Пиролизные котлы - рациональный подход к проблеме отопления и утилизации отходов

В поисках способа отопления загородных коттеджей, коммерческих построек и промышленных объектов, которые находятся в отдалении от магистральных линий тепло- и газоснабжения, владельцы рассматривают десятки возможных вариантов.

Из всех существующих сегодня альтернатив твердотопливного обогрева пиролизные или газогенераторные котлы представляют наибольший интерес. Благодаря удобству в практической эксплуатации и высокому КПД газогенераторные модели зарекомендовали себя как надежный элемент отопительной системы.

Где применяются газогенераторые котлы

Применение пиролизных агрегатов одновременно решает несколько существенных задач:

• горячее водоснабжение и обогрев,
• утилизация отходов производства и ТБО.

Использование газогенераторных устройств получило широкое распространение как в бытовой, так и в промышленной сфере. Пиролизные котлы незаменимы на деревообрабатывающих предприятиях, лесохозяйственных базах и в строительных центрах.

Современные установки способны перерабатывать любые категории отходов, в частности следующие:

• все виды пластика;
• макулатуру;
• металл;
• стекло;
• органику (такую, как подсолнечная лузга, древесная щепа, ореховая скорлупа и т. д).

Особенность пиролизных аппаратов заключается в том, что помимо сгорания в них топлива также сжигаются и газообразные вещества, образующиеся под воздействием высокой температуры в бескислородной среде.

Это значительно повышает энергоэффективность газогенераторной установки и минимизирует выброс продуктов горения в атмосферу. Теплоотдача достигает наивысшей степени в случае сгорания топлива, для которого характерен большой объем выделения газов.

Разновидности пиролизных котлов

В зависимости от варианта расположения отсека дожигания твердотопливные агрегаты газогенераторного типа подразделяются на модели с верхней и нижней камерой. У каждой из этих модификаций есть свои конструктивные особенности, влияющие на производительность и уровень комфорта при использовании.

Нижняя камера дожига

Наиболее востребованными являются приборы с нижней камерой дожига, поскольку закладывать топливо в них гораздо удобнее. Выход отработанных газов осуществляется через дымовую трубу, находящуюся снизу. Такое конструкторское решение не требует наличия вспомогательных устройств и обеспечивает естественный отвод летучих веществ. Тем не менее подобное оборудование не лишено определенных недостатков.

Газогенераторный котел с нижней камерой дожигания нуждаются в более частом обслуживании. Связано это с тем, что зола из первичного отсека постоянно осыпается в пиролизное отделение топки, что требует регулярного проведения очистительных процедур.

Верхняя камера дожига

Системы с верхним расположением газогенераторной камеры менее распространены по сравнению с предыдущей моделью. Несмотря на то что  твердотопливные пиролизные газогенераторные котлы данного типа практичнее в эксплуатации, их монтаж влечет за собой весомые издержки. Изготовление дымового тракта для таких аппаратов предусматривает большой расход материалов.

Основное преимущество устройств с нижним отсеком дожигания заключено в том, что летучие вещества направляются через форсунки в газогенераторную камеру, откуда после сгорания поступают в дымоход с последующим охлаждением и выводом наружу. Процесс не сопровождается сбросом золы в пиролизный отдел котла, что позволяет производить чистку оборудования намного реже.

Классификация по принципу дожигания

Твердотопливные аппараты, функционирующие согласно принципу дожигания выделяемых газов, можно разделить на две категории: безнаддувные энергонезависимые и дутьевые электрозависимые.

Безнадувные

Первая разновидность не оснащается замысловатой электроникой и вентиляторами. Рабочий процесс осуществляется без наддува. Основное топливо горит в отсеке газификации. Выделившийся пиролизный газ, поднявшись за счет естественной тяги, комбинируется с вторичными воздушными массами. Изменение объема поступающего первичного воздуха обеспечивает возможность контроля мощности котла посредством механического тягорегулятора. Средняя температура в отсеке дожигания составляет 700 °С.

Внутренним стенкам агрегата не требуется обмуровка, т. к. они выполняют роль теплообменника. Работа энергонезависимых пиролизных аппаратов может осуществляться в режимах поддержания и набора мощности. Такие устройства должны быть оборудованы высоким дымовым трактом для лучшей циркуляции воздуха и создания необходимой тяги.

Эти конструкции используется крайне редко.

Дутьевые

Дутьевые энергозависимые котлы имеют обмурованную шамотным камнем камеру дожигания, температура в которой достигает 1200 °С. Данные агрегаты оборудуются турбинами и дымососами, управление которыми полностью автоматизировано.

Специальный программатор позволяет выбрать оптимальный режим отопления. Пиролизный газ выдувается в дожигательный отсек через специальную форсунку и горит почти белым пламенем. За счет высокого температурного режима сгоранию подвергаются практически все химические соединения в составе топлива.

Дутьевые энергозависимые аппараты способны функционировать в динамическом режиме набора мощности и в состоянии сброса теплоотдачи (дутье включено / выключено). Для таких устройств характерно длительное время эффективного горения после одной закладки топливных ресурсов.

Различия по материалам корпуса

Пиролизные котлы также различаются по корпусу, который может быть изготовлен из стали или чугуна.

Чаще всего твердотопливные аппараты представлены в стальном исполнении. Они нагреваются гораздо быстрее, но так же стремительно и остывают после окончания процесса горения. Как правило, толщина листов стального корпуса составляет не менее 5 мм.

Чугунным котлам присуща более высокая стойкость к коррозии, смолам и кислотам по сравнению со стальными аналогами. Такие агрегаты могут производить эффективную работу с 50 %-й мощностью в периоды межсезонья. Котлам с чугунным корпусом свойственна хорошая теплоотдача, в связи с чем их КПД на порядок выше, в отличие от приборов из стали.

Виды топлива

С теоретической точки зрения для пиролизных систем допустимо использование любых разновидностей органического топлива:

• дрова и древесные отходы;
• бурый и черный уголь;
• пеллеты;
• кокс.

Дрова являются самым бюджетным вариантом горючего. Газогенераторные котлы на дровах имеют размеры зависящие от параметров топки. Для пиролизных котлов лучше всего подходят поленья длиной около 400 мм и диаметром до 200 мм. В качестве дополнения к ним идеальны мелкофракционные древесные гранулы, а также опилки и щепа. Они должны составлять не более одной трети от общей топливной массы. Для стабильной работы пиролизного устройства необходимо, чтобы доля влажности топлива не превышала 20%. В противном случае процесс будет сопровождаться обильным образованием пара, что повлечет за собой снижение тепловых показателей и поспособствует формированию копоти.

В нашей статье вы можете узнать как добывается сланцевая нефть.

Как добыча нефти и газа влияет на мировой океан, читайте здесь.

Принцип работы пиролизного котла

Функционал газогенераторного прибора основан на процессе сухой перегонки топлива, суть которого заключается в разложении исходного сырья на два компонента — твердую фракцию и летучую часть. При температуре 400–1 200 °С происходит экзотермическая реакция, т. е. выделяется тепло, и топливо начинает подсушиваться за счет прогревания воздуха, поступающего в зону горения. Реторта выступает в качестве сосуда, в котором осуществляется пиролиз. Это замкнутое пространство с предельно низким содержанием кислорода. Она оборудована патрубком, который отвечает за вывод конденсирующихся и сгорающих продуктов.

Благодаря активному взаимодействию пиролизного газа с углеродом в составе выделяемых веществ практически отсутствуют канцерогенные примеси — в основном они представляют собой объединение углекислого газа и водяного пара.

Конструктивные особенности

Основа твердотопливного аппарата — цельносварная конструкция, состоящая из пары герметичных отсеков:

• сгорания;
• загрузки.

Обшивка представляет собой металлический лист с термостойким покрытием в сочетании с негорючей базальтовой прослойкой, которая выступает в качестве теплоизолятора. Специальные колосники выполняют разделительную функцию между камерами.

В верхней части топки расположен топливный бункер, представляющий собой автономную конструкцию. Именно здесь пиролизуются топливные ресурсы в условиях дефицита кислорода и при высокой температуре. В нижней части находится камера сгорания, которая одновременно выполняет роль зольника. Находящееся на колоснике топливо препятствует отводу тепла из отсека, расположенного сверху. Во всех моделях котлов предусмотрено наличие терморегулятора, позволяющего выбрать желаемую температуру обогрева. В числе главных деталей, составляющих конструкцию пиролизного котла находятся следующие:

1. Патрубок подачи воды.
2. Дроссель дымохода.
3. Боров.
4. Загрузочная дверка.
5. Вентилятор.
6. Водный теплообменник.
7. Форсунка.
8. Нижняя дверка.
9. Канал подачи вторичного воздуха.
10. Датчик давления.

Усовершенствованные агрегаты могут быть оснащены сервомоторами — устройствами для контроля подачи воздуха.

Преимущества

Первостепенное достоинство пиролизных котлов — это практически безотходное производство. Весь процесс обслуживания устройства сводится к загрузке топливных ресурсов по мере необходимости. Во время горения пепел образуется в маленьких количествах, а сажа отсутствует вовсе, что свидетельствует о рациональном расходе топлива. Теплоноситель нагревается за счет дожига летучих газов, в связи с чем интервал закладки дров или угля приближен к минимуму. Благодаря полуавтоматическому управлению можно уменьшать или увеличивать воздушный поток, а также регулировать мощность аппарата в пределах от 30 до 100%.

В отношении экологичности твердотопливные пиролизные котлы опережают всех конкурентов. Выделяемые в процессе работы газы содержат низкий уровень вредных веществ.

Принцип действия газогенераторной установки позволяет в некоторых случаях утилизировать полимерные и резиновые отходы без нанесения ущерба окружающей среде.

Если в вашем доме нет возможности подвести газ, то газогенераторный котел однозначно стоит устанавливать. И хотя отзывы можно услышать самые противоречивые, он экономичнее, чем обыкновенный котел на дровах.

Единственное условие - это сухие дрова, если нет возможности купить пеллеты. Цена газогенераторного агрегата сопоставима со стоимостью обыкновенного твердотопливного котла. В настоящее время есть большой выбор и возможно купить любую модель, которая вас устроит.

Проанализировав технические характеристики и особенности функционала пиролизных котлов, можно сделать вывод о том, что это наиболее практичная разновидность твердотопливного оборудования, позволяющая обрести энергетическую независимость как в отдельно взятом жилом пространстве, так и на крупномасштабном предприятии.

Принцип работы пиролизного котла можно посмотреть на видео: