Пиролизни котли за отопление: принцип на работа и видове котли с продължително горене

Годините минават, науката и техниката се развиват, но твърдите видове гориво все още са търсени. Изгарянето на дърва в традиционна печка или в буржойка не е много ефективно, но ситуацията се промени от пиролизните котли за отопление – агрегатите се отличават с висок КПД и относително проста експлоатация.

Съгласете се, това са доста значими аргументи при изграждането на автономно отопление. Ако търсите ефективен котел за дома, то си струва да се вгледате по-внимателно в пиролизните котли.

Ще ви разкажем как са устроени и работят агрегатите с продължително горене, какви са техните технико-експлоатационни особености, както и ще представим преглед на най-популярните модели на местни и чуждестранни производители.

Какво е пиролиз

Дървата – това е може би първото гориво в човешката история. Почти на всеки е известно колко бързо горят на открито и че се отделя не толкова много топлина. Но ситуацията се променя коренно, ако се създадат различни условия за процеса на горене.

Така нареченото пиролизно горене се осъществява в затворени камери. Там се зареждат дърва или друго твърдо гориво от подобен тип: пелети, стърготини, отпадъци от дървесно производство и т.н.

Горивото се запалва и след това се намалява количеството въздух, постъпващо в камерата.

Както е известно, при горенето протичат окислителни процеси, един от главните участници в които е кислородът, съдържащ се във въздуха. Ако кислородът е малко, реакцията се забавя и дървата изгарят бавно, всъщност в такива условия те просто тлеят. При това се отделя известно количество топлинна енергия, пепел и горим газ.

Процесът на пиролиза не свършва дотук. Полученият при изгарянето на първичното гориво газ се смесва с въздушните маси и също изгаря. В резултат се отделя значително повече топлинна енергия, отколкото при работа на стандартните топлинни генератори.

Затова пиролизните котли демонстрират много приличен КПД в сравнение със своите чисто твърдогоривни “събратя”, а също така често предоставят възможност за значително спестяване на отопление.

Предимството на отоплителната техника от този тип се състои в това, че принципът на нейната работа и устройство са относително несложни. Количеството въздух, постъпващ в горивните камери, се регулира с обикновена механична клапа. Простата конструкция осигурява надеждност на устройството, като повредите за пиролизните котли са рядко явление.

Тази схема ясно демонстрира всички етапи на процеса на пиролизно горене. Температурата вътре в устройството може да достигне 1200°С (+)

Още един „плюс“ на пиролизните котли – дългият период на горене. Пълното зареждане на устройството с гориво позволява да не се намесвате в процеса в продължение на няколко часа, понякога дори повече от денонощие, т.е. няма нужда постоянно да добавяте дърва в горивната камера, както става при открито горене.

Разбира се, това не означава, че пиролизният котел може да се остави без надзор. Както и при останалата отоплителна техника, тук съществуват строги правила за безопасност.

Струва си да се помни, че пиролизният котел не е всеяден – влажността на горивото трябва да бъде ниска. В противен случай част от ценната топлинна енергия ще отиде не за подгряване на топлоносителя, а за изсушаване на горивото.

Котлите за пиролизно горене, особено изработените от чугун, притежават значително физическо тегло, затова те винаги са представени само с подови модели.

При реализиране на пиролизно горене горивото изгаря почти напълно, като почистването на устройството ще се налага много по-рядко, отколкото при експлоатация на традиционен твърдогоривен котел. Ситната пепел, получена след почистване, се използва като тор. Горенето на горивото в такива котли се осъществява в посока отгоре надолу.

Поради това възможностите за естествена циркулация на въздуха в горивната камера са значително ограничени. Използването на принудително нагнетяване на въздух с помощта на вентилатор значително подобрява ефективността на работа на устройството, но при това прави котела енергозависим, тъй като за работата на вентилатора е необходима електроенергия.

Устройство и работа на пиролизен котел

Горивната камера на пиролизния котел е разделена на две отделения. В първото горят дърва, а във второто се извършва вторично изгаряне на смес от пиролизни газове и въздух. Първата камера от втората отделя решетката, върху която се поставя горивото.

Въздухът обикновено се нагнетява принудително с помощта на малък вентилатор. Въпреки че при малките модели понякога за създаване на тяга се използва димоотвеждащ вентилатор.

На тази схема е представено устройството на пиролизния котел за долно горене. Дървата изгарят бавно при малко количество кислород и отделят горим газ (+)

Наличието на принудителна вентилация може да се счита за основната разлика на пиролизния котел от класическия твърдогоривен модел. Корпусът на устройството се състои от две части, вмъкнати една в друга. Пространството между стените се запълва с топлоносител, чиято роля традиционно се изпълнява от водата.

Първо в първото отделение на горивната камера на пиролизния котел се зарежда горивото, след това се включва вентилаторът и се запалва горивото. Получените в резултат горими газове се придвижват във второто отделение, смесват се с въздуха и изгарят.

Температурата на горене може да достигне 1200°С. Водата, намираща се във външния топлообменник, се нагрява и циркулира в отоплителната система на къщата. Остатъците от продуктите на изгаряне се отстраняват през комина.

Като недостатък на устройствата, в чиято работа се използва пиролизният принцип на горене, може да се посочи сравнително високата цена. Обикновеният твърдогоривен котел струва значително по-малко. Но в котлите за продължително горене дървата изгарят почти напълно, което не може да се каже за класическия котел.

Към дървата за пиролизния котел се поставят определени изисквания по отношение на размерите и влажността. Подробна информация може да се намери в инструкцията на производителя.

При избора на пиролизен котел трябва да се помни, че евтините модели с малка мощност обикновено са предназначени само за дърва. Скъпите модификации могат да работят с различни видове гориво.

Освен това горивото трябва да се зарежда в устройството максимално, намаляването на натоварването води до повишено образуване на пепел и сажди, а също така се отразява негативно на работата на агрегата като цяло.

Котли с горене отгоре

Един от вариантите на пиролизното устройство – котел за горно горене. Принципът на действие на тези два агрегата е много сходен.

По същия начин в горивната камера се зарежда голямо количество твърдо гориво с ниска влажност, въздухът се нагнетява принудително и се осигурява тлеене на горивото при намалено количество кислород. Задвижката, която регулира потока на кислород, се настройва в необходимото положение.

Схема на устройството на котел с горене отгоре. Горивната камера на такъв котел има глухо дъно, частиците от продуктите на горенето се отстраняват през комина (+)

Но котлите за продължително горене нямат нито пепелник, нито решетка. Дъното представлява глуха метална плоча. Такива котли са устроени така, че дървесината да изгаря напълно, а останалото в горивната камера малко количество пепел да се издухва от въздуха.

Такива устройства се отличават с висок КПД и също работят при температури над 1000°С.

Основната особеност на такива устройства – те наистина осигуряват дълъг срок на работа при пълно зареждане. Горивната камера в такива устройства обикновено е изпълнена под формата на цилиндър.

В нея отгоре се зарежда гориво, а отгоре, в центъра, се нагнетява необходимият за горенето въздух.

В котлите с горене отгоре устройството за нагнетяване на въздух – това е подвижен елемент, който се спуска надолу при изгарянето на дървата.

По този начин се осъществява бавно тлеене на горния слой гориво. Горивото постепенно изгаря, нивото му в горивната камера се понижава. Едновременно се променя и положението на устройството за подаване на въздух в горивната камера, този елемент в такива модели е подвижен и той практически лежи върху горния слой дърва.

Вторият етап на горене се осъществява в горната част на горивната камера, която е отделена от долното отделение с дебел метален диск. Горещите пиролизни газове, образували се в резултат на изгарянето на горивото долу, се разширяват и се придвижват нагоре.

Тук те се смесват с въздуха и изгарят, като допълнително предават на топлообменника солидна порция топлинна енергия.

Балката, която държи диска, който разделя горивната камера на две части, както и самият този диск, по време на работа на котела с горене отгоре постоянно се намира под въздействието на висока температура. С времето тези елементи изгарят и ще трябва периодично да се сменят.

На изхода от втората част на горивната камера обикновено е монтиран регулатор на тягата. Това е автоматичен уред, който определя температурата на топлоносителя и в зависимост от получените данни регулира интензивността на движение на горимия газ. Той защитава устройството от възможно прегряване.

Струва си да се отбележи, че външният топлообменник в такива котли реагира на изменението на скоростта на циркулация на течността в топлообменника, т.е. на колебанията на температурата. На повърхността на устройството веднага се образува слой кондензат, който предизвиква корозия, особено ако става въпрос за стоманени котли.

По-добре е да вземете устройство от чугун, което значително по-добре устоява на подобно въздействие.

Въпреки че горивото в пиролизните котли с продължително горене трябва да изгаря без остатък, на практика това не винаги се случва. Понякога пепелта се слепва, образувайки частици, които трудно се отстраняват с помощта на въздушен поток.

Ако в горивната камера се натрупа голямо количество такива остатъци, може да се наблюдава забележимо намаляване на топлоотдаването на агрегата. Затова котелът с горене отгоре все пак трябва периодично да се почиства.

Особеност на устройствата от този тип е, че при изгаряне на горивото може да се добавя още, без да се чака изгарянето на цялата закладка. Това е удобно, когато трябва да се отървете от горими битови отпадъци.

Съществуват и разновидности на котли с горене отгоре, които работят не само с дървесно гориво, но и с въглища. Сложни възли за автоматично управление в пиролизните котли от този тип липсват, поради което сериозни повреди се наблюдават изключително рядко.

Конструкцията на котела с горене отгоре позволява да се зарежда горивната камера само частично, ако е необходимо. В този случай обаче може да не е лесно да се запали горният слой на горивото. Самото гориво трябва да е изсушено, дърва от открита купчина не са подходящи за такъв котел.

Гориво от едри фракции също не трябва да се използва за този вид техника, т.е. дървата трябва задължително да се цепят на малки части.

Особености на експлоатация на газогенераторни котли

Ефективността на работата на пиролизния котел до голяма степен зависи от вида и качеството на горивото. Технически в горивната камера може да се зареди не само дървесина, но и въглища, и дори торф. Повечето съвременни модели котли са проектирани за използване на няколко вида гориво.

Дървесината изгаря приблизително за 5-6 часа, в зависимост от сорта. Колкото по-твърдо е дървото, толкова по-дълго гори.

Модерните модели пиролизни котли могат да работят с различни видове дървесно гориво: дърва, брикети, пелети, въглища, торф и др.

Около десет часа ще отнеме изгарянето на черни въглища, а същото количество кафяви въглища ще тлее за осем часа. На практика най-висока топлоотдача пиролизната техника демонстрира при зареждане със сухо дърво. Оптимални се считат дърва с влажност не повече от 20% и дължина около 45-65 см.

Ако нямате достъп до такова гориво, можете да използвате въглища или друго органично гориво: специални брикети от стърготини и пелети от дървесина, отпадъци от обработка на дърво, торф, материали с целулоза и др.

Преди започване на експлоатацията на котела трябва внимателно да се проучат препоръките на производителя относно горивото.

В котлите на пиролизно горене постъпването на въздух се регулира от обикновени механични шибъри. Липсата на сложна електроника осигурява висока отказоустойчивост на уреда.

Прекалено влажно гориво в такива устройства е недопустимо. При неговото изгаряне в горивната камера се образуват допълнителни водни пари, които способстват за образуването на такива странични продукти като катран и сажди.

Стените на котела се замърсяват, топлоотдаването намалява, с течение на времето котелът дори може да спре работа и да угасне.

Ако за котела с пиролизно горене се използват дърва с прекалено висока влажност, вътре в уреда ще възникнат условия за образуване на катран, който ще влоши топлоотдаването на устройството и може да доведе до повреди.

Ако в горивната камера е поставено сухо гориво и котелът е настроен правилно, пиролизният газ, получен в резултат на работата на устройството, ще дава пламък с жълто-бял цвят. Такова горене е съпроводено с нищожно отделяне на странични продукти от изгарянето на горивото.

Ако цветът на пламъка е различен, има смисъл да се провери качеството на горивото, както и настройките на уреда.

Пиролизните газове, смесени с въздух, горят с равномерен жълто-бял пламък. Ако цветът на пламъка се е променил, вероятно е необходимо да се проверят настройките на котела или качеството на горивото.

За разлика от обикновените устройства на твърдо гориво, преди зареждането на дърва в пиролизните котли, работещи на твърдо гориво, горивната камера трябва да се загрее.

За това се изпълняват следните стъпки:

1. Зареждат на дъното на горивната камера дребно сухо запалително гориво (хартия, трески и под.)
2. Подпалват го с помощта на факел от подобни материали.
3. Затварят вратичката на камерата на горене.
4. Вратичката на зареждащата камера оставят леко открехната.
5. Добавят порции запалително гориво, докато то изгаря.
6. Процесът се повтаря, докато на дъното не се образува слой от тлеещи въглища.

Към този момент горивната камера вече се е загрела приблизително до 500-800°C, създавайки условия за зареждане на основното гориво. Не трябва да се използва за запалване на подпалката бензин, керосин или каквито и да е други подобни течни вещества. Преди да се загрее горивната камера на котела с дълго горене, трябва да се уверите, че устройството е готово за експлоатация.

Характерна особеност на котлите с пиролизно горене – малкото количество пепел и зола, което улеснява процеса на почистване на устройството и неговата поддръжка.

За това се проверява наличието на тяга, херметичността на вратичките, изправността на заключващите механизми и регулационната апаратура, наличието на топлоносител в отоплителната система и т.н.

След това трябва да включите терморегулатора, за да се уверите, че към уреда постъпва напрежение. След това отварят шибъра на правата тяга и проветряват котела в продължение на 5-10 минути.

Обзор на популярни модели

Трябва да се разбере, че всеки пиролизен котел – е доста тежък агрегат, който не е предназначен за окачване на стена. Такива устройства могат да се използват както за отопление на малка къща, така и за просторни вили. Както и други отоплителни агрегати, котлите за продължително горене се различават по мощност.

При избора на котел за пиролизно горене трябва да се ориентирате по такива показатели като топлинна мощност на устройството, размери на камерата за зареждане, наличие на втори кръг и т.н.

По този показател обикновено се ориентират купувачите.

Сред популярните модели на такава техника могат да се споменат:

• Atmos (Украйна) – представени са от устройства, които могат да работят и на дърва, и на въглища, мощността варира в границите от 14 до 75 киловата.
• Attack (Словакия) – способни са да се справят с отоплението на площи до 950 кв. м, някои модели могат да продължат работа дори при прекъсвания на електрозахранването.
• Bosch (Германия) – висококачествена продукция на известна марка, мощността варира в границите 21-38 киловата.
• Buderus (Германия) е представена от сериите Elektromet и Logano, първата е добре позната в Европа като класически вариант на пиролизен котел, втората е по-модерни версии, предназначени за частни домове.
• Gefest (Украйна) – високомощни устройства с КПД до 95%.
• КТ-2Е (Русия) е специално разработен за големи жилищни помещения, мощността на агрегата е 95 киловата.
• Opop (Чехия) – относително евтини котли, надеждни и дълготрайни, мощност 25-45 киловата.
• Stropuva (производство на Литва или Украйна) с мощност от седем киловата напълно ще подхождат за малка къща, но в моделната гама са представени и по-мощни устройства.
• Viessmann (Германия) – идеален избор за частни домове, мощността започва от 12 киловата, прилагането на съвременни технологии позволява да се икономисва гориво.
• „Буран“ (Украйна) с мощност до 40 киловата е още един популярен вариант за собствениците на големи вили.
• „Логика“ (Полша) високомощни устройства на 20 киловата с лекота отопляват помещения с площ до 2 хил. кв. м, това е по-скоро котел за промишлени нужди: отопление на цехове, офиси, оранжерии и т.н.

При избора на пиролизен котел за частна къща трябва да се обърне внимание на модели с два кръга, за да не само да се отоплява жилището, но и да се осигури автономно горещо водоснабдяване.

Топлообменникът за ГВС бива от акумулационен или проточен тип. За последния вариант се използват модели котли с повишена топлинна мощност.

При желание да спестите средства, можете да опитате да направите пиролизен котел със собствените си ръце. Технологията на неговото сглобяване е описана в тази статия.

Изводи и полезно видео по темата

На това видео е изобразен принципът на работа на пиролизния котел:

Подробен преглед на работата на котела с горене отгоре можете да видите тук:

Пиролизните котли не са евтини, но напълно оправдават вложените в тях средства. При правилен монтаж и обслужване такива устройства ще осигурят на дома стабилна и евтина топлина.

Търсите пиролизен котел за отопление на дома? Или имате опит с експлоатацията на такива агрегати? Оставете, моля, коментари към статията и споделете впечатленията си от използването на пиролизните котли. Формата за обратна връзка се намира в долния блок.