зміст
Піролізний або так званий газогенераторний котел – нагрівальне обладнання, яке працює на твердих видах палива. Твердопаливний піролізний котел характеризується високим ККД і ефективністю, час роботи теплового агрегату на одній закладці палива може досягати від 10 годин до двох діб. Газогенераторні установки можуть бути використані для опалення як житлових будинків, так і промислових споруд.
Пристрій і принцип роботи піролізного котла ↑
Газогенераторний теплової агрегат має досить складну конструкцію, пристрій піролізного котла включає безліч вузлів і деталей, головною відмінною рисою пірокотла від традиційного твердопаливного апарату – топка, що складається з двох камер.
Особливості конструкції ↑
- камера завантаження або камера піролізу;
- камера згоряння;
- дросельна заслінка (шибер);
- решітка;
- канали подачі повітря (первинний і вторинний);
- водний теплообмінник;
- димохід.
Як згадувалося вище, топка газогенераторного агрегату складається з двох камер, розташованих одна над іншою і розділених між собою гратами. Топка піролізного котла, як правило, виготовлена з легованої жароміцної сталі. Колосники з чавуну, сталі або вогнетривкої кераміки. За допомогою первинного каналу подачі кисню відбувається транспортування зовнішнього повітря в камеру піролізу, другий канал забезпечує подачу повітря в камеру спалювання. Водний теплообмінник піролізного котла або так звана «водяна сорочка» призначена для нагріву рідкого теплоносія опалювальної системи. У конструкціях пірокотлов використовують трубчасті або ж пластинчасті теплообмінники. Через димохід відбувається відведення відпрацьованих продуктів горіння в атмосферу.
Конструкція газогенераторного котла передбачає можливість регулювання потужності опалювального агрегату в діапазоні від 30 до 100%. Як регулюючого елемента виступає заслінка, розташована в задній частині теплового агрегату. Залежно від заданої температури теплоносія на виході регулятор в автоматичному режимі відкриває або закриває заслінку.
Види піролізних котлів ↑
Залежно від конструктивного виконання пірокотли поділяють на агрегати з природною тягою і примусовим надувом. Головним достоїнством піролізного котла з природною тягою є незалежність агрегату від електрики. До недоліків можна віднести підвищені вимоги до димових каналів. Пірокотли з природною тягою оснащуються димоходами висотою не менше 5 м. Тяга димоходу повинна забезпечити розрідження повітря в топці в діапазоні від 16 до 20 Па, тяги повинно вистачити на подолання сили опору газоповітряного тракту котла та димового каналу.
Конструкція пірокотла з примусовим надувом передбачає використання вентилятора. Подача повітря в камеру газифікації і згоряння може забезпечуватися трьома способами:
- нагнітальний вентилятор монтується на передній стінці котла;
- вентилятор (димосос) встановлюється на димарі;
- обладнання монтується і на виході, і при вході в газоповітряний тракт.
Від типу конструкції піролізного котла залежить і місце розташування камер газифікації і згоряння. В агрегатах з природною тягою димоходу камера допалювання розташовується над камерою газифікації, таким чином, потік повітря відбувається в напрямку від низу до верху. В апаратах з штучної тягою, навпаки, топкова камера знаходиться над камерою спалювання, рух повітря зверху вниз.
Переваги та недоліки ↑
До переваг піролізного теплового агрегату відносять:
- ККД до 90%;
- економію палива;
- екологічність;
- зручність в обслуговуванні;
- мінімальна кількість золи, відсутність сажі.
Ще одним вагомим перевагою газогенераторних котлів є їх сумісність з будь-якими система опалення.
Мінусами є:
- висока вартість;
- складна конструкція;
- громіздкість;
- підвищені вимоги до палива щодо вологості;
- необхідність підключення до електрики (відносяться до моделей котлів з примусовою подачею повітря).
Функціонування котла з піролізного горінням ↑
Принцип роботи піролізного котла грунтується на термічному розкладанні твердого палива на хімічні складові:
- вуглець;
- піролізний газ.
Процес генерації пального піролізного газу з деревини та інших видів твердого палива можливий при високих температурах, що знаходяться в діапазоні 200-8000, в умовах дефіциту кисню і подальшого допалювання газу, що виділився, який змішується з вторинним розігрітим повітрям в камері допалювання. При процесі піролізного спалювання димові гази на виході з котла головним чином містять вуглекислий газ і водяну пару, кількість шкідливих домішок зведено до мінімуму.
Режими роботи газогенераторного котла ↑
Все піролізні котли передбачають роботу в трьох режимах:
- режим розпалювання. При цьому режимі роботи пірокотла дросельна заслінка максимально відкрита, відведення димових газів здійснюється прямо в димовентканал;
- робочий режим – шибер повністю закритий, в камері проходить процес піролізу. Подача повітря в залежності від моделі котла забезпечується природним або примусовим шляхом;
- режим дозавантаження – процес розкладання твердого палива під впливом температур триває, дросельна заслінка відкрита, виконується довантаження палива.
Довантаження палива слід проводити в швидкому темпі, щоб уникнути наповнення повітря чадним газом і теплових втрат.
Схема роботи пірокотла ↑
Схема піролізного котла полягає в послідовності наступних процесів:
- завантаження палива в топку котла, розпал;
- після того як паливо розгорілося, заслінка прикривається, процес горіння поступово переходить в стадію тління;
- по первинному каналу в камеру завантаження подається зовнішнє повітря, частина якого використовується на підтримку процесу тління і досягнення необхідної температури газифікації;
- піролізні гази через колосникові грати надходять в камеру згоряння;
- для забезпечення процесу горіння піролізних газів в камеру допалювання по вторинному каналу подається повітря;
- летючі продукти згоряють, виділяючи певну кількість тепла, частина якого спрямовується під колосникові грати і використовується для підтримки піролізу, друга безпосередньо йде на нагрів котла;
- відпрацьовані продукти горіння проходять через водний теплообмінник і виводяться в димову трубу;
- підтримання оптимальної температури згоряння підтримується системою терморегулювання.
Додаткову інформацію про роботу піролізного котла можна почерпнути з відео
Установка піролізного котла ↑
Для забезпечення безпечної роботи теплового обладнання повинні бути дотримані основні правила:
- піролізний котел встановлюється в окремому приміщенні;
- відстань від теплового пункту до стіни не менше 200 мм;
- переріз вентиляційного каналу в котельні не повинно бути менше ніж 100 см2.
Паливо для піролізного котла ↑
У газогенераторних апаратах як паливо можуть бути використані наступні матеріали: деревина; бурий і чорний вугілля; паливні брикети; торф; відходи деревообробки.
Від якості і виду палива безпосередньо залежить коефіцієнт корисної дії теплової установки, час автономної роботи на одній завантаження, термін експлуатації теплового агрегату. Так, час згоряння деревини в піролізному котлі в залежності від виду і твердості матеріалу становить близько 6 годин. Час згоряння бурого вугілля – 8 годин, чорного близько 10 годин.
Проведені дослідження показали, що найбільш раціональним видом палива для пірокотлов, є суха деревина, вологість якої не перевищує 20%. Незважаючи на те що час спалювання у деревини менше ніж у вугілля, однак кількість виробленого піролізного газу в рази більше. Експерти стверджують, що деревина не тільки підвищує ККД піролізного котла, але і збільшує термін його експлуатації.
Вологість деревини безпосередньо пов’язана з кількістю тепла, що виділяється, так кілограм деревини з вологістю 20% має тепловіддачу 4 кВт / год, коли така кількість дров з вологістю 50% – 2 кВт / год. Камера завантаження газогенераторного твердопаливного котла передбачає використання деревини діаметром від 10 до 250 мм і довжиною від 40 до 65 см.
