Пиролизные котлы

Пиролизные, они же газогенераторные котлы – особый вид отопительного оборудования, который сравнительно недавно появился на потребительском рынке.

Термин «пиролизные котлы»

Сам термин «пиролизные котлы» надуман, как и весь народный эпический сленг, поскольку пиролизным котлом можно назвать любой отопительный агрегат, использующий твёрдое или жидкое органическое топливо (соляр, уголь, дрова). А всё от того, что напрямую ни уголь ни соляр, ни дрова не горят. Горят только газообразные продукты их термического разложения – пиролиза. Это летучие углеводороды. Знаю, такое утверждение для многих покажется странным, но это действительно так. Тем не менее, «пиролизными» называют не все котлы подряд, а конкретный вид дровяного отопительного оборудования.

Что такое пиролизные котлы

Пиролизные котлы – это модифицированные дровяные котлы, имеющие специальную камеру для пиролиза топлива (его газогенерации). Классическим представителем пиролизных котлов является модельный ряд котлов «Мотор Сич», на примере которого мы и рассмотрим характерные особенности этого отопительного оборудования. Рисунок и описание конструкции котлов.


  1. Пиролиз древесины
  2. Пиролизный газ
  3. Обычное горение древесины
  4. Пиролизное горение древесины
  5. Дровяной пиролизный котёл
  6. Топливо для пиролизного котла
  7. Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного
  8. Что такое газогенератор
  9. Что такое газогенераторный котёл
  10. Конструкция дровяного пиролизного котла
  11. Принцип работы дровяного пиролизного котла
  12. Розжиг пиролизного котла
  13. Прямая тяга и газогенераторный режим пиролизного котла
  14. Обслуживание пиролизного котла
  15. Футеровка пиролизного котла
  16. Преимущества дровяных пиролизных котлов
  17. Недостатки пиролизных котлов
  18. Как выбрать дровяной пиролизный котёл

немного теории, без которой будет совершенно не понятны
смысл и идея работы
пиролизных котлов

Пиролиз древесины



Пиролиз древесины – это её термическое разложение
Пиролиз древесины – это разложение древесинного вещества под воздействием температуры. Древесинное вещество – это материал стенок клеток древесины, твердая древесная масса без пустот, плотность которой приинята 1540 кг/м3 для древесины всех пород. Пиролиз древесины – изотермический процесс, который идёт с выделением тепла. В результате своего пиролиза, древесина разлагается на древесный уголь и летучие углеводороды. Продукты пиролиза древесины – это горючие вещества.

Когда мы видим горение дров, то мы видим горение именно продуктов пиролиза (термического разложения) древесины. Собственно, сама древесина при этом не горит и не окисляется. Древесное вещество всего лишь только разлагается под воздействием высокой температуры на горючие составляющие вещества – древесный уголь и летучие углеводороды.

То, что мы видим при горении дров – это совокупность перетекания сразу двух процессов, это пиролиз древесины и горение продуктов пиролиза.

Пиролизный газ

Газовая горючая составляющая часть древесины называется пиролизный газ.

Пиролизный газ состоит из летучих (газообразных) углеводородов и угарного газа (СО), который образуется от неполного сгорания древесного угля – твёрдой горючей составляющей древесины.

Поджиг древесины
Чтобы древесина загорелась, её нужно поджечь – нагреть древесное вещество до температуры его пиролиза и воспламенения продуктов пиролиза. Если кислорода в зоне нагрева будет достаточно, продукты пиролиза (древесный уголь и летучие углеводороды) воспламенятся. Древесина загорится и будет гореть. Принято считать, что в идеальных условиях древесина может загореться уже при температуре 300°С. Для обычного поджига и устойчивого горения древесины требуется её разогрев до температуры 500…650°С

Обычное горение древесины
При обычном горении древесины, в едином объёме костра или иного очага одновременно и неразрывно протекают два процесса: пиролиз (термическое разложение) древесины и горение полученных продуктов пиролиза

Пиролизное горение древесины
Пиролизное горение древесины – это сложный искусственный процесс, созданный и управляемый человеком.

При пиролизном горении древесины, её пиролиз и горение полученных продуктов пиролиза – полностью или частично разнесены в разные объёмы (камеры)

При пиролизном горении, в одной камере идёт процесс пиролиза древесины и горит её твёрдая горючая составляющая – древесный уголь). А, газовая горючая составляющая древесины отводится из камеры пиролиза и горит отдельно, в специальной газовой горелке – сопле.

 

 

При этом, к пиролизному газу подмешивают дополнительный (вторичный) воздух для более качественного сгорания летучих углеводородов и угарного газа, который образуется от неполного сгорания древесного угля (углерода).


Зачем нужно пиролизное (раздельное) горение древесины?

Разделение процессов горения топлива (древесины) позволяет более полно сжигать дрова, повысить КПД отопительного агрегата и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Раздельное (пиролизное) горение древесины было реализовано с появлением специальных отопительных агрегатов – дровяных пиролизных котлов…

с этого момента начинается рассказ про дровяные пиролизные котлы –
удивительный продукт человеческого разума.

Что такое дровяной пиролизный котёл


Пиролизный котёл – это отопительная установка в которой реализована идея раздельного пиролизного горения топлива (дров). Принципиально важно, что у пиролизного котла термическое разложение древесины и горение продуктов пиролиза происходит раздельно, в разных камерах. Пиролизный котёл работает по принципу разделённого на две фазы процесса горения топлива. В первой фазе (пиролиз) – топливо термически разлагается с выделением древесного угля и пиролизного газа. Во второй фазе (горение) – горят полученные продукты термического разложения (древесный уголь и пиролизные газы). Причём, всенепременно, это происходит в разных камерах котла – загрузочной камере и камере сгорания. Эти две камеры соединены через сопло, где турбулизируются пиролизные газы, смешиваясь с подаваемым воздухом.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, у которого горение топлива разделено на две фазы. Первая фаза – это предварительное термическое разложение (пиролиз) топлива. И, вторая фаза – это горение продуктов пиролиза.

Пиролизный котёл – это твёрдотопливный отопительный агрегат, в котором топливо (дрова) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно, в разных камерах.

 

Наличие двух камер, загрузочной камеры и камеры сгорания – главное отличие пиролизного котла от остальных своих отопительных собратьев.

 

Несмотря на то, что пиролиз древесины и добыча древесного угля известны, лет эдак с 1000, пиролизные котлы – популярная и новомодная фишка. В пиролизном котле используется принцип газогенерации горючего газа из топлива и последующего его горения в отдельной камере. Поэтому, наличие двухкамерной конструкции – непременное условие для пиролизного котла. В пиролизном котле, термическое разложение (пиролиз, газогенерация) топлива и горение продуктов пиролиза – разнесены в разные камеры. Иными словами, сначала топливо (древесина, органика) – в одной камере пиролизного котла превращается в горючий газ (пиролизный газ), а потом, во второй камере пиролизного котла – этот газ горит, как обычный природный газ.


Топливо для пиролизного котла

Учитывая специфику вышесказанного, можно с абсолютной уверенностью утверждать, что топливом для пиролизного котла пренепременно должна служить любая органика, способная при термическом разложении выделять пиролизные газы. В первую очередь, это – древесина, отходы аграрной и пищевой промышленности и т.д.

Никак не могут быть топливом для пиролизного котла ископаемые ресурсы – газ, нефть, уголь и т.д.. Ибо, ископаемые ресурсы и продукты их переработки (сжиженный газ, бензин, кокс и т.д.) – это уже конечные продукты разложения органики. Невозможно разложить уже разложенное. Это как ответ на вопрос – «почему не горит вода». Потому что вода сама является продуктом горения и невозможно ещё раз сжечь золу.

 

От того, что во время работы пиролизных котлов генерируется пиролизные газы – такие котлы ещё называют газогенераторными. Газогенераторные котлы – второе, но ошибочное название пиролизных котлов.

Чем пиролизный котёл отличается от газогенераторного?

На уровне отопительной техники – пиролизные котлы ничем не отличаются от газогенераторных. Это второе, народное название пиролизных котлов. Но. Иногда, в исключительных случаях, специалисты делают различие между ними, основываясь на принципиальном различии терминов. В самом начале написания статьи я откопал в Интернете интересное мнение. Оказывается, что пиролиз и газогенерация – это не одно и то же. Несмотр на созвучность понятий. Немного поразмыслив, я согласился с автором и выложил его утверждение здесь. Повторяю – мнение не моё, но я с ним согласен:


Как было уже сказано – в основу работы ПИРОЛИЗНОГОГО КОТЛА положен принцип пиролизного (раздельного) сжигания топлива. При этом, топливо (древесина) горит (тлеет) в загрузочной камере. Для поддержания этого горения (тления) в загрузочную камеру подаётся первичный воздух. При горении (тлении) дров происходит его термическое разложение (пиролиз), плюс химический процесс соединения окислителя (кислорода из воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся, в первую очередь, углерод (С) и водород (Н). Потом, основная часть горючих элементов топлива в виде горючих газов переходит в камеру сгорания для дожигания этих самых газов. Туда же подается вторичный воздух, необходимый для полного окисления горючего вещества. Потом, все это дело горит и удаляется через дымовую трубу.

Для полноты картины, нужно отметить, что неполное сгорание древесного угля в пиролизном котле сопровождается обильным образованием угарного газа (СО). Горение древесного угля не имеет отношения к физическому процессу пиролиза древесины, поскольку происходит уже после оного.

В ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ КОТЛАХ предполагается наличие газогенераторной установки – приспособления для сухой возгонки топлива. И в этом их принципиальное отличие от пиролизных котлов, где такой установки нет.


Что такое газогенератор

Газогенераторы (газогенераторные установки) широко применялись ещё во времена второй мировой и даже раньше. Описание первых газогенераторов можно встретить в средневековыйх трактатах, когда алхимики грели древесину в закрытых ретортах и смотрели, что из этого получится. Чуть позже, в семнадцатом веке, в Европе получили широкое распространение целые газогенераторные заводы, где получали пиролизный газ в промышленных масштабах для использования его в бытовых целях.

В основу работы газогенератора положен принцип газогенерации (сухой возгонки) топлива. Как правило, газогенератор – это полностью изолированная ёмкость ретортной или в купольной конструкции, нагреваемая или охлаждаемая снаружи. Первичный воздух для горения топлива в газогенератор не подаётся. В герметичном объёме, под действием высокой температуры и в условиях ПОЛНОГО отсутствия кислорода сухая топливная масса разлагается на летучую часть – так называемый пиролизный газ и твёрдый остаток – древесный уголь. Затем, полученный пиролизный газ собирается и используется по назначению. Например, направляется в обычную газовую горелку для получения тепловой энергии. При этом, древесный уголь считается побочным продуктом газогенерации и выгружается из прибора в конце процесса.


Что такое газогенераторный котёл

Автор рискнёт предположить, что термин «газогенераторный котёл» – это удачный маркетинговый слоган, образованный от незнания предмета. Что-то типа, «живого пива» и «дисбактериоза». Никто не знает, что это такое, но за то – все об этом говорят.

Если соединить газогенератор для получения пиролизного газа и газовый котел для его последующего сжигания – получится газогенераторный отопительный котёл. Газогенераторный отопительный котел – ужасно сложная вещь, поскольку он будет образован от слияния двух, невероятно сложных механизмов. Если газогенератор установлен непосредственно на отопительном котле, то возможно дожигание  древесного угля прямо на месте, в конце процесса газогенерации При этом, предварительно: нужно отсечь газовую горелку, подать воздух в камеру газогенерации и перенапрвить раскалённые дымовые газы непосредственно в теплообменник. Работу такого сложного механизма трудно представить на бытовом уровне. Может быть, лет эдак через 300…

Насколько верно такое утверждение – не мне судить, однако – хочется поехидничать.

Читаем про пиролизные котлы на украинском сайте ведущего чешского  производителя отопительного оборуования «Атмос-Украина» atmos.net.ua/documents/drova, цитирую:


«Будет заблуждением считать, что пиролизные твердотопливные котлы АТМОС работают на принципе сжигания дров. На самом деле дрова являются лишь источником выработки топлива – древесного газа. Именно этот газ – смешиваясь со вторичным воздухом в керамической форсунке – сгорая, выделяет полезное тепло, за счет которого происход нагрев всей отопительной системы.»

Очень хочется спросить у господ заморских специалистов:
– А куда, в таком случае Вы деваете древесный уголь (кокс)?
Ибо всем известно, что конечным продуктом полного пиролиза древесины
является почти чистый углерод – древесный уголь…
(это уже из Википедии)

Лошади понятно, что он (кокс) сгорает там же, в пиролизной камере пиролизного котла. Куда, специально для этого и подают первичный воздух. И все же, все же… хе-хе-хе. Все вышеизложенное наталкивает на глубокуюю мысль, что нет четкого определения и разграничения для пиролизного и газогерераторного котлов. Хотя

 

Вернёмся-же к нашему предмету – пиролизному котлу

и рассмотрим детальней его конструкцию и принцип работы.

Конструкция пиролизного котла

Чтобы избежать непонятных самописных схем, предлагаю рассматривать конструкцию пиролизного котла на живом примере. Пиролизные котлы Мотор Сич – классический пример конструкции пиролизного котла. На эти пиролизные котлы в интернете очень много технической информации, поэтому все схемы, рисунки и эскизы будут от них.

 

 

 

Принцип работы пиролизного котла

 

Футеровка пиролизного котла

 

 

 

tehnopost.kiev.ua

Пиролиз – технологический процесс

Но чтобы в процессе работы было более понятно что и для чего, необходимо в первую очередь рассмотреть вопрос о том, как работает пиролизная печь. Ведь согласитесь, немногие могут похвастаться знаниями о процессах, происходящих в пиролизной печи. Знание теории о принципе работы этого отопительного агрегата пригодится, если будет строиться походная или стационарная пиролизная печь своими руками.

Стоит сразу отметить, что при работе такого агрегата используется принцип, при котором подготовка топлива производится с недостатком кислорода. Для многих специалистов печного дела данное заявление является абсурдным. Ведь, как известно, для нормальной работы обычного котла или печи, помимо самого топлива, необходим приток свежего воздуха, обогащенного кислородом. Эти два слагаемых, топливо и воздух, и обеспечивают правильную работу любой печи.

Пиролизный газ – новая страница обычных дров

Но давайте по порядку. Что происходит с топливом при его сжигании?

  • Под воздействием высокой температуры из топлива выделяется газ. В обычных печах он удаляется через дымоход (см. Выбираем дымоход).
  • Чем больше нагревается топливо с ограниченной подачей кислорода, тем больше газа вырабатывается.

К примеру, данный процесс в нефтепереработке называется крекингом. Крекинг, или пиролиз нефти, позволяет получать топливо для автомобилей и тракторов.

Но данный процесс можно использовать и с древесиной. При этом, если для нефтепродуктов температура переработки должна составлять 800 — 900°С, то для древесины будет достаточно и 450 — 500°С. При этом древесина образует ряд веществ, таких как:

  • смола
  • уксусная кислота
  • древесный уголь
  • ацетон
  • метиловый спирт

Пиролизная печь – основные преимущества

Как видим, все вещества горючи. Именно это свойство выделяемых при тлении древесины газа использует пиролизная печь: сжигается полученный из топлива газ, поэтому второе название таких печей – газогенераторы.

В чем преимущество печей данного типа? Это в первую очередь:

  • Высокий КПД, 80% и более
  • Более экономный расход топлива
  • Возможность регулирования КПД
  • Утилизация отходов резины, полимеров, отходы древесной промышленности
  • Почти полное отсутствие вредных веществ в выбросах
  • Минимальная выработка сажи

Помимо этого, для работы пиролизных котлов можно использовать и другие виды топлива. К примеру, бытовой мусор. Выпускаемые в настоящее время брикеты из различных бытовых отходов и остатков древесины являются прекрасным топливом для пиролизных печей.

Недостатки

Основным недостатком таких печей можно назвать:

  • Высокую стоимость
  • Необходимость в постоянной подаче электроэнергии
  • При использовании топлива с высокой степенью влажности пиролиз невозможен

Пиролизный котел – принцип работы

Как работает данный котел? Котел состоит из следующих элементов:

  • Камера газификации
  • Камера дожигания
  • Система подачи воздуха (первичная, вторичная)
  • Водяная рубашка
  • Колосниковая решетка

Принцип работы заключен в следующем:

  • В камеру газификации загружается топливо и поджигается.
  • Из топлива начинает вырабатываться газ.
  • В камеру подается первичный воздух, и из-за избытка давления газ начинает поступать в нижнюю камеру дожигания.
  • В камеру дожигания подается вторичный воздух, и образовавшаяся смесь горит при большой температуре.
  • Вода, находящаяся в водяной рубашке котла, нагревается и подается в систему отопления, одновременно во входную часть рубашки подается обратка.
  • Используемый теплоноситель служит одновременно охладителем котла.

Принцип понятен – что еще?

Это основной принцип работы. Но для правильного функционирования требуется соблюдать строгие пропорции воздушно-топливной смеси. В противном случае сгорание будет протекать неровно, с повышенной задымленностью. Итак, на вопрос, можно ли изготавливать пиролизные печи своими руками, ответим положительно. Но сразу стоит оговориться:

  • Для изготовления такого агрегата мало иметь хорошие навыки в проведении сварочных работ или наличие на руках рабочих чертежей агрегата.
  • Необходимо использование качественных материалов, многие из которых имеют высокую стоимость.
  • В первую очередь это относится к металлу. Для изготовления потребуется хорошая легированная сталь.
  • Потребуется соответствующая электроника. Если, конечно, вы не планируете нанять печника для постоянного контроля над котлом.

Пиролизная печь из хлама — можно, но нужно ли?

Кто-то может возразить, что слышал или видел, что пиролизный котел был изготовлен из подручных средств непосредственно во дворе и при этом он прекрасно работает. Все это верно, за одним маленьким исключением. Подобные котлы являются опытными образцами и в первую очередь способны продемонстрировать принцип работы. Говорить о применении подобного котла для основного обогрева жилья не приходится. Чтобы изготовить пиролизный котел, можно, конечно, взять старые бочки, куски труб и прочий железный хлам, который также используется для строительства железной печи. Но надо понимать, что процессы, происходящие в данном агрегате, требуют соблюдения определенных условий для его нормальной работы. Конечно, установив ручные регуляторы подачи первичного и вторичного воздуха, можно добиться устойчивой работы данного котла. Но вы, надеемся, не планируете все время находиться непосредственно возле него?

Нерегулируемый пиролиз – преимущества нет

Поэтому для его управления потребуется обязательная установка электронной начинки, которая будет регулировать процесс горения. В противном случае ваш пиролизный котел превратится в обыкновенную буржуйку. Впрочем, если строится походная печь, то такой вариант вполне приемлем.

Высокая температура горения вырабатываемых газов требует использования специальных материалов, предохраняющих котел от прогорания.

Температура горения газов в пиролизном котле достигает 1100 °С.

Комплектация – основные бытовые трудности

Многие умельцы выполняют футеровку топочной части котла шамотными кирпичами. А вот в промышленных образцах применяется шамотный, бесшовный «набрызг», что во многом определяет долговечность такого котла.

  • Шамотный кирпич прослужит максимум сезон, и его придется менять.
  • Даже используя металл в 5 – 6 мм для воздуховодов, вы не избавитесь от прогорания. Нужно использовать специальные стали.

Кстати, в котлах импортного производства воздуховоды изготавливают из керамики. Опыт показывает, что участки металла, в самодельном пиролизном котле не охлаждаемые водой и соприкасающиеся с горящими газами, очень скоро деформируются. Единственное, что может частник противопоставить этому, — это использование более толстого металла, от 10 мм. Наблюдая за огнем в камине, многие наверняка наблюдали процесс пиролиза, даже не зная об этом. Во время горения дров вы, наверное, замечали, что в отдельной части огня образуется небольшой участок пламени с синим оттенком, это горит дровяной газ. А ведь пиролизный котел в основном и работает на этом газе. Из этого стоит сделать вывод, что контроль данного процесса является важнейшей частью его эффективности. В противном случае об экономии стоит забыть.

Запуск не проблема – проблема контроль

Работая в высоком температурном режиме, пиролизный котел способен обогревать помещение большой площади. Если, к примеру, вам удалось самостоятельно построить данный агрегат и вы используете его для работы в котельной, работающей в круглосуточном режиме, это один вопрос. В такой котельной обязательно присутствует человек, следящий за работой отопительного оборудования. Ведь выработка газа происходит неравномерно, и поэтому необходимо следить за соотношением подачи газ – воздух. Мы говорим о котлах кустарного производства. Другое дело, если подобный котел используется для обогрева индивидуального жилья. Для обогрева жилья потребуется установка котла системы стоп – старт. Значит, потребуется установка системы, следящей за температурным режимом теплоносителя. Мало того, потребуется целая система, следящая за сгоранием топлива в камере дожигания, которая будет контролировать подачу воздуха.

  • Тут не обойтись простым снижением или увеличением оборотов электродвигателя воздушного насоса. Ведь в данном котле имеются две воздушные системы.
  • Одна создает давление в камере газификации, другая регулирует правильный состав топливовоздушной смеси в камере дожигания.
  • Каждая из этих систем очень сильно влияет на правильную работу котла. Придется использовать комплекс заслонок и регуляторов.

Данной статьей мы ни в коем случае не пытаемся напугать умельцев и отговорить их от строительства пиролизной печи своими руками. Просто мы пытаемся предупредить, что изготовленная своими руками пиролизная печь вряд ли получится такой же долговечной и экономичной, как пиролизные печи, изготовленные на производстве.

Пиролизный котел может быть и таким

Зная характер и смекалку российских изобретателей самоучек, можно надеяться на то, что со временем они с успехом смогут изготавливать котлы, не уступающие промышленным образцам, особенно если это небольшая походная печь. Мы рассмотрели работу пиролизного котла с принудительной подачей воздуха и нижним расположением камеры сгорания. Но уже появились первые экземпляры котлов, выполненных в прямо противоположном исполнении. Другими словами, камера газификации у них находится внизу, а камера дожигания находится сверху. Хоть такие котлы еще являются «сырыми», но преимущества уже очевидны:

  • Отсутствие необходимости использования электроэнергии
  • Система использует естественную тягу. Такие котлы полностью независимы от электроэнергии. Их работа построена на особом устройстве воздушных каналов. Требования к устройству дымохода у данных котлов повышенны.
  • Новая компоновка – возвращение с головы в ноги.

Радует то, что разработка чисто российская. На рисунке приведены устройство и схема работы данного котла.

  • Из топки пиролизный газ поднимается в камеру дожигания, и к нему примешивается вторичный воздух.
  • Воздух поступает в котел через нижние отверстия за счет разряжения. Пиролизный газ соединяется с кислородом. Происходит экзотермическая реакция окисления.
  • Полученный горючий газ сгорает в камере дожигания чистым и ровным пламенем. Полученная таким образом энергия нагревает теплоноситель.
  • Стенки котла изготавливаются из специальной жаропрочной стали. В результате данного процесса из дымохода вытягивается почти прозрачный дым.
  • Правильно устроенная система дымохода и отопления способствует работе данного котла в течение 12 – 14 часов на одной заправке топлива. Зарядка котла осуществляется два раза в сутки.

Неоспоримое преимущество

Из-за полного сгорания дров и пиролизного газа удается добиться значительной экономии топлива в пиролизном котле естественной тяги по сравнению с обычными котлами, использующими также естественную тягу. На данных котлах возможна установка автоматической системы регулирования подачи воздуха, которая происходит без вмешательства человека. Достаточно просто выставить требуемый температурный режим, все остальное котел сделает сам. Подобный тип пиролизных котлов является отличным вариантом для организации отопления в различных помещениях. Ведь естественная тяга позволяет функционировать котлу без подключения электричества. Данные котлы просты в обслуживании и, самое главное, позволяют значительно сэкономить на топливе без потери эффективности.

sdelaikamin.ru

Что такое пиролиз

В основе действия таких печей лежит принцип пиролиза— термического разложения органических веществ (в нашем случае топлива) на твердые остатки и пиролизные газы при недостатке кислорода. После чего полученный пиролизный газ при высокой температуре смешивается с воздухом (кислородом), что способствует почти полному сгоранию топлива и самого газа.

Если на промежуточном этапе отделить твердые остатки, то получится готовое производство угля (кокса) — углевыжигательная печь. Но нам это не нужно, мы рассмотрим данный процесс с точки зрения обогрева помещений.

А основной обогрев получается за счет выделения тепла при сгорании полученного газа, смешанного с воздухом. Далее рассмотрим, как достигается это конструктивно.

Устройство пиролизных печей

Печь пиролизнаяКлассическое устройство пиролизной печи выглядит следующим образом. Имеется общий корпус. В него встроена топка с горелкой для закладки дров. Топка выполняется так, чтобы можно было обеспечить очень малый приток воздуха (герметичная, с плотной дверкой и хорошо работающей задвижкой, оборудованная приточно-вытяжным вентилятором). В нее закладываются дрова, поджигаются горелкой или вручную. После того, как они немного разгорятся, топка ограничивается в доступе кислорода.

Дрова обугливаются, получившийся при этом газ (наполовину азот и на половину — смесь водорода, угарного газа, метана и углекислого газа) снизу вверх по отдельному воздуховоду поступает во вторую камеру сгорания, где смешивается с воздухом (приток вторичного воздуха) в нужной пропорции и сгорает, выделяя тепло. Вторая камера сгорания конструктивно может быть совмещена с самим воздуховодом, или же с началом дымохода. Она может обслуживаться все тем же приточно-вытяжным вентилятором, может быть смонтирован отдельный вентилятор, а может работать только с помощью одних герметичных заслонок на естественной тяге (при хорошо продуманной системе дымохода).

ПечьЕсли твердые остатки от сгорания дров нужны — предусмотрено устройство для их извлечения. В кустарных или промышленных печах его роль, как правило, выполняет поворотная «реторта».

Реторта — это обычно круглая часть корпуса, в которую закладываются дрова, а потом снизу извлекается кокс, уголь.

От обычных печей пиролизная отличается тем, что фактически топливо в ней сгорает не сразу, а в два этапа, разлагаясь при этом на твердые остатки и газ.

Твердые остатки затем тоже сжигаются, тепло от них тоже используется для поддержания постоянства нужной температуры в первичной топке. Практически, дрова сжигаются полностью, от них остается очень мало золы — это еще одна особенность пиролизных печей. Обычно такие печи и котлы требуют удаления золы раз в несколько дней, а то и раз в неделю.

Достоинства и недостатки

У печей такого типа имеется ряд преимуществ. Перечислим основные.

  • Высокая экономичность печи за счет более полного и длительного сгорания топлива.
  • Экологически безопасная. В выходящих из дымохода продуктах сгорания очень мала доля вредных и грязных веществ. Практически, это небольшая доля CO и остальное — пар. Данные печи называются бездымные именно по этой причине. Как следствие — чистый дымоход и отсутствие сажи. Конечно, все это верно при использовании обычных дров или угля.
  • Достаточно быстрый нагрев топлива.
  • Более высокий КПД (до 85%), чем у обычных печей.
  • Большой интервал тепловой мощности— печь может работать в диапазоне от 5 до 100% мощности.
  • Возможность подключения любого контура отопления (с естественной и принудительной циркуляцией, для отопления и для отбора горячей воды для хозяйственных нужд).
  • Возможно применение различных видов топлива, как твердого (вплоть до сырых дров, мусора и автомобильных покрышек), так и жидкого (существуют модели для сжигания машинного масла — отработки).
  • Минимальный контроль человека — загрузка топливом раз в сутки и редкая выгрузка золы без останова печи.

Несмотря на многочисленные достоинства, у данных печей есть и ряд недостатков.

  • Достаточно большие по размерам.
  • Необходимо наличие площадки для складирования топлива.
  • При сжигании мусора, различных отходов, все-таки присутствуют запахи и примеси при сжигании. Поэтому при планировании сжигания отходов следует продумать систему вентиляции в помещении с печью.
  • Для наличия хорошо работающей системы желательна установка вентиляторов в печь (котел) и насосов (в систему отопления), а это влечет за собой зависимость от электросети.
  • Скапливание конденсата в выходном канале и дымоходе. Обусловлено это низкой температурой выходящих отходящих газов. Как правило, для сбора конденсата в конструкции предусматривают накопитель. Из-за конденсата выходная труба с дымоходом должны быть большого диаметра или сечения, и утеплены на улице — во избежание застывания конденсата при морозах.

Общие выводы

ПечьИз перечисления сильных и слабых сторон видно, что печи данного типа могут вполне составить конкуренцию другим источникам тепла. После газа, «пиролиз» будет, пожалуй на втором месте по экономичности, наравне с пеллетным отоплением.

Нужно заметить, котлы обычно меньше по размерам, чем печи. Некоторые котлы и печи заводского изготовления могут работать как в обмуровке кирпичами, так и без нее. Единственное требование при любом варианте — обеспечение хорошего «теплого» дымохода.

Проведем краткий обзор одной из печей заводского изготовления.

В настоящее время выбор пиролизных печей и котлов все больше растет. Основные их функции такие же, как у вышеприведенной «Самогрейки». Можно сделать такую печь и самостоятельно. Существует множество самодельных кирпичных и металлических печей. Например, наша инструкция по самостоятельной постройке печи длительного горения.

Пиролизные устройства известны давно, но долгое время использовались в основном в промышленности для получения кокса. В довоенное и военное время прошлого века они даже на грузовые автомобили устанавливались, именуясь газогенераторными установками (это их второе название). Сейчас они начинают выходить из тени, и все чаще и чаще приходят для обогрева частных помещений. Там, где нет возможности подвести газ или задействовать пеллеты, они порой являются самым экономичным вариантом. По своей сути они являются источником своего, «местного» газа, который сразу же сжигается. Кстати, в качестве топлива для пиролизных печей, вполне можно использовать и разные пеллеты и брикеты. Конечно, при их использовании срок работы на одной заправке изменится, в какую сторону — зависит от топлива.

teplo.guru

Пиролиз (от греч. pyr — огнь, жар и lysis — разложение, распад), тепловое разложение органических соединений без доступа воздуха. Пиролиз также можно именовать сухой перегонкой, а в качестве сырья могут быть разные газообразные углеводороды (этан, пропан), сырая нефть, соединения, содержащие органические составляющие, такие как древесной породы, уголь, торф и т. д.
Пиролиз древесной породы — один из первых хим процессов, взятых на вооружение людьми. Начиная с 12 века, его обширно использовали в Рф для выработки сосновой смолы (служит для просмолки древесных судов и пропитки канатов), этот процесс именовался смолокурение. Считается, что в Швеции в 16 веке в первый раз началось применение технологии пиролиза в промышленных масштабах. Шведы использовали технологию пропитки корабельной древесной породы дубильными сосновыми смолами, получаемыми в итоге простого пиролиза. В медный чан закладывались поленья хвойных пород древесной породы, чан герметично запирался, чем достигалось отсутствие доступа воздуха вовнутрь. Чаном на открытом пламени разогревали до температуры 400-500° С, и при всем этом на деньке накапливались маслянистые смолы, которые сливались через отверстие в деньке. С развитием металлургии появился другой промысел, основанный на технологии пиролиза древесной породы, — углежжение. При сжигании древесной породы без доступа воздуха выходил древесный уголь.
Русские химики Юлия Всеволодовна Лермонтова и Александр Александрович Летний в первый раз в истории хим науки направили внимание на то, что каменный уголь дает светильный газ (смесь водорода, метана, окиси углерода и других горючих газов, получаемая при пиролизе каменного угля либо нефти), худший по качеству, чем газ нефтяного происхождения. А уже в 1877 году эффект пиролиза углеводородов был патентован Александром Александровичем Летним.

Что такое пиролиз

Ещё в 1875 он нашел, что при температуре выше 300° С тяжёлые нефтяные остатки отчасти распадаются на более лёгкие продукты — бензин, керосин, газы. это В 1877 в первый раз выделил из нефти ароматичные углеводороды (бензол, толуол, ксилол, антрацен и др.); установил принципиальные закономерности процесса пиролиза нефти. Фактически в это время были построены 1-ые фабрики в Киеве и Казани. Для получения газа для освещения, пиролизу подвергали керосин. Большой толчок к развитию промышленного внедрения технологии пиролиза отдала 1-ая глобальная война, когда появилась большая потребность в толуоле — сырье для производства тротила. В 20 веке значимый вклад в разработку новых направлений пиролиза древесной породы занес доктор Тищенко Д. В.

Пиролиз твердого горючего

В нашей стране в протяжении долгого времени (когда ещё не начали использовать природный газ) пиролиз твердого горючего был очень принципиальным направлением в энергетике. На многих предприятиях было установлено массивное газогенераторное оборудование, а авто оснащались движками, работающими на генерируемом в процессе пиролиза газе.
В 30-е годы XX века индустриализация в СССР проходила очень быстро. Для обеспечения таких темпов требовался большой парк авто техники, для работы которого в свою очередь требовалось огромное количество углеводородного горючего — бензина и солярки. Нефтепродуктов повсевременно не хватало.

Что такое пиролиз

Для того чтоб решить эту делему обширно применялись мобильные газогенераторы, которые были придуманы еще во время первой мировой войны. Схема газогенераторной установки ординарна. Загруженное в газогенератор горючее поджигается через воздушный клапан с помощью факела. Воздух, нужный для газификации, засасывается в камеру через фурменные отверстия благодаря разрежению, создаваемому поглощающим действием мотора. При этом его количество должно быть недостаточно для полного сгорания горючего. При всем этом углерод горючего соединяется с кислородом воздуха, образуя углекислый газ (СО2) и окись углерода (СО). Дальше они попадают в зону восстановления, где проходит через слой раскаленного угля, лежащего на колосниковой решетке. В итоге негорючий СО2 преобразуется в горючий СО. Входящий в состав горючего водород отчасти соединяется с кислородом, образуя воду, которая присоединяется к влаге горючего, а остальной выделяется в чистом виде. Под воздействием больших температур в камере газификации часть воды соединяется с углеродом, образуя окись углерода и водород. Окись углерода, вкупе с ранее образованной и приобретенной в итоге восстановления углекислого газа, перебегает в состав генераторного газа. Водород же, приобретенный в итоге разложения воды, суммируется со свободным водородом, при этом часть этого водорода перебегает в состав генераторного газа, а другая часть вступает в хим реакцию с углеродом горючего, образуя метан. На теоретическом уровне весь кислород воздуха должен израсходоваться при газификации, но в реальности часть его сохраняется и перебегает в состав генераторного газа. Вода, не разложившаяся при газификации, перебегает в генераторный газ в виде пара. В слое горючего, находящегося конкретно над зоной горения, происходит процесс пиролиза горючего (либо сухой перегонки), другими словами нагрев без доступа воздуха. Продуктами сухой перегонки являются древесный уголь либо кокс, также летучие вещества, смолы и влага, выходящие в газо- и парообразном состоянии. Все продукты сухой перегонки в описанном типе генератора полностью проходят через зону горения и восстановления, где подвергаются процессам газификации, несколько более сложным, чем описано, но дающим те же главные продукты. Над зоной сухой перегонки находится зона подсушки, где происходит высыхание горючего. При выходе из генератора газ имеет высшую температуру и засорен золой и частичками угля. В таком виде он не может употребляться в движке и перед поступлением в цилиндры должен быть очищен и охлажден.

По всему миру пиролизный газ начинают использовать как другой источник энергии, сначала термический. В почти всех европейских странах пиролизный газ издавна стал обыденным топливом, на котором десятками лет вырабатывается электроэнергия, пар и жгучая вода. В текущее время процесс теплового пиролиза углеводородного сырья является основным методом получения этилена и пропилена.

Что такое пиролиз

Электрическая станция на пиролизном газе завода Aceralia, Испания

Что такое пиролиз

Теплоэлектростанция на пиролизном газе в Фондотоце, Италия

Что такое пиролиз

Электрическая станция на газе биомассы Gussing, Австрия

Пиролиз древесной породы — разложение древесной породы при ее нагревании до 450 ° С без доступа воздуха с образованием газообразных, водянистых товаров и твердого остатка. Для воплощения процесса пиролиза в текущее время обычно используют древесную породу лиственных пород, пореже — древесную породу хвойных пород.
Пиролиз твердого горючего имеет ту же суть, что и жидкообразного, о котором писал Летний. При расщеплении молекул твердого горючего появляется обогащенная углеродом жесткая фаза ( кокс, уголь) и газовая, содержащая пары углеводородов (пиролизный газ). Пиролизный газ выходит в процессе термохимических перевоплощений твердого горючего как в критериях без доступа воздуха при нагревании до 500-1000 0С с теплотой сгорания 3000-4000 ккалнм3, так и в процессе горения при недочете воздуха по реакции С+О2=СО2+Q , дальше СО2+С=2СО-Q , С+Н2О=СО+Н2-Q с теплотой сгорания 900-1600 ккал/нм3.

Пиролизные котлы

В базу работы пиролизного (газогенераторного) котла
как раз и положен принцип пиролизного сгорания горючего, смысл которого состоит в том, что под действием высочайшей температуры и в критериях отсутствия воздуха древесная порода распадается на летучую часть — пиролизный газ и жесткий остаток (золу). После сжигания в топке котла твердого горючего, которое протекает в виде его тления, выделившийся пиролизный газ поступает в камеру для дожига газа, после этого он сгорает очень незапятнанным пламенем. Энергия сгорания пиролизного газа из камеры дожига отбирается через теплообменник и употребляется для нагрева теплоносителя, участвующего в процессе горения. Таким макаром, пиролизные котлы на жестком горючем имеют больший КПД и позволяют регулировать мощность.

В критериях удорожания таких энергоэлементов как газ и жидкое горючее, становится более животрепещущим вопрос газификации твердого горючего, а именно, древесной породы и угля. Наша родина является одной из самых богатых лесом государств. У нас работали наилучшие в мире ученые, занимающимся пиролизом, в том числе пиролизом древесной породы. Пиролизные котлы — это прибыльное, действенное, и очень экономное теплооборудование для хоть какого помещения!

Обсудить на форуме

gazogenerator.com


Categories: Печи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector