Kotły grzewcze z pirolizą: zasada działania i rodzaje kotłów długopalnych

Mijają lata, nauka i technologia postępują do przodu, a paliwa stałe nadal cieszą się dużym zainteresowaniem.Spalanie drewna w tradycyjnym piecu czy piecu garnkowym nie jest zbyt efektywne, jednak kotły grzewcze z pirolizą zmieniły sytuację – urządzenia charakteryzują się dużą wydajnością i stosunkowo prostą obsługą.

Zgadzam się, są to dość istotne argumenty przy organizacji autonomicznego ogrzewania. Jeśli szukasz wydajnego kotła do swojego domu, to warto przyjrzeć się bliżej kotłom pirolitycznym.

Powiemy Ci, jak są zaprojektowane i działają jednostki o długim spalaniu, jakie są ich cechy techniczne i operacyjne, a także przedstawimy przegląd najczęściej ocenianych modeli producentów krajowych i zagranicznych.

Co to jest piroliza

Drewno opałowe jest prawdopodobnie pierwszym paliwem w historii ludzkości. Prawie każdy wie, jak szybko spalają się na świeżym powietrzu i że wydziela się niewiele ciepła. Ale sytuacja zmienia się radykalnie, jeśli zostaną stworzone inne warunki dla procesu spalania.

Tzw. spalanie pirolityczne odbywa się w zamkniętych komorach. Ładowane jest tam drewno opałowe lub inne paliwo stałe tego typu: pellet, trociny, odpady drzewne itp.

Paliwo zostaje rozpalone, a następnie zmniejsza się ilość powietrza wchodzącego do komory.

Jak wiadomo, podczas spalania zachodzą procesy utleniające, których jednym z głównych uczestników jest tlen zawarty w powietrzu. Jeśli tlenu jest mało, reakcja zwalnia i drewno pali się powoli, a właściwie w takich warunkach po prostu się tli. Powoduje to uwolnienie pewnej ilości energii cieplnej, popiołu i łatwopalnego gazu.

Na tym proces pirolizy się nie kończy.Gaz powstały w wyniku spalania paliwa pierwotnego miesza się z masami powietrza i również ulega spaleniu. Dzięki temu uwalnia znacznie więcej energii cieplnej niż przy pracy standardowych generatorów ciepła.

Dlatego kotły pirolityczne wykazują bardzo przyzwoitą sprawność w porównaniu do swoich czystych „bracia” na paliwo stałe, a także często dają możliwość znacznego zaoszczędzenia na kosztach ogrzewania.

Zaletą tego typu urządzeń grzewczych jest to, że zasada ich działania i konstrukcja jest stosunkowo prosta. Ilość powietrza wchodzącego do komór spalania jest kontrolowana za pomocą konwencjonalnego tłumika mechanicznego. Prosta konstrukcja zapewnia niezawodność urządzenia, awarie kotłów pirolitycznych nie zdarzają się często.

Schemat ten wyraźnie pokazuje wszystkie etapy procesu spalania pirolitycznego. Temperatura wewnątrz urządzenia może osiągnąć 1200°C (+)

Kolejnym „plusem” kotłów pirolitycznych jest długi okres spalania. Pełne załadowanie urządzenia paliwem pozwala nie zakłócać procesu przez kilka godzin, czasem dłużej niż jeden dzień, tj. nie ma potrzeby ciągłego dodawania drewna do paleniska, jak ma to miejsce w przypadku otwartego spalania.

Nie oznacza to oczywiście, że kocioł pirolityczny można pozostawić bez nadzoru. Podobnie jak w przypadku innych urządzeń grzewczych, obowiązują surowe przepisy bezpieczeństwa.

Warto pamiętać, że kocioł pirolityczny nie jest wszystkożerny – wilgotność paliwa powinna być niska. W przeciwnym razie część cennej energii cieplnej zostanie wydana nie na ogrzewanie chłodziwa, ale na suszenie paliwa.

Kotły spalające pirolizę, zwłaszcza te wykonane z żeliwa, mają znaczną masę fizyczną, dlatego zawsze są reprezentowane tylko przez modele podłogowe

Przy zastosowaniu spalania pirolitycznego paliwo spala się prawie całkowicie, urządzenie będzie musiało być czyszczone znacznie rzadziej niż przy pracy tradycyjnego kotła na paliwo stałe. Drobny popiół uzyskany po oczyszczeniu wykorzystuje się jako nawóz. Spalanie paliwa w takich kotłach odbywa się od góry do dołu.

Dlatego możliwości naturalnej cyrkulacji powietrza w palenisku są zauważalnie ograniczone. Zastosowanie wymuszonego nadmuchu powietrza za pomocą wentylatora znacznie poprawia sprawność urządzenia, ale jednocześnie uniezależnia kocioł energetycznie, gdyż wentylator do pracy potrzebuje energii elektrycznej.

Projekt i działanie kotła pirolitycznego

Palenisko kotła pirolitycznego jest podzielone na dwie sekcje. W pierwszym spala się drewno opałowe, w drugim wtórne spalanie mieszaniny gazów pirolitycznych i powietrza. Pierwsza komora oddzielona jest od drugiej rusztem, na którym umieszczane jest paliwo.

Powietrze jest zwykle tłoczone przez mały wentylator. Chociaż w małych modelach czasami do wytworzenia ciągu stosuje się wyciąg dymowy.

Schemat ten przedstawia budowę kotła do pirolizy ze spalaniem dolnym. Drewno opałowe pali się powoli, z niewielką ilością tlenu i wydziela łatwopalny gaz (+)

Obecność wymuszonej wentylacji można uznać za główną różnicę między kotłem do pirolizy a klasycznym modelem na paliwo stałe. Korpus urządzenia składa się z dwóch części włożonych w siebie. Przestrzeń pomiędzy ściankami wypełniona jest czynnikiem chłodzącym, którego rolę tradycyjnie pełni woda.

Najpierw ładowane jest paliwo do pierwszej komory paleniska kotła pirolitycznego, następnie włączany jest wentylator i zapalane jest paliwo.Powstałe gazy palne przedostają się do drugiej komory, mieszają się z powietrzem i spalają.

Temperatura spalania może osiągnąć 1200°C. Woda w zewnętrznym wymienniku ciepła jest podgrzewana i krąży w systemie grzewczym domu. Pozostałości produktów spalania usuwane są przez komin.

Urządzeniom wykorzystującym zasadę spalania pirolitycznego można zarzucić stosunkowo wysoką cenę. Konwencjonalny kocioł na paliwo stałe kosztuje znacznie mniej. Ale w kotłach o długim spalaniu drewno spala się prawie całkowicie, czego nie można powiedzieć o klasycznym kotle.

Drewno opałowe do kotła pirolitycznego ma określone wymagania dotyczące wielkości i wilgotności. Szczegółowe informacje można znaleźć w instrukcjach producenta

Wybierając kocioł do pirolizy, należy pamiętać, że niedrogie modele o małej mocy są zwykle przeznaczone wyłącznie na drewno opałowe. Drogie modyfikacje mogą działać na różnych rodzaje paliwa.

Co więcej, będziesz musiał maksymalnie załadować paliwo do urządzenia, zmniejszenie obciążenia prowadzi do zwiększonego tworzenia się popiołu i sadzy, a także negatywnie wpływa na działanie urządzenia jako całości.

Topowe kotły spalinowe

Jedną z opcji urządzenia do pirolizy jest kocioł górnego spalania. Zasada działania tych dwóch jednostek jest bardzo podobna.

W ten sam sposób do paleniska ładuje się dużą ilość paliwa stałego o niskiej wilgotności, wtłacza powietrze i pozwala, aby paliwo tliło się przy zmniejszonej ilości tlenu. Zawór regulujący przepływ tlenu instaluje się w żądanym położeniu.

Schemat kotła górnego spalania. Palenisko takiego kotła ma solidne dno, cząsteczki produktów spalania są usuwane przez komin (+)

Ale kotły długopalne nie mają ani popielnika, ani rusztu.Dno stanowi pusta metalowa płytka. Kotły takie są zaprojektowane tak, aby drewno spalało się całkowicie, a niewielka ilość popiołu pozostałego w palenisku została wydmuchana wraz z powietrzem.

Urządzenia tego typu charakteryzują się dużą wydajnością i pracują także w temperaturach powyżej 1000°C.

Główną cechą takich urządzeń jest to, że naprawdę zapewniają długą żywotność przy pełnym obciążeniu. Komora paliwowa w takich urządzeniach jest zwykle wykonana w kształcie cylindra.

Paliwo ładuje się do niego od góry, a powietrze niezbędne do spalania pompuje się od góry, pośrodku.

W kotłach z górnym spalaniem urządzenie nadmuchowe jest elementem ruchomym, który w miarę spalania drewna przesuwa się w dół.

Zapewnia to powolne tlenie wierzchniej warstwy paliwa. Paliwo stopniowo się pali, jego poziom w palenisku maleje. Jednocześnie zmienia się położenie urządzenia dostarczającego powietrze do paleniska, element ten w takich modelach jest ruchomy i praktycznie leży na wierzchniej warstwie drewna opałowego.

Drugi etap spalania odbywa się w górnej części paleniska, która jest oddzielona od dolnej komory grubą metalową tarczą. Gorące gazy pirolityczne powstające w wyniku spalania paliwa poniżej rozszerzają się i przemieszczają do góry.

Tutaj mieszają się z powietrzem i spalają, dodatkowo przekazując znaczną część energii cieplnej do wymiennika ciepła.

Belka utrzymująca tarczę dzielącą komorę spalania na dwie części, podobnie jak ta tarcza, podczas pracy kotła spalania górnego, jest stale pod wpływem wysokiej temperatury. Z biegiem czasu elementy te wypalają się i będą musiały być okresowo wymieniane.

Miernik ciągu instaluje się zwykle na wylocie drugiej części komory paliwowej.Jest to automatyczne urządzenie, które określa temperaturę płynu chłodzącego i w zależności od otrzymanych danych reguluje intensywność ruchu gazu palnego. Chroni urządzenie przed ewentualnym przegrzaniem.

Warto zaznaczyć, że zewnętrzny wymiennik ciepła w takich kotłach reaguje na zmiany prędkości obiegu cieczy w wymienniku ciepła, tj. na wahania temperatury. Na powierzchni urządzenia natychmiast tworzy się warstwa kondensatu, która powoduje korozję, zwłaszcza w przypadku kotłów stalowych.

Lepiej jest wziąć urządzenie wykonane z żeliwa, które znacznie lepiej wytrzymuje takie efekty.

Choć paliwo w kotłach pirolitycznych o długim spalaniu powinno palić się bez pozostałości, w praktyce nie zawsze tak jest. Czasami popiół zbryla się, tworząc cząsteczki trudne do usunięcia strumieniem powietrza.

Jeżeli w palenisku zgromadzi się duża ilość takich pozostałości, można zaobserwować zauważalny spadek mocy cieplnej urządzenia. Dlatego kocioł górnego spalania powinien być nadal okresowo czyszczony.

Cechą charakterystyczną urządzeń tego typu jest to, że w miarę spalania paliwa można je ponownie załadować bez czekania na spalenie całego ładunku paliwa. Jest to wygodne, gdy trzeba pozbyć się łatwopalnych odpadów domowych.

Istnieją również odmiany kotłów opalanych od góry, które działają nie tylko na paliwie drzewnym, ale także na węglu. W tego typu kotłach pirolitycznych nie ma skomplikowanych automatów sterujących, dlatego poważne awarie zdarzają się niezwykle rzadko.

Konstrukcja kotła z górnym spalaniem umożliwia, w razie potrzeby, jedynie częściowe doładowanie paleniska. Jednak w tym przypadku rozpalenie wierzchniej warstwy paliwa może nie być łatwe.Samo paliwo musi zostać wysuszone, drewno opałowe z otwartego stosu drewna nie nadaje się do takiego kotła.

Do tego typu urządzeń nie należy stosować również paliw o dużych frakcjach, tj. Drewno będzie musiało zostać posiekane na małe kawałki.

Cechy działania kotłów generatorów gazu

Sprawność eksploatacyjna kotła pirolitycznego zależy w dużej mierze od rodzaju i jakości paliwa. Technicznie rzecz biorąc, do paleniska można załadować nie tylko drewno, ale także węgiel, a nawet torf, większość nowoczesnych modeli kotłów jest zaprojektowana do stosowania kilku rodzajów paliwa.

Drewno spala się w ciągu około 5-6 godzin, w zależności od gatunku. Im twardsze drewno, tym dłużej się pali.

Nowoczesne modele kotłów spalających pirolizę mogą pracować na różnych rodzajach paliwa drzewnego: drewnie opałowym, brykietach, pelletach, węglu, torfie itp.

Spalanie węgla kamiennego zajmie około dziesięciu godzin, a ta sama ilość węgla brunatnego będzie się tlić przez osiem godzin. W praktyce technologia pirolizy wykazuje najwyższy współczynnik przenikania ciepła przy obciążeniu suchym drewnem. Za optymalne uważa się drewno opałowe o wilgotności nie większej niż 20% i długości około 45-65 cm.

Jeżeli nie ma dostępu do takiego paliwa, można zastosować węgiel lub inne paliwo organiczne: specjalne brykiety z trocin i pelety drzewne, odpady powstałe z obróbki drewna, torf, materiały zawierające celulozę itp.

Przed przystąpieniem do eksploatacji kotła należy dokładnie zapoznać się z zaleceniami producenta urządzenia dotyczącymi paliwa.

W kotłach spalających pirolizę dopływ powietrza jest regulowany za pomocą konwencjonalnych zaworów mechanicznych. Brak skomplikowanej elektroniki zapewnia wysoką odporność urządzenia na uszkodzenia

Zbyt mokre paliwo w takich urządzeniach jest niedopuszczalne.Podczas spalania w palenisku wytwarza się dodatkowa para wodna, która przyczynia się do powstawania produktów ubocznych, takich jak smoła i sadza.

Ściany kotła ulegają zabrudzeniu, zmniejsza się przenikanie ciepła, a z biegiem czasu kocioł może nawet przestać działać i zgasnąć.

Jeśli do kotła spalającego pirolizę użyjesz drewna o zbyt dużej wilgotności, wewnątrz urządzenia powstaną warunki do tworzenia się smoły, co pogorszy przenoszenie ciepła przez urządzenie i może prowadzić do awarii

Jeżeli do paleniska zostanie włożone suche paliwo, a kocioł zostanie prawidłowo skonfigurowany, powstający w wyniku pracy urządzenia gaz pirolityczny będzie wytwarzał żółto-biały płomień. Spalaniu takiemu towarzyszy niewielka emisja produktów ubocznych spalania paliw.

Jeśli kolor płomienia jest inny, warto sprawdzić jakość paliwa, a także ustawienia urządzenia.

Gazy pirolityczne zmieszane z powietrzem palą się równomiernym, żółto-białym płomieniem. Jeżeli zmieniła się barwa płomienia, konieczne może być sprawdzenie ustawień kotła lub jakości paliwa

W przeciwieństwie do konwencjonalnych urządzeń na paliwo stałe, przed załadowaniem drewna opałowego do kotłów pirolitycznych zasilanych paliwem stałym, palenisko należy rozgrzać.

Aby to zrobić, wykonaj następujące kroki:

1. Załaduj małą suchą rozpałkę (papier, zrębki itp.) na dno paleniska.
2. Podpalili go za pomocą pochodni wykonanej z podobnych materiałów.
3. Zamknąć drzwi komory spalania.
4. Drzwi komory załadunkowej pozostają lekko otwarte.
5. W miarę spalania dodawaj porcje podpałki.
6. Proces powtarza się, aż na dnie utworzy się warstwa tlących się węgli.

W tym momencie palenisko rozgrzało się już do około 500-800°C, stwarzając warunki do załadunku głównego paliwa. Do rozpalania rozpałki nie używaj benzyny, nafty ani innych podobnych substancji płynnych.Przed rozgrzaniem paleniska kotła długo palącego się należy upewnić się, że urządzenie jest gotowe do użycia.

Cechą charakterystyczną kotłów spalających pirolizę jest niewielka ilość popiołu i popiołu, co ułatwia proces czyszczenia urządzenia i jego konserwację

Aby to zrobić, sprawdź obecność przeciągu, szczelność drzwi, sprawność mechanizmów blokujących i urządzeń sterujących, obecność płyn chłodzący w systemie grzewczym i tak dalej.

Następnie należy włączyć termostat, aby upewnić się, że do urządzenia dochodzi napięcie. Następnie należy otworzyć klapę ciągu bezpośredniego i przewietrzać kocioł przez 5-10 minut.

Przegląd popularnych modeli

Należy rozumieć, że każdy kocioł do pirolizy jest dość ciężkim urządzeniem, które nie jest przeznaczone do zawieszania na ścianie. Urządzenia takie można wykorzystać zarówno do ogrzewania małego domu, jak i przestronnych domków letniskowych. Podobnie jak inne urządzenia grzewcze, długo palące się kotły różnią się mocą.

Wybierając kocioł do spalania pirolizy, należy skupić się na takich wskaźnikach, jak moc cieplna urządzenia, wielkość komory załadowczej, obecność obwodu wtórnego itp.

Kupujący zwykle skupiają się na tym wskaźniku.

Wśród popularnych modeli tego typu sprzętu warto wymienić:

• Atmos (Ukraina) - są reprezentowane przez urządzenia, które mogą pracować zarówno na drewnie, jak i na węglu, moc waha się od 14 do 75 kilowatów.
• Atak (Słowacja) - możliwość ogrzewania powierzchni do 950 mkw. m, niektóre modele są w stanie kontynuować pracę nawet podczas przerw w dostawie prądu.
• Boscha (Niemcy) - produkty wysokiej jakości znanej marki, moc waha się w granicach 21-38 kilowatów.
• Buderusa (Niemcy) reprezentowane przez władców Elektromet I Logano, pierwszy jest dobrze znany w Europie jako klasyczna wersja kotła pirolitycznego, drugi to bardziej nowoczesne wersje przeznaczone do domów prywatnych.
• Gefest (Ukraina) - urządzenia dużej mocy o sprawności do 95%.
• KT-2E (Rosja) jest specjalnie zaprojektowany dla dużych lokali mieszkalnych, moc urządzenia wynosi 95 kilowatów.
• Opop (Czechy) - stosunkowo niedrogie kotły, niezawodne i trwałe, moc 25-45 kilowatów.
• Stropuva (wyprodukowane na Litwie lub Ukrainie) o mocy siedmiu kilowatów lub większej są odpowiednie dla małego domu, ale gama modeli obejmuje również urządzenia o większej mocy.
• Viessmanna (Niemcy) - idealny wybór dla prywatnych gospodarstw domowych, moc zaczyna się od 12 kilowatów, zastosowanie nowoczesnych technologii pozwala zaoszczędzić paliwo.
• „Buran” (Ukraina) o mocy do 40 kilowatów to kolejna popularna opcja dla właścicieli dużych domków.
• „Logika” (Polska) urządzenia dużej mocy o mocy 20 kilowatów z łatwością ogrzeją pomieszczenia o powierzchni do 2 tysięcy metrów kwadratowych. m, to raczej kocioł na potrzeby przemysłowe: warsztaty grzewcze, biura, szklarnie itp.

Wybierając kocioł pirolityczny do domu prywatnego, należy zwrócić uwagę na modele z dwoma obwodami, aby nie tylko ogrzać dom, ale także zapewnić mu autonomiczne zaopatrzenie w ciepłą wodę.

Wymiennik ciepła do dostarczania ciepłej wody może być typu akumulacyjnego lub przepływowego. W przypadku tej drugiej opcji stosuje się modele kotłów o zwiększonej mocy cieplnej.

Jeśli chcesz zaoszczędzić pieniądze, możesz spróbować zrobić kocioł do pirolizy własnymi rękami. Technologia jego montażu została opisana w Ten artykuł.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Ten film wyraźnie pokazuje zasadę działania kotła pirolitycznego:

Szczegółowy opis działania kotła górnego spalania znajdziesz tutaj:

Kotły pirolityczne nie są tanie, jednak w pełni warto zainwestować w ich zakup. Odpowiednio zainstalowane i konserwowane urządzenia takie zapewnią Twojemu domowi stabilne i niedrogie ciepło.

Szukasz kotła pirolitycznego do ogrzewania swojego domu? A może macie doświadczenie w obsłudze takich jednostek? Prosimy o pozostawienie komentarza pod artykułem i podzielenie się wrażeniami z użytkowania kotłów pirolitycznych. Formularz opinii znajduje się w dolnym bloku.