толщиной примерно 1 мм. Элемент состоит из центральной пластины, покрытой каталитическим материалом. Этот тип катализатора имеет множество уникальных преимуществ, таких как высокая стойкость к эрозии и закупорке, а также низкие потери давления. Hitachi производит пластинчатый катализатор на собственном заводе. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК DeNOx ДЛЯ УГЛЕВЫХ КОТЛОВ На рис. 3 показаны записи о работе установок DeNOx для угольных котлов при высокой запыленности.На всех заводах используется катализатор пластинчатого типа. Добавки и замены катализаторов также показаны в таблице. Хотя срок службы катализатора в значительной степени зависит от условий его эксплуатации, самая продолжительная работа без добавления или замены катализатора составляет более 1 года. Изменения характеристик катализатора с течением времени проверяются испытаниями производительности установки и испытаниями образцов катализатора. Образцы катализаторов устанавливаются в реактор и вывозятся на периодические анализы. На рис. 4 показаны изменения активности катализатора во времени, измеренные с помощью образцов катализаторов на установках DeNOx для угольных котлов при высокой запыленности.На сегодняшний день самый длительный срок использования катализатора — 14 лет на блоках Сендай № 2 и 3 и 13 лет на блоках Мидзусима № 1 и 2. (Последние данные были получены в 1996 году.) Эти катализаторы не показали эрозии и все еще сохраняют значительную каталитическую активность. Работы по техническому обслуживанию заводов DeNOx во время их ежегодного останова заключались только в очистке реакторов внутри. Долгий срок службы и низкие требования к техническому обслуживанию пластинчатого катализатора способствовали снижению эксплуатационных расходов установок DeNOx.Более того, электростанции никогда не приходилось останавливать из-за установки DeNOx

6 ЧИСТЫЕ ТОПЛИВА И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ ИЗ УГЛЯ | Уголь: энергия будущего

по очистке холодного газа и является основной частью программы НИОКР Министерства энергетики по углю (см. Главу 7). Снижение температуры газификации снижает эти потери, но также увеличивает прямое образование метана. Снижение температуры газификации за счет увеличения реакционной способности угля (полукокса) достигается за счет использования катализаторов; это было тщательно изучено и опробовано Exxon.Приемлемые скорости реакции были получены при температурах от 625 ° C до 650 ° C (от 1160 ° F до 1200 ° F). Такой подход остается многообещающей возможностью для снижения затрат.

Хотя метан является нежелательным продуктом для производства водорода или синтез-газа, его прямое образование выгодно как для производства SNG, так и для выработки электроэнергии, поскольку объемная теплотворная способность топливного газа выше, а потребности в энергии для очистки и сжатия снижаются. Прямое образование метана во время газификации или предшествующего пиролиза снижает потребность в кислороде и водяном паре и уменьшает объем и теплоемкость топливных газов.Использование кислорода вместо воздуха дополнительно снижает теплоемкость и объем газовой смеси. Использование кислорода вместо воздуха для производства жидкого топлива и химикатов на основе СНГ, водорода и синтез-газа также устраняет разбавление атмосферным азотом; большинство систем газификации было разработано для использования кислорода.

Производство кислорода требует энергии для сжатия воздуха, чтобы управлять процессом разделения, а также требует больших капитальных затрат. Поэтому для производства электроэнергии с помощью газовых турбин привлекательными представляются системы с надувом.Однако больший объем газа увеличит потери от циклического изменения температуры и падения давления. Системы с продувкой кислородом производят примерно половину объема газа по сравнению с системой с продувкой воздухом, но потребляют энергию для производства кислорода. Потери при очистке холодного газа (примерно 1 процент) также можно уменьшить, настроив очистку холодного газа в соответствии с требованиями по выбросам для выработки электроэнергии, которые значительно менее требовательны, чем для каталитического синтеза СПГ или жидкостей. Для систем топливных элементов, чтобы избежать разложения электролита, высокий уровень очистки может быть экономически желательным.

Для использования в производстве чистого топлива системы с продувкой воздухом, которые приводят к примерно 50-процентному разбавлению азота, нецелесообразны. Разбавление метаном, хотя и нежелательно для автономных заводов по производству синтез-газа, представляет меньшую проблему для заводов, когда выработка электроэнергии или пара может эффективно использовать отходящий газ от производства жидкостей и водорода. Следовательно, для этих применений необходимы системы с продувкой кислородом. Как обсуждалось ранее (Таблица 6-2), потеря эффективности выработки электроэнергии для систем с продувкой кислородом по сравнению с системами с продувкой воздухом составляет около 1 процента для системы с псевдоожиженным слоем KRW при условии, что очистка горячего газа прошла успешно, и эта небольшая разница, вероятно, может быть уменьшенным за счет дальнейших исследований и оптимизации.