Пиролизные твердотопливные котлы

Пиролизные твердотопливные котлы (или, как их еще называют, газогенераторные) являются перспективным направлением в развитии отопительных приборов, работающих на твердом топливе. Примененные в них нового принципа горения позволило поднять КПД аппаратов до 92%.

Конструкция пиролизного котла

Конструкция котла предусматривает две камеры, расположенные друг над другом. Верхняя является топливным бункером, в который закладывают топливо. Здесь оно сгорает (в тлеющем режиме), в результате чего образуется газ, который, через разделяющую камеры газовую форсунку, поступает в нижний отсек, где и сжигается.

Процесс газификации способствует подсушиванию топлива в верхней камере и подогреванию воздуха, подаваемого внешним вентилятором (через верхний отсек и газовую форсунку) в нижнюю камеру. В нижней и задней части котла расположен плоский L-образный резервуар с водой, соединенный нижним и верхним патрубками с трубами отопительной системы. Вода, нагреваясь, циркулирует в ней, обеспечивая отопление помещений.

В отличие от обычных, пиролизные твердотопливные котлы легко регулируются. Для этого в их конструкции предусмотрен теплорегулятор, с помощью которого устанавливают необходимую температуру воды в системе. Уменьшение или увеличение мощности производят, корректируя объем наддува вентилятором воздуха (изменяют скорость его вращения). В зависимости от вида дров и установленной мощности, загрузку топлива в верхнюю камеру проводят через 6…12 часов работы котла.

Принцип работы

В работе котла реализован принцип сухой перегонки древесины (пиролизного сжигания). В основе ее разложение (при недостатке кислорода и высокой температуре) сухих дров на пиролизный газ и «древесный» уголь. Процесс происходит при температуре около 1100°С. Он является экзотермическим, с выделением тепла, используя которое предварительно подсушивают и подогревают дрова и воздух, нагнетаемый вентилятором в нижнюю камеру. Пиролизный газ выдавливается воздухом в нижний отсек, где и сгорает. Полученная при этом тепловая энергия нагревает теплоноситель, которым и отапливается сооружение.

Пиролизные твердотопливные котлы при получении тепловой энергии работают по циклу, состоящему из 4-х этапов. На первом (при температуре около 450°С) происходит подсушивание и дегазация дров. На втором (при температуре около 560°С) частично, в смеси с вторичным воздухом, сжигается «древесный» газ. Затем он дожигается при температуре, достигаемой в 1100°С, и осуществляется передача тепла воде. На последнем этапе дымовые газы, охладившись до 160°С, выводятся наружу.

К положительным моментам процесса относится то, что пиролизный газ, при сгорании, связывает активный углерод. В результате в составе дымовых газов присутствуют только водяной пар и углекислый газ и нет вредных примесей. К тому же количество углекислого газа, в сравнении с котлами на угле, снижается в 3 раза.

На рынке отопительных услуг представлены котлы разных производителей и различной мощности (от 16 до 300 кВт). Отличаются они, в основном, габаритами и автоматикой. Конкретный котел выбирают в зависимости от размеров сооружения, которое предполагается отапливать. Модели с минимальной мощностью позволяют сделать это для площади до 80 м², максимальной – до 3600 м².

Требования к топливу

Использовать в качестве топлива для котлов можно любую древесину (древесные отходы, дрова, топливные пеллеты или брикеты). Предпочтение следует отдавать более сухой, что обеспечивает его работу на мощности, близкой к максимальной.

Это объясняется снижением затрат на предварительную просушку дров. К примеру, теплота сгорания дров с влажностью до 20% составляет 4 кВт-час/кг, а с 50% — 2 кВт-час/кг. Кроме древесины, такие котлы работают на буром угле, некоторых видах каменного угля («камень», «орех1») и даже коксе.

Топливо	Время сгорания
Мягкая древесина	5 часов
Твёрдая древесина	6 часов
Бурый уголь	8 часов
Чёрный уголь	10 часов

Преимущества пиролизных твердотопливных котлов

За счет особого процесса сжигания топлива, пиролизные твердотопливные котлы обеспечивают большее выделение тепловой энергии в сравнении с традиционными. К тому же в них можно использовать, к примеру, дрова с повышенной влажностью, что в других типах просто невозможно.

Процесс сжигания газа требует значительно меньше воздуха, чем при горении дров. При этом значительно меньше образуется золы и сажи и, следовательно, очищать котел нужно реже. Работа данного типа котлов поддается автоматизации. В этом они подобны газовым или жидкотопливным аналогам.

Недостатки

Основной недостаток, который имеют пиролизные твердотопливные котлы, является их цена. Сегодня она на порядок выше, чем у обычных типов и составляет, в зависимости от мощности, от 2 до 20 тыс. $. Однако имея высокий КПД, они окупаются за 3…5 лет.

Некоторое отставание в характеристиках перед газовыми котлами резко сокращается в последние годы из-за постоянного роста цены на голубое топливо.