Принцип работы твердотопливного котла отопления: устройство, как работает котел длительного горения на твердом топливе, принцип действия

Устройство твердотопливного котла: как устроен и работает классический котёл, длительного горения, пиролизный и на пеллетах

Создание тёплого уютного микроклимата загородного дома в холодное время года, становится возможным благодаря наличию грамотно подобранного отопительного оборудования.

Использование твердотопливных котлов, с каждым годом, становится более популярным. Это связано с ростом цен на ресурсы, с помощью которых работают отопительные системы.

Доступность угля и дров вытесняет более дорогие источники энергии, такие как электричество, газ, жидкое топливо.

Как устроен твердотопливный котёл

Корпус агрегатов для сжигания дров и угля изготавливают из стали. Он имеет прямоугольную форму, а размеры зависят от тепловой мощности. Как и любое печное оборудование, внутри остова снизу вверх расположены: зольник, топочная камера, водяная рубашка, а в верхней части – патрубок для отвода продуктов сгорания.

Через нижнюю дверцу агрегата производят чистку от пепла, она же регулирует тягу – а соответственно тепловую мощность котла. Топку от зольника отделяют колосники, которые изготавливают из чугуна. Благодаря использованию такого материала повышается срок эксплуатации колосниковых решёток. Топочную камеру снабжают отдельной дверкой, через которую дрова загружают в агрегат.

Применение разных материалов при изготовлении водяных рубашек разделяет твердотопливное оборудование на модели:

• с чугунным теплообменником;
• со стальной рубашкой.

Сложность конструкции теплообменников зависит от функций, возложенных на котёл, мощности и назначения. Агрегаты, которые имеют большое количество разнонаправленных ходов продуктов сгорания во внутренней полости рубашек, оборудуют специальными заслонками. Открытие или закрытие этих шиберов регулирует воздушные потоки горячих масс при сгорании топлива.

Некоторые производители отопительного оборудования устанавливают на верхней плоскости корпуса чугунные конфорки, которые используют в быту для приготовления пищи. Такие агрегаты называют котлами-плитами.

Выходной патрубок для дымохода оборудуют специальным шибером, с помощью которого регулируют поток горячих воздушных потоков при горении, направленных в канал для отработанных газов.

Как работает твердотопливный котёл

Принцип работы дровяных котлов заключается в том, что, после загрузки топлива в камеру, его разжигают, а топку закрывают. Для горения используется воздух, просачивающийся сквозь колосниковую решётку.

Под действием естественной тяги, горячие потоки отработанных газов проходят снизу вверх, вдоль полостей водяной рубашки.

За счёт высокой температуры продуктов сгорания, теплообменник нагревается, а дым удаляется через выходной патрубок – в дымоход.

Использование заслонок, которыми снабжён агрегат, позволяет регулировать процесс горения. При розжиге котла открывают все шиберы, тем самым обеспечивают доступ и отвод большого количества воздуха, необходимого для работы котла.

По мере разгорания дров или угля, прикрывают сначала заслонку зольника, а после стабилизации горения – теплообменника, обеспечивая требуемое перемещение горячих воздушных масс по внутренней полости оборудования.

Обратите внимание

Шибер на патрубке дымохода прикрывают только в том случае, когда закрытая заслонка зольника не может сдержать увеличения температуры теплоносителя.

Для поддержания постоянной температуры горения используют терморегуляторы, которые, в зависимости от изменения параметров теплоносителя, управляют нижней заслонкой котла.

Устанавливают регулятор в верхней части водяной рубашки.

За счёт жёсткого соединения, с помощью рычага и цепи, изменяется положения шибера при повороте термоголовки, которая реагирует на колебания температуры теплоносителя.

Устройство большинства твердотопливных агрегатов подразумевает ручную загрузку дровами или углем. Производители современного оборудования предлагают потребителю модели с автоматической подачей топлива. Такая методика популярна при использовании гранулированных брикетов, специально изготовленных для сжигания при подготовке теплоносителя.

Виды котлов по принципу работы

Сжигание дров или угля в топочной камере может происходить различными методами. Использование того или иного способа разделяет твердотопливное оборудование на несколько категорий.

Классические

Само название, говорит о привычном для печного оборудования, методе сжигания топлива. Топку загружают дровами, разжигают, закрывают дверцу и регулируют подачу воздуха, с помощью поддувала вручную или терморегулятором.

Горячий воздух, поднимаясь, нагревает водяную рубашку котла и выходит наружу через дымоход. Мощность классического агрегата регулирует воздушная заслонка зольника.

Но даже, при полностью закрытом шибере, процесс горения будет продолжаться, только с меньшей интенсивностью.

Такой способ популярен при изготовлении бытовых котлов небольшой мощности. Благодаря простоте конструкции, умельцы, которые самостоятельно изготавливают отопительный агрегат, часто прибегают к использованию этой методики. Ровные поверхности внутренних полостей позволяют легко обслуживать и чистить внутреннюю поверхность от золы и нагара.

Длительного горения

Основным недостатком использования твердотопливного котла является потребность частой закладки дров в топку. Для увеличения интервала времени между загрузками, разработаны различные технологии. Один из таких методов называют длительным горением.

Особенностью этого метода является постепенное послойное сжигание большого количества заложенного топлива. Замедление процесса горения достигают за счёт изменения направлений потоков горячих воздушных масс во внутренней части теплообменника. В зависимости от количества встречных потоков, агрегаты длительного горения бывают:

• двухходовые;
• трёхходовые;
• многоходовые.

Теплообменники с большим количеством ходов применяются в промышленных котлах большой мощности от 100 кВт. Бытовое оборудование длительного горения изготавливают с двух- или трехходовой водяной рубашкой.

Широкое применение в быту нашли твердотопливные агрегаты шахтного типа. Особенность конструкции которых заключается в том, что поддувало расположено в верхней части, а дымоход, берёт своё начало внизу. Такие котлы имеют один ход теплообменника сверху – вниз.

Горение происходит в непривычном для законов физики направлении, за счёт обратного направления тяги. Большим недостатком такого оборудования является постоянная потребность очистки дымоотводного патрубка, расположенного в нижней части корпуса.

Благодаря несвойственной направленности рабочего процесса, сжигание дров происходит очень медленно.

Кроме котлов длительного горения, использующих естественную тягу в замедленном режиме для увеличения промежутков времени между загрузками топлива, существуют агрегаты с принудительной регулировкой воздушных потоков при помощи вентиляторов. Сложность подбора оборудования, а впоследствии – управления перемещением горячими воздушными потоками, делает не очень востребованными котлы с принудительным движением отработанных газов.

Пиролизные

Разновидностью длительного горения является разделение процесса теплоотдачи на сжигание твёрдого топлива и дожигание пиролизного газа. Топку таких котлов разделяют на две камеры: в первой – дрова медленно тлеют при недостатке кислорода, за счёт этого выделяется вторичный газ (углеводород, азот, угарный газ…), который сгорает во второй части топочной камеры.

Для замедления горения в пиролизных агрегатах часто используют обратную тягу, подобную той, что создаётся в агрегате шахтного типа. Либо применяют специальные дымососы, которые регулируют движение продуктов сгорания внутри теплообменника.

Во вторую камеру топки подаётся воздух для горения вторичного газа. Внутренняя полость такого оборудования имеет высокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет топливу не разгораться в первой камере.

Важно

Рабочий процесс во втором отсеке сжигает все вредные газы, образование которых свойственно для обычного горения.

Двойной процесс горения повышает КПД твердотопливного агрегата. Использование меньшего количества дров или угля по сравнению с обычными котлами заставляет потребителя задуматься о возможности использования такой технологии для отопления собственного дома.

На пеллетах

К дорогим относят оборудование длительного горения, которое использует в качестве ресурса гранулированное топливо. Сложность конструкции обусловлена наличием бункера для загрузки и механизма подачи пеллет в топку.

От размера загрузочной ёмкости зависит количество времени (до 7 дней) автономной работы агрегата, она имеет форму усечённого книзу конуса, где распложено отверстие для соединения со шнековым или другим типом механизма, порционно отправляющим брикеты в топку, по мере потребности.

Работа всех узлов и механизмов такого агрегата управляется автоматикой. Современные модели оборудуют даже механизмом очистки зольника от пепла. Единственное, что требуется сделать потребителю – это загрузить бункер и разжечь пеллеты. Подобные конструкции применяют при использовании щепы, угольных брикетов и других видов сыпучего топлива.

Использование различных методов горения и загрузки лишает твердотопливные котлы необходимости частой загрузки, при этом значительно повышает стоимость. Большой выбор отопительной техники позволяет потребителю правильно оценить собственные потребности и сделать грамотный выбор.

Котел отопления на твердом топливе длительного горения: твердотопливные котлы на дровах, как работает универсальный топливный котел, работа автоматического котла

Для отопления собственного дома может использоваться несколько видов систем, и выбор подходящей – задача далеко не самая тривиальная. Долго тянуть с выбором не получится – ближайшая зима сделает проживание в неотапливаемом доме совершенно невозможным, не говоря уже о многократном снижении срока службы всей отделки, мебели и прочих объектов, находящихся в доме.

Самое традиционное решение – это обустройство водяного отопительного контура, в котором будет циркулировать теплоноситель, отдающий тепло помещениям посредством отопительных приборов.

Разумеется, функционирование такой системы невозможно без нагревательного устройства.

В последнее время все большую популярность приобретают котлы отопления длительного горения на твердом топливе, которые отличаются высокой эффективностью и экономичностью. Именно такие устройства и будут рассмотрены в данной статье.

Особенности котлов длительного горения

Самым популярным источником тепла для водяных отопительных систем является газовый котел.

У таких устройств есть немало преимуществ, но существует и несколько ограничений на использование газовых котлов: во-первых, газовые магистрали проложены далеко не во всех населенных пунктах, особенно если речь идет о дачных поселках, а во-вторых, подключение к этой магистрали всегда обходится в достаточно крупную сумму. Кроме того, стоит отметить необходимость согласования установленного газового оборудования с соответствующими инстанциями.

Еще один доступный вариант – это использование электрического отопительного оборудования. У подобных устройств тоже есть масса положительных качеств – высокий КПД, гибкая настройка и наличие различных автоматизированных вспомогательных систем.

Впрочем, за эти преимущества придется основательно платить – стоимость электроэнергии на сегодняшний день очень велика, поэтому эксплуатация электрического отопления обходится слишком дорого.

К тому же, если регион характеризуется регулярными перебоями с электричеством, то подобный вариант отопления будет крайне нестабильным, а значит, недостаточно эффективным в деле создания комфорта в доме.

Вот здесь-то и стоит вспомнить о подзабытом варианте обогрева жилого дома – обычном твердотопливном котле на дровах.

При достаточно высокой эффективности подобное оборудование отличается еще и экономичностью – дрова являются возобновляемым энергетическим ресурсом, поэтому их стоимость не очень велика.

Кроме того, хорошие твердотопливные котлы не особо требовательны к качеству используемого топлива.

Совет

Конечно, простые печи нельзя назвать высокотехнологичным оборудованием. Их до сих пор можно встретить в деревнях, но использование обычных печей в современных постройках в качестве основного отопительного контура не практикуется, несмотря на способность долго отдавать тепло за счет толстых стенок и тщательно рассчитанной системы вывода продуктов сгорания.

Вся проблема заключается в том, что при подключении такой печи к водяному отопительному контуру приходится поддерживать определенную температуру теплоносителя, подкладывая новую партию дров каждые 2-3 часа. Разумеется, расход топлива при этом увеличивается на порядок, и ни о какой экономичности не может идти и речи.

В качестве топлива могут использоваться не только обычные дрова. Достаточно эффективным и недорогим топливом являются пеллеты – спрессованные брикеты, состоящие из отходов деревообрабатывающей промышленности.

При большой необходимости такой материал можно сделать и самостоятельно. Для твердотопливных котлов также можно использовать уголь или торф (правда, в этом случае оборудование должно быть рассчитано именно на данный вид топлива).

Хорошим вариантом будут и «евродрова», состоящие из древесных отходов, но имеющие форму привычных поленьев.

Принцип работы котлов отопления на твердом топливе

Обычные твердотопливные печи работают по довольно простому принципу:

• В топливную камеру закладывается подходящий вид топлива и разжигается;
• Поступающий в топку воздух, насыщенный кислородом, обеспечивает процесс горения;
• Интенсивность горения регулируется подачей воздуха и площадью наружной поверхности закладки топлива.

С технологической точки зрения подобный процесс очень напоминает обычный открытый огонь, но в печи он получается заключенным в кирпичную или металлическую коробку.

Продукты сгорания топлива выводятся наружу посредством дымоотводного канала, который при правильном проектировании существенно повышает эффективность системы.

Впрочем, никакие технические особенности простой печи не могут повысить энергетическую ценность используемого топлива – оно все равно будет гореть достаточно быстро, активно и с большим количеством отходов, то есть теплоотдача самого топлива получается ниже предельно возможной.

Устройство котлов на твёрдом топливе: варианты и возможности

Котлы на твёрдом топливе более других разновидностей отопительного оборудования приспособлены для полностью автономного функционирования с целью отопления индивидуальных домов, и – особенно – загородных особняков, построенных в сельской местности. Традиционные исполнения таких агрегатов не требуют наличия источников газа или электроэнергии и, при доступности сырья – угля, дров, торфа, пеллет – способны качественно и сравнительно недорого обогревать жилые и служебные помещения дома.

Рис. 1 Традиционный твердотопливный котёл

При этом устройство котла на твёрдом топливе всецело определяется его конструкцией и принципом действия. Рассмотрим основные виды современных конструктивных решений такого оборудования с объёктивным анализом их сильных сторон и особенностей эксплуатации.

Классификация твердотопливных отопительных котлов

В большинстве случаев стандартные исполнения рассматриваемых агрегатов (творения самоучек от теплотехники в расчёт принимать не стоит, поскольку они – плод инженерной смекалки авторов под сугубо конкретные жизненные обстоятельства) включают в себя:

• Традиционные котлы.
• Пиролизные котлы.
• Котлы длительного горения.

Кроме этой, наиболее общей классификации, твёрдотопливные котлы могут различаться по виду применяемого топлива (дровяные, угольные, пеллетные и пр.), по материалу корпуса, из которого они изготовлены (стальные или чугунные), по числу контуров отопления (одно- и двухконтурные), а также по типу систем, контролирующих процесс работы агрегата (механические и электронные системы контроля).

В дальнейшем рассматриваются твердотопливные агрегаты наиболее распространённых конструкций, в качестве теплоносителя для которых используется вода (хотя бывают ещё воздушные и паровые).

Принцип действия традиционных котлов, работающих на твёрдом топливе

Независимо от фирмы-производителя, такие котлы в той или иной мере используют принцип хорошо известной русской печи. Нюансы состоят, в частности, в способе загрузки топлива: верхнем или фронтальном.

Устройство твердотопливного котла отопления рассмотрим на примере агрегата с фронтальной подачей топлива (рис. 1). Естественно циркулирующий по отопительному контуру теплоноситель через входной патрубок поступает в зазор между топочным отделением и внешним корпусом.

В дальнейшем работа агрегата осуществляется в такой последовательности:

• Топливо через дверцу топочного отделения загружается на колосниковую решётку, после чего поджигается;
• При изменении интенсивности открывания/закрывания заслонки на дымоходе производится регулирование количества подаваемого воздуха (и, следовательно, качества сжигания топлива);
• С повышением (в результате сгорания топлива) температуры в верхней части топочной камеры начинается процесс теплоотдачи через металлические стенки теплоносителю.

Естественная циркуляция теплоносителя в отопительном контуре обеспечивается за счёт изменения плотности последнего. Дымовые газы удаляются естественной тягой через дымоход, причём устройство дымохода для твердотопливного котла может быть как встроенное в стену дома, так и выведенное отдельно (это вопрос решается ещё на стадии строительства дома).

Рис. 2 Пиролизный твердотопливный котёл

Несгоревшие остатки попадают в зольник, расположенный под колосниковой решёткой, и удаляются вручную через дверцу зольника. Для визуального контроля за процессом сгорания на дверцах имеются шторки.

Достоинство котлов такого типа – их полная независимость от внешних условий, недостаток – необходимость постоянного контроля за работой агрегата, низкий КПД, потребность в периодической очистке зольника.

Принцип действия пиролизных твердотопливных котлов

Как уже отмечалось, одним из недостатков агрегатов традиционного исполнения является их малый КПД. Проблема может быть устранена при установке пиролизного котла, в котором реализуется принцип так называемого двойного сгорания.

Он заключается в том, что при некотором (искусственно создаваемом) недостатке воздуха, требующегося для горения топлива, конечным продуктом сгорания является не диоксид углерода СО2, а угарный газ СО, сам являющийся горючим газом.

В совокупности с паром, который всегда выделяется перед началом устойчивого горения топлива, он образует генераторный газ, который, во-первых, поддерживает процесс сгорания, во-вторых, повышает температуру в топочной камере, и, в третьих, увеличивает продолжительность сгорания порции топлива. Пиролизные котлы разработаны, главным образом, под дрова и пеллеты, поскольку из всех видов твёрдого топлива именно они обладают наименьшей теплотворной способностью.

Обратите внимание

Конструкция котла на твёрдом топливе, реализующего принцип пиролиза, представлена на рис. 2. Из него следует, что данный агрегат имеет в своём составе две рабочих камеры: в верхнюю производится загрузка топлива, в нижней происходит сам процесс пиролиза.

Он состоит из следующих стадий:

• Предварительного подсушивания дров подогретым воздухом, принудительно подаваемым в камеру вентилятором;
• Дегазации дров, с выделением генераторного газа;
• Последующим сжиганием генераторного газа в камере сгорания;
• Нагревом теплоносителя, заключённого в зазоре между внешней и внутренней стенками.

Необходимо отметить, что длительность сгорания в пиролизном котле значительно увеличивается. Связано это с неодинаковостью по времени происходящих реакций дегазации и сгорания: вначале, при температурах, превышающих 2500С, происходит только дегазация летучих компонентов: смол, масел и т.п.

, далее – при достижении температуры более 600…6500С (зависит от вида древесины) начинается процесс превращения твёрдого углерода в древесный уголь, и затем – уже при температурах до 8500С – сжигание последнего.

В результате достигается более полное сгорание топлива и увеличиваются интервалы времени между его загрузкой.

Рис. 3 Котёл длительного горения

При всей своей экономичности пиролизные котлы обладают двумя особенностями: для привода вентилятора они требуют электрической энергии (а потому автономными считаться уже не могут), а также нуждаются в более серьёзных приборах автоматики, поскольку угарный газ СО чрезвычайно ядовит. С этим связано и более тщательное обустройство дымохода.

Принцип действия котлов длительного горения

Пиролизные котлы обеспечивают увеличение интервалов между загрузками до 6…8 часов, но иногда и этого бывает недостаточно.

Для более существенного увеличения длительности непрерывной работы твердотопливного котла разработаны агрегаты длительного горения, использующие оригинальный «обратный» принцип, когда процесс сжигания топлива идёт не сверху вниз, а снизу вверх.

КПД агрегата при этом заметно возрастает. Устройство твердотопливного котла длительного горения представлено на рис.3.

Принцип действия агрегата длительного горения основан на обеспечении возможности для сгорания только той части топлива, которая находится на поверхности.

Процесс происходит следующим образом:

• Через дверцу в нижней части корпуса загружается порция дров, разжигание которых происходит сверху;
• Встроенный термический регулятор управляет процессом сгорания каждого из слоёв;
• Воронкообразный воздухораспределитель, постоянно перемещаясь вниз (по мере сгорания очередного слоя), обеспечивает подачу воздуха к каждому следующему слою.

Если предварительно выставить управляющую автоматику на заданную температуру теплоносителя, то поддерживание этих условий будет обеспечиваться исключительно за счёт скорости перемещения воздухораспределителя. Таким образом, в котлах длительного горения можно регулировать интервалы между закладками дров в весьма больших пределах: от 3 до 6 суток.

Все прочие составляющие части котла длительного горения принципиально не отличаются от обычных, за исключением специальной заслонки, предназначенной для переключения режима сгорания: для дров и угля. Такие агрегаты отличаются большей высотой, и вместе с тем не требуют каких-то особых требований к конструкции дымохода.

Как и предыдущий вид оборудования, котлы длительного горения нуждаются для своей эксплуатации в подключении электроэнергии.

Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Традиционные твердотопливные котлы отопления отличаются своей простотой. В их конструкции нет практически ничего, кроме топки, дверок, термометра и теплообменника. Данная простота приводит к низкому КПД и быстрому сгоранию дров.

Поэтому в этом обзоре мы будем рассматривать принцип работы пиролизного котла – он более сложен конструкционно, но у него более высокий КПД. А еще этот агрегат порадует длительным горением от одной закладки дров.

Как это реализуется – расскажет наш обзор.

Работа пиролизного котла не отличается особой сложностью. Но для того чтобы можно было понять все преимущества пиролизной схемы, следует немного поговорить про традиционную схему.

Она предусматривает прямое сгорание дров в топке отопительного агрегата. Выделяемое тепло отправляется через теплообменник в систему отопления.

Еще дикая часть тепла улетает в дымоходную трубу, отправляясь в атмосферу.

Важно

Простота принципа работы традиционного котла позволяет не заморачиваться с усложнением его конструкции. Тут всего два важных узла – это топка тех или иных размеров, а также теплообменник, изготовленный из стали или чугуна.

Никаких систем автоматики здесь нет, а регулировка температуры осуществляется путем открытия или закрытия дверцы поддувала. Нужный режим работы контролируется с помощью термометра.

В отличие от пиролизных котлов, интенсивность горения регулируется в минимальных пределах.

Давайте посмотрим, в чем заключаются недостатки схемы прямого сгорания древесного топлива:

• Слишком быстрое сгорание, почти неконтролируемое – не позволяет выставить нужный режим работы;
• Нельзя подключить следящую электронику – все операции по регулировке интенсивности горения придется проделывать самостоятельно, с помощью заслонки;
• Пониженный КПД – принцип работы классических котлов, в отличие от пиролизных, подразумевает удаление большого количества тепла в атмосферу. Одновременно с этим отмечается пониженная теплотворная способность дров при их естественном горении;
• Нужно постоянно подбрасывать все новые порции дров – особенно если агрегат не оснащен большой топочной камерой.

Но есть и неоспоримые преимущества:

Разнообразие возможных видов топлива для твердотопливных пиролизных котлов поражает воображение: дрова, брикеты, опилки, измельченные ветки, пеллеты, кокс, уголь, торф.

• Энергонезависимость – в отличие от пиролизных котлов, принцип действия традиционных агрегатов не предусматривает подключения к электросети;
• Предельная простота конструкции – единственное, что может тут сломаться, это теплообменник. Но поломки можно избежать, если выбрать котел с теплообменником из чугуна;
• Нетребовательность к дровам – если в топке уже горит порция древесины, в нее можно докинуть даже полусырые поленья. Не имеет особого значения и сорт древесины;
• Доступная стоимость – пиролизные котлы, о принципе работы которых мы будем рассказывать в данном обзоре, стоят существенно дороже.

Таким образом, даже у самого несовершенного оборудования можно отыскать те или иные недостатки.

Традиционные котлы, в отличие от большинства пиролизных, оптимальны для обогрева загородных домов, не подключенных к электрическим сетям.

Принцип работы пиролизного котла заключается в генерации горючих газов и из последующего сжигания. Для того чтобы можно было понять, как он работает, следует вспомнить интересный опыт из школьного учебника физика.

Там предлагалось заключить немного древесной щепы в стеклянную колбу, заткнутой пробкой с тонкой трубкой. Колба помещалась под горелку, спустя некоторое время в ней начиналась реакция пиролиза.

После этого из трубки начинали выходить горючие газы, которые легко поджигались и горели ярким пламенем.

Принцип действия пиролизного котла основан на аналогичной реакции, только в больших масштабах. Здесь задействованы две камеры:

• Камера сгорания – в ней осуществляется предварительный розжиг топлива, после чего дрова находятся здесь в режиме медленного тления, с ограниченным доступом воздуха;
• Камера дожигания – здесь горят продукты пиролиза, рождая тепло, отправляющееся в жаротрубный теплообменник.

Все это хозяйство охлаждается водяной рубашкой.

Изучая принцип работы пиролизного котла, вам может показаться, что эффективность данной методики крайне мала. На самом деле газов выделяется очень и очень много. Если заглянуть в камеру дожигания, мы увидим там мощное ревущее пламя, выделяющее дикое количество тепловой энергии.

Камеры сгорания в пиролизных котлах могут располагаться в любых последовательностях. Например, друг над другом или последовательно, друг за другом. Также встречаются агрегаты, в которых дожигание осуществляется под основной топкой.

Регулировка интенсивности горения осуществляется с помощью дутьевого вентилятора или с помощью дверки поддувала.

Совет

Следует отметить, что диапазон регулировки достаточно большой – при необходимости, пламя может быть потушено практически полностью.

Принцип работы пиролизного котла предусматривает предварительный розжиг древесного топлива. Нам нужно, чтобы дрова хорошо занялись пламенем.

Для этого открываются дроссельная заслонка и поддувало, в топку закладывается порция дров с мелкими лучинками для розжига. Поджигаем, дожидаемся появления устойчивого костерка.

Теперь наш пиролизный котел готов к полноценному запуску. Производим следующие действия:

Благодаря конструкции пиролизного котла горячий воздух вылетает в дымоход не сразу, а проходит сначала через специальный отсек. Это позволяет системе значительно повысить свой КПД в сравнении с обычными котлами.

• Закрываем дроссельную заслонку;
• Закрываем дверцу поддувала;
• Включаем автоматику;
• Наблюдаем за ростом температуры в системе.

Давайте посмотрим, как работает пиролизный котел внутри – здесь происходит масса интересного. Во-первых, после перекрытия доступа кислорода наше веселое пламя превращается в тлеющие угольки.

А во-вторых, после запуска автоматики включается дутьевой вентилятор, продукты пиролиза направляются в камеру дожигания, где начинает бушевать мощное пламя. Такой принцип работы реализуется во всех пиролизных котлах.

Различия только в схеме регулировки – где-то за автоматическую регулировку отвечает электроника, а где-то простая механика.

Обратите внимание

Интересны и физико-химические процессы, происходящие в пиролизных котлах. Принцип работы традиционных агрегатов заключается в прямом сгорании, когда пламя играет прямо на поверхности дров.

Здесь же все происходит по-другому. Горение в основной топке происходит примерно при +400-500 градусах, что на порядок меньше, чем в традиционных агрегатах.

Отправляясь в камеру дожигания, продукты пиролиза сгорают при температуре до +1100-1200 градусов.

Максимальная температура наблюдается на самом конце факела, минимальная температура – у его основания.

Дутьевой вентилятор позволяет нагнетать пламя пиролизных газов до очень высоких температур. Вместо него порой используют поддувало, но эффективность подобного решения оставляет желать лучшего.

Еще одно интересное отличие в принципах работы заключается в температуре выхлопных газов. В традиционных отопительных агрегатах она составляет +300-400 градусов. В пиролизных агрегатах она составляет +140-160 градусов – чуть выше, чем в газовых агрегатах. А это означает, что подавляющая часть тепла ушла в отопительную систему, а не отправилась в атмосферу.

Продукты пиролиза в пиролизных котлах создаются в бедной кислородом среде – как и в той стеклянной трубке на уроках физики.

Тяга может быть искусственной, как в примере выше, так и естественной, как это реализовано в энергонезависимых пиролизных котлах. В остальном принцип действия одинаков.

Важно

Попадая в камеру дожигания, газы сгорают с образованием высокотемпературного пламени. Причем сгорание довольно глубокое, с минимальным выделением вредных оксидов углерода и азота.

В продаже существует огромное количество пиролизных котлов, отличающихся по своей конструкции. Но принцип работы у них одинаковый.

Принцип работы пиролизного котла длительного горения прост, как спичечный коробок. Все дело в том, что подобные котлы изначально оснащаются внушительными камерами сгорания. Сюда помещается большое количество древесного топлива.

Поэтому горение здесь очень длительное – одной закладки в некоторых агрегатах хватает на 10-12 часов. Заложив утром дрова, можно целый день заниматься своими делами, а не заглядывать каждые 5 минут в топку.

То же самое и вечером – загружаем дрова и отправляемся спать.

Длительное горение обеспечивается и самим принципом работы пиролизных котлов, а точнее, самой реакцией пиролиза. Большие топки присутствуют и в традиционных отопительных агрегатах, но пиролиз позволяет еще больше замедлить процесс горения.

Причем не просто замедлить, но и обеспечить дополнительный забор тепла. А в особо мощных агрегатах тепло затрачивается и на дополнительный охлаждающий контур – поступающая отсюда теплая вода может использоваться для любых хозяйственных нужд.

Теперь вы знаете, в чем заключается принцип работы пиролизного котла. Фактически это газогенераторная установка, дающая большое количество тепловой энергии.

Если сравнивать теплотворность древесины в прямом сгорании и в пиролизном, то во втором случае она на 10-15% выше. Благодаря этому снижаются расходы на топливо.

Совет

Давайте рассмотрим основные достоинства пиролизных печей, вытекающие из их принципа работы:

В зависимости от конструктивных особенностей камера дожига может располагаться как под, так и над топкой загрузки топлива. В плане производительности оба варианта практически равнозначны.

• Экономичность – возможность экономить топливо очень важна, ведь полный грузовик дров стоит довольно дорого;
• Повышенное тепловыделение – принцип работы пиролизных котлов позволяет извлечь из килограмма поленьев больше энергии, чем при их прямом сгорании;
• Длительная работа от одной закладки дров – позволит спокойно заниматься домашней работой, а не сидеть у пиролизного котла, чтобы заложить в его ненасытную топку очередную порцию поленьев;
• Экологическая чистота – благодаря горению при максимальной температуре, снижается количество вредных выбросов в атмосферу;
• Возможность регулировки интенсивности горения в довольно больших пределах – обеспечивает более точный температурный контроль;
• Легкость в обслуживании – пиролизные котлы снабжаются дверками для доступа в камеры сгорания и дожигания, а также для доступа к зольнику;
• Повышенный КПД – для некоторых моделей он составляет до 90%. Такой показатель характерен разве что для газовых агрегатов, да и то не для всех;
• Возможность обогрева зданий большой площади – для этого выпускаются пиролизные котлы повышенной мощности. По своему принципу работы они мало чем отличаются от своих маломощных собратьев.

К сожалению, не обошлось и без недостатков:

• Внушительные размеры – даже самые маломощные пиролизные котлы отличаются своими габаритами. В них большие теплообменники и сразу две камеры сгорания + зольник. Кроме того, в оборудовании нередко присутствуют водяные рубашки, служащие для их охлаждения – их толщина составляет до нескольких сантиметров;
• Повышенные требования к дровам – при использовании сырых дров генерация продуктов пиролиза может быть затруднена. Поэтому поленья для пиролизных котлов должны храниться в сухом месте, иначе работа оборудования будет отличаться низкой стабильностью – пары воды помешают нормальному протеканию реакции пиролиза;
• Высокая стоимость – даже при самостоятельной сборке затраты будут высокими, ведь для этого потребуется хорошее листовое железо. Стоимость заводских образцов составляет от 50-60 тыс. рублей и выше, в зависимости от мощности;
• Отдельные модели требуют подключения к электросети – их принцип работы заключается в использовании электронного управляющего модуля, который управляет работой дутьевого вентилятора. Для обогрева зданий без электрификации используются пиролизные котлы с механическим управлением – они обладают все тем же принципом работы.

Больше всего потребителей смущает высокая стоимость оборудования. Но если хочется ощутить экономию на топливе и обеспечить хороший температурный контроль при работе на дровах, следует приобрести пиролизный котел.

Котел пиролизного горения: преимущества и недостатки

Долгие годы твердое топливо (газ, дрова и т.д.) сдавало свои позиции жидкому топливу и газу.

Связано это с тем, что сжигание твердого топлива наименее эффективно – слишком много энергии уходит на разрыв связей между молекулами, которые в твердом теле всегда прочнее, чем в жидкости или газе.

Казалось, еще чуть-чуть, и место твердому топливу останется только в воспоминаниях о древних очагах и архаичных паровозах. Однако, списывать твердое топливо со счетов пока рано, повысить эффективность его сжигания позволяет пиролизный котел длительного горения.

Котлы на твердом топливе становятся снова востребованными

Что такое пиролиз

Еще в средние века люди поняли, что сжигать дрова – не самый лучший способ высвобождения накопленной в древесине энергии солнца.

Гораздо более эффективным оказалось сжигание древесного угля, и по всей Европе задымили костры угольщиков.

Угольщики, популярные герои европейских сказок, знакомые каждому читателю братьев Гримм, не знали, что технология, с помощью которой они выжигали древесный уголь, в будущем получит название пиролиз.

Процесс пиролиза древесины

Пиролиз – процесс распада органических веществ под действием высоких температур. Для того чтобы термический распад не превратился в обычное сжигание, к материалу, который подвергается пиролизу, искусственно ограничивают доступ кислорода. В древности для этого применяли угольные ямы.

Серьезным недостатком такого способа является то, что выделяемая при выжигании угля из дерева (так называемое первичное горение) энергия терялась впустую.

Полностью использовать энергию пиролиза помогают специальные устройства, удостоенные множеством положительных отзывов – газогенераторы или пиролизные твердотопливные котлы.

Устройство и принцип работы котла

Камера первичного сжигания или пиролизная камера напоминает своим устройством топку обычной печи. Твердое топливо (дрова, опилки, древесные или торфяные брикеты, пеллетные гранулы) помещается через загрузочное окно на массивную огнеупорную решетку – колосник, обеспечивающий приток к топливу воздуха, который называют первичным.

Принцип работы котла длительного горения

Топливо поджигают и ждут, пока весь объем топлива будет охвачен пламенем. Это называется выходом газогенераторного котла на режим. Именно с этого момента и начинаются отличия от обычных печей и котлов или, как их еще называют, печей и котлов прямого сжигания.

После выхода котла на режим доступ первичного воздуха значительно ограничивают, в результате чего горение практически прекращается. Продолжает гореть только часть топлива.

Выделяемого им тепла хватает для разложения остальной части топлива с выделением пиролизного газа – смеси летучих органических веществ.

Пиролизный газ принудительно, реже самотеком попадает во вторичную камеру – камеру сгорания или камеру дожига, в которую осуществляется подача достаточного количества воздуха, который называют вторичным.

От контакта с кислородом нагретый до высоких температур (более 300 градусов Цельсия) газ моментально вспыхивает и горит с выделением большого количества тепла.

Происходит выполнение главной функции котла – нагрев теплоносителя.

Подробно принцип работы пиролизного котла показан на видео.

Преимущества газогенераторных котлов

Газогенераторные твердотопливные котлы обладают целым рядом преимуществ перед котлами прямого горения.

Но главная выгода от полного сгорания заключается не в этом. Всем известно, каким зловонным и едким бывает дым от горения отходов производства. На самом деле продукт горения любой органики – углекислый газ и обычная вода. Безвредные вещества без цвета и запаха.

Опасность представляет органика «недогоревшая» — различные токсические и дурно пахнущие вещества, образующиеся в процессе распада органических отходов, попадающие в атмосферу вместе с дымом.

За счет полного сгорания топлива выделение отходов органики пиролизными котлами сведено к минимуму.

Процесс сгорания топлива

Обратите внимание

Во-первых, это делает газогенераторы гораздо более экологичными, чем котлы прямого горения, во-вторых, позволяет использовать для пиролиза не только специализированное топливо, но и отходы швейного, кожевенного, скорняжного и т.п. производства.

Таким образом, достигается двойной эффект: отходы приносят пользу, участвуя в нагреве теплоносителя в котле, и одновременно решается вопрос безвредной утилизации отходов на месте, без вывоза их на полигон, что потребовало бы дополнительных затрат.

Из-за специфики твердого топлива, в частности неравномерности горения, работа твердотопливных приборов всегда хуже поддавалась регулированию и управлению, чем работа печей и котлов на жидком или газообразном топливе.

Принцип пиролиза решает и эту проблему, так как основной процесс горения происходит в камере дожига, где горит пиролизный газ.

Это дает возможность сделать работу пиролизных котлов полностью управляемым и поддающимся автоматизации.

Недостатки газогенераторных котлов

Если вы решили купить газогенераторный котел, вам, конечно, необходимо узнать и о его недостатках.

• Прежде всего, такие котлы имеют более высокую цену, чем обычные. Разница в цене окупится в процессе эксплуатации, однако будьте готовы к крупным первоначальным вложениям.
• Газогенераторы предъявляют очень серьезные требования к влажности топлива: влага препятствует процессу пиролиза. Если влажность топлива превышает 20%, вам придется досушивать его перед использованием, иначе котел просто погаснет после снижения подачи первичного воздуха при выходе на режим.При низкой подачи воздуха, влажное топливо просто погаснет
• Также существует опасность гашения первичной (пиролизной) камеры из-за низкой температуры теплоносителя, который возвращается в котел из системы отопления (так называемый обрат). Если условия эксплуатации таковы, что теплоноситель успевает сильно остыть до возврата в котел, приходится монтировать дополнительную обходную трубу (байпас) для подмеса горячей воды в обрат через трехходовой клапан. Это усложняет конструкцию и снижает эффективность системы в целом.
• Большинство моделей пиролизных котлов (практически все промышленные модели) используют принудительную тягу с помощью специальных воздушных насосов, что требует подключения котла к электрической сети.

Использование котлов в быту

Идеальными условиями для пиролизного котла является столярное производство, отходы которого – просто идеальное топливо для газогенератора. Но что делать, если вы собираетесь установить пиролизный котел для отопления частного дома и не хотите при этом оборудовать дровяной сарай или возиться с сушкой дров из открытой поленницы? В таком случае ваш выбор – пеллетный котел.

Пеллеты — современный вид топлива

Пеллетный газогенераторный котел – это водогрейный агрегат, использующий в качестве топлива горючие гранулы – пеллеты.

Пеллетные гранулы изготавливают из перемолотых и прессованных отходов столярного производства (стружки, опилок, коры, сучьев), маслобойного производства (подсолнечной лузги), торфа, кизяка (сушеного навоза). В чем же преимущество гранулированного твердого топлива?

• пеллетные гранулы гораздо удобнее хранить и складировать, чем дрова
• гранулированное топливо готово к немедленному применению, не требует колки и сушки.
• для пиролиза пеллетного топлива достаточно небольшой первичной камеры.
• стандартный размер пеллетных гранул позволяет полностью автоматизировать процесс подачи топлива.

Комбинация газогенератора с бойлером косвенного нагрева позволит использовать бытовой пиролизный котел не только для отопления, но и для горячего водоснабжения.

Компактные бытовые пеллетные котлы занимают немного места в доме и не требуют выполнения сложных процедур запуска и эксплуатации, так как обладают высокой степенью автоматизации. Удобство бытовых пиролизных котлов подтверждается многочисленными положительными отзывами.

Качественный газогенератор при соблюдении условий эксплуатации послужит вам долгие годы и позволит сэкономить значительные средства.

Пиролизный котел длительного горения: с водяным контуром, устройство, принцип работы, характеристика, преимущества и недостатки

Рейтинг:127

Сегодня многих людей привлекает жизнь за городом, перед ними появляется вопрос об обогреве дома. Решение подсказывает пиролизный котел длительного горения, с водяным контуром, чтобы сделать тепло в доме уютным. Сегодня 

Пиролизные котлы для системы отопления частного дома являются единственным выходом из сложившейся ситуации, так как не всегда есть возможность подсоединиться к газонесущей магистрали, электричество стоит дорого, да и котлы электрического типа вызовут определенные затраты, а твердое топливо для пиролизных котлов всегда можно заготовить самому.

Альтернативой такому прибору, возможно, был бы любой другой котел, работающий на твердом топливе. Однако у него есть парочка недостатков: низкий уровень коэффициента полезного действия и большие затраты времени при эксплуатации. В век высоких технологий, когда время – деньги, не каждый может позволить себе такую роскошь, как трату времени.

Следовательно, пиролизные котлы длительного горения своими руками удобно использовать тем, кто любит комфорт. Топливо хозяин всегда может заготовить самостоятельно, при желании и соответствующем образовании, может также смастерить сам и котел.

Характеристика котла

Устройства называются твердотопливными котлами, так как пиролизные котлы работают на твердом топливе, в частности на использовании древесины.

В топку забрасывают также опилки, кору деревьев, разные отходы деревообрабатывающего производства, случается, что картон, бытовой мусор. Реже используют уголь и торф, это топливо предполагает финансовые затраты.

Важно

Древесину используют в качестве топлива, заранее высушенную. Влажность ее не должна превышать двадцати процентов, чтобы не нарушать естественный процесс горения.

Эти котлы экономичны, много временных затрат на обслуживание не требуется, загрузка топлива проходит быстро, время горения при одной закладке максимально достигает двенадцати часов. Как видите, характеристика пиролизных котлов положительная, что способствует привлечению к ним взглядов многих покупателей.

Принцип работы

Принцип работы пиролизного котла с водяным контуром опирается на сгорание твердых видов топлива.

Процесс горения котла происходит при высоком температурном режиме, который достигается восемьюстами градусами.

При полном отсутствии кислорода в одном из отделений топки, древесина при сжигании превращается в уголь и затем в газ. Уголь, конечно, древесный, а газ получил название пиролизного.

Схема работы пиролизного котла

Впоследствии происходит соединение газа и кислорода, первый окончательно выгорает. Однако это происходит уже в другом отделении обогревательного прибора. Отличительной чертой этого отопительного оборудования считается то, что газ, выгорая, не отправляет с дымом канцерогенных продуктов и не является угарным.

Ценовая стоимость пиролизного котла для отопления, выпускаемых заводами производителями, достаточно высокая.

Например, котел Траян имеет рыночную стоимость шестьдесят тысяч рублей, его мощность предназначена для обогрева двухсот квадратных метров жилья.

Поэтому, чтобы иметь у себя такое устройство и, при этом не переплачивать, многие владельцы жилья за городом стараются сделать пиролизный котел своими руками. Не каждому хозяину это по силам.

Совет

В данном случае надо иметь соответствующее образование, приветствуется знание термодинамики, знать, как правильно прочитать схемы и чертежи котла на твердом виде топлива, знать, как работает сварочный аппарат, минимально понимать в электричестве.

Чертеж пиролизного котла

Преимущества и недостатки

Среди достоинств котла с длительным горением и водяным контуром, выделяют высокую экономичность по сравнению с другими аналогами, работающими на твердом топливе. Еще одним преимуществом будет длительное время работы при одной загрузке топлива. Во время работы не выделяется угарный газ. С дымом не выходят никакие канцерогены.

Главным недостатком пиролизного котла длительного сгорания является высокая стоимость. Также немаловажна его зависимость от источников энергии. Эти устройства требовательны к влажности топлива, если она достигает пятидесяти процентов, то горение проходит медленно, наблюдается процесс тления, выделяется сажа и деготь, которые забивают дымоходную трубу.

Устройство котла

Устройство котла, работающего на твердых видах топлива, заключается в наличии двух отделений, где проходит сжигание. В первое отделение загружается топливо, оно твердое и сухое. По достижении минимальной температуры двести градусов начинается его пиролиз. Этому способствует также полное отсутствие кислорода.

Выделяемый газ перемещается во второе отделение. Здесь существует принудительное поступление кислорода с помощью вентилятора для полного сгорания газа. Газ выгорает окончательно во втором отделении, и дым выходит через дымоходную трубу наружу. Нет ни запаха, ни копоти. Отделения разделены колосниками.

Устройство пиролизного котла

Изготовление своими руками

Чтобы изготовить пиролизный котел длительного горения с водяным контуром своими руками понадобятся следующие инструменты:

• дрель;
• аппарат для сварки;
• болгарка для шлифовки поверхности и швов.

Материалы для пиролизного котла:

• лист из металла толщиной четыре миллиметра,
• труба с толщиной стенки три с половиной миллиметра,
• труба, толщиной стенки четыре с половиной миллиметра,
• кирпич с огнеупорным качеством,
• круги,
• набор электродов,
• вентилятор,
• полоска из стали,
• температурный датчик.

Требования к размещению

Требования к размещению пиролизного котла в систему отопления будут следующие:

Вариант размещения пиролизного котла

Кому следует позаботиться именно о таком виде обогрева жилья? В первую очередь тем, кто живет вдали от газовых магистралей. Но, при этом, источник снабжения электроэнергией должен быть постоянным, также в запасе хорошо бы иметь дополнительно генератор, работающий на бензине или дизеле.

Также котел на твердом топливе могут установить люди, не желающие использовать газ в отоплении, однако имеющие эту возможность. Отсутствие желания может быть вследствие боязни утечки, которая приведет к тяжелому отравлению, неминуемому взрыву.

Не получили ответ на свой вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить