На чем основана работа пиролизного котла
В основе работы любого газогенераторного или, по другому, пиролизного котла лежит явление так называемого пиролиза или сжигания твердого топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. В таких условиях происходит не обычный процесс горения, а разложение (тление) сухой древесины или другого вида твердого топлива с выделением горючего пиролизного газа, который в дальнейшем используется для получения тепловой энергии и нагрева жидкого теплоносителя в теплообменнике.
Пиролизный котел
Для того, чтобы принцип работы пиролизного котла, был более понятен, рассмотрим его устройство и схему функционирования основных его узлов.
Принцип работы и основные элементы конструкции пиролизного котла
Основой конструкции таких генераторов тепловой энергии служат две камеры (см. рис). Первая (данном случае — верхняя) имеет большой объем и служит для загрузки топлива, его поджигания, подсушивания, а также, пиролизного сжигания с выделением древесного газа. Для обеспечения этого процесса в нее подается ограниченное количество первичного воздуха. При первоначальном розжиге дроссель (заслонка) дымовой трубы открывается и дымовые газы выходят в нее напрямую, как в обычном твердотопливном котле. После того, как топливо загорится, дроссельную заслонку закрывают и агрегат начинает работать в газогенераторном режиме.
Вторая камера (нижняя) имеет меньший объем и служит для сжигания пиролизного газа, который подается в нее из верхней камеры, с помощью форсунки, расположенной в разделяющем их перекрытии из огнеупорного материала. По каналам в том же огнеупорном перекрытии к форсунке принудительно подается вторичный воздух, который обеспечивает полное сжигание пиролизного газа в нижней камере. С помощью изменения объема подачи воздуха можно регулировать работу котла: скорость сжигания топлива и температуру нагрева теплоносителя.
При работе пиролизных котлов, в большинстве их моделей, пламя из форсунки направлено вниз. Горячие газы проходят через теплообменник водяной рубашки, отдают ему свою тепловую энергию и выходят через дымовую трубу.
Хотя в настоящее время, существуют модели, которые могут отличаться формой и устройством, расположением и конструкцией камер сжигания, способом подачи первичного и вторичного воздуха и другими особенностями. Но принцип их работы остается одним и тем же: твердое топливо сжигается в таких условиях, что из него выделяется горючий газ, который потом сжигается в отдельной камере с выделением большого количества тепла.
Преимущества и недостатки
Газогенераторные или котлы с пиролизным сжиганием твердого топлива имеют следующие преимущества:
- имеют более высокий КПД (до 85%) по сравнению с обычными твердотопливными агрегатами;
- возможность более эффективного управления мощностью их работы;
- в процессе горения выделяемый пиролизный газ взаимодействует с активным углеродом и поэтому в дымовых газах, на выходе из котла, содержится минимальное количество вредных примесей, то есть, они практически состоят из смеси водяного пара и углекислого газа (причем последнего содержится почти в три раза меньше, чем в дымовых газах обычных твердотопливных котлов);
- образуется минимальное количество сажи и золы, что позволяет реже производить их чистку, а, следовательно, меньше хлопот во время их эксплуатации;
- возможность более длительной работы на одной закладке топлива.
Из недостатков можно отметить следующие:
- более высокая стоимость твердотопливных газогенераторных (пиролизных) котлов по сравнению с традиционными;
- зависимость от электроэнергии (она необходима для принудительной подачи воздуха с помощью вентилятора и питания блока управления, хотя существуют конструкции и без них);
- для эффективности их работы, желательно, чтобы дрова были сухими (влажность древесины не превышала бы 20%).
Хотя, если судить объективно, то последние два недостатка, характерны не только для пиролизных котлов. В настоящее время, и твердотопливные агрегаты с обычным сжиганием топлива часто снабжаются принудительной подачей воздуха или автоматикой для регулирования процесса горения и, поэтому, также могут быть зависимыми от наличия электроэнергии.
Кроме того, большинство современных систем отопления устраивается с принудительной или комбинированной циркуляцией теплоносителя и поэтому, нуждаются в электроэнергии для работы циркуляционных насосов, независимо от вида применяемого котла.
То же относится и к повышенной влажности топлива. Она одинаково оказывает негативное влияние на условия его сжигания в любых видах твердотопливных котлов или печей, так как требует больше времени и энергии для его подсушивания.
Видео по теме: Принцип работы пиролизного котла с верхним расположением камеры дожига (сжигания древесного газа).
