Apkure ar cietā kurināmā apkures katlu

Īsumā par pirolīzes sadedzināšanu

Pirolīzes process ir lēna oglekļa degvielu sadalīšanās, kas notiek augstas temperatūras ietekmē ar skābekļa trūkumu. Degošo gāzi vai šķidro degvielu iegūst pie izejas, atkarībā no izejvielām un ķīmiskās reakcijas apstākļiem.

Pirolīzes apkures katli ražo un sadedzina tieši gāzi, tāpēc otrais nosaukums - gāzi ģenerējoša vai gazificējoša. Sākotnējās izejvielas - sausa malka, ogles, degvielas briketes.

Gāzes ģeneratora rūpnīcas shēma, kas ražo degvielu iekšdedzes motoram

Atsauce. Pirolīzes sadedzināšanai tiek izmantoti dažādi cietie kurināmie, kas satur ogļūdeņražu savienojumus. Kā piemēru var minēt šķidrā kurināmā ražošanu no vecām automašīnu riepām vai atkritumu sadedzināšanu rūpnieciskās ar gāzi darbināmās krāsnīs.

Kā notiek koksnes pirolīze:

1. Zināms daudzums sasmalcinātas koksnes vai zāģu skaidas tiek ielādēts slēgtā tvertnē (reaktorā).
2. Metāla trauks tiek apsildīts no ārpuses līdz 500 ... 900 ° C, gaiss tiek piegādāts caur tuyeres (pūšanas caurumiem) ierobežoti.
3. Koks sagremojas un sadalās tā sastāvdaļās - ūdeņradis, metāns, oglekļa monoksīds, ūdens tvaiki, oglekļa dioksīds. Reakcijas beigās apakšā paliek nedaudz pelnu.
4. Iegūtais gāzes maisījums tiek atdzesēts, notīrīts un pēc tam iesūknēts cilindros turpmākai lietošanai.

Pirms iekraušanas gāzes ģeneratorā koksne tiek žāvēta. Pretējā gadījumā apkures enerģija tiks iztērēta ūdens iztvaikošanai, pirolīzes reakcija ievērojami palēnināsies, un pie izejas mēs iegūsim ķekaru ūdens tvaiku.

Ņemiet vērā, ka jebkuram cietā kurināmā sadedzināšanas procesam tiek pievienota koksnes gāze, pat ugunsgrēkā (skat. Fotoattēlu). Pirolīze ir sīkāk aprakstīta mūsu citā publikācijā.

Ilgi degoši cietā kurināmā pirolīzes gāzes katli

Šādu katlu darbība ir balstīta uz degvielas gazifikāciju. Šāda katla krāsns ir sadalīta 2 pusēs horizontāli. Augšējā puse, kas ir arī degvielas ielādes kamera, koksne nedeg, bet smird. Piedzīvojot augstas temperatūras iedarbību, malka izstaro dažādas viegli uzliesmojošas vielas, kas kļūst par katla galveno degvielu, degot otrajā kamerā, kas atrodas zemāk.

Aprakstītais katlu darbības princips ievērojami palielina šādu paraugu efektivitāti, šajā gadījumā mēs varam runāt par 85 vai pat 90%. Arī degvielas degšanas laiks ievērojami palielinās, sasniedzot līdz 12 stundām. Fakts ir tāds, ka apskatāmajos katlos degvielas tiešās sadedzināšanas process notiek tikai apakšējā kamerā.

Augšējā, iekraušanas kamerā, malka tikai gruzd, izdalot degošas vielas. Pēc tam degošās vielas sajauc ar gaisu un caur īpašu sprauslu tiek nosūtītas uz otro, apakšējo kameru, kur tās kļūst par galvenā katla degvielu. Degot no malkas izdalītā gaisa un gāzu maisījumam, ir iespējams sasniegt pietiekami augstu temperatūru, tāpēc apakšējā kamera, kurā notiek sadegšanas process, tiek apvilkta ar īpašu karstumizturīgu apdari.

Apsveramajos katlos esošā degviela gandrīz pilnībā izdeg, kas ļauj arī runāt par katla efektivitāti. Turklāt tā tehnisko īpašību dēļ katls darbības laikā neveido kvēpus un pelnus. Lai pirolīzes katls pilnībā izpildītu savas funkcijas, ierīcē ir nepieciešams pilnībā iesūknēt gaisu.

Attiecīgie katli ir sarežģītas un dārgas iekārtas. Vairumā gadījumu šādu katlu konstrukcijā ietilpst:

• Dūmu nosūcēji;
• Elektroniskās ierīces katla darba procesa kontrolei un efektīvai tā kontrolei.

Svarīgs nosacījums pirolīzes katla pareizai darbībai ir degvielas mitruma līmenis. Koksnes mitruma saturs, kas tiks ievietots šādā katlā, nedrīkst pārsniegt 25%. Prakse rāda, ka malkā, kas tiek uzglabāta malcē, ar šādu mitruma procentu var lepoties tikai 24 mēnešus pēc uzglabāšanas sākuma. Katls ir izvēlīgs arī attiecībā uz degvielas lielumu: malkas biezums, ko gatavo dēšanai šādā katlā, nedrīkst būt mazāks par 100 milimetriem. Minimālā katla jauda, ​​ko var uzskatīt par kontrolējamu, ir 50%, gadījumos, kad katla jauda nokrītas zem norādītās vērtības, ierīces darbība kļūst nestabila. Tas liek domāt, ka katls ir labi pielāgots darbam aukstajos gada periodos, tomēr tas ir pilnīgi nederīgs efektīvai darbībai ārpus sezonas.

Tādu ražotāju kā VERNER un ATMOS pirolīzes katli lepojas ar izcilām lietotāju atsauksmēm, kuri ir praktiski izmantojuši šo tehniku.

Darbības noteikumi

Lai panāktu labu siltuma pārnesi no gāzes ģeneratora sildītāja ar minimālu degvielas patēriņu, ražotāji iesaka ievērot šādus noteikumus:

• izmantojiet tikai sausu koksni, pieļaujamais mitruma saturs 12 ... 20%;
• uzstādot katlu un veicot cauruļvadu, obligāti jāizmanto trīsceļu sajaukšanas vārsts vai sarežģīta ierīce Laddomat-21, lai uzturētu atgriešanās temperatūru 65 ° C temperatūrā;
• apkures līdzekļa darba temperatūra pie padeves - 80 ... 90 ° C;
• siltuma ģeneratoram jādarbojas ar jaudu, kas ir tuvu maksimālajam; ierīci nav iespējams ilgstoši darbināt zemas produktivitātes režīmā (mazāk nekā 50%);
• ir ļoti ieteicams noslīcināt ar lieliem baļķiem, bet ne ar apaļiem baļķiem;
• kopā ar pirolīzes katliem ir ļoti ieteicams izmantot bufera tvertni, kas uzkrās lieko siltumenerģiju;
• prasība par siltuma akumulatora minimālo tilpumu ir 25 litri uz katru kilovatu sildītāja jaudas.

Paskaidrojums. Ja katla tvertnē nonāk auksts dzesēšanas šķidrums, kura temperatūra ir zemāka par 65 grādiem, tad degvielas gazifikācijas procesā primārajā kamerā veidojas kondensāts un darva. Lasiet vairāk par pareizo cauruļvadu atsevišķā TT katlu pievienošanas rokasgrāmatā.

Apkures aģenta padevi katlā regulē ar trīsceļu vārstu. Pēc bufera tvertnes tiek uzstādīta vēl viena sajaukšanas vienība, lai pazeminātu ūdens temperatūru
Bufera tvertnes izmantošana ir saistīta ar katla efektīvo darba režīmu - intensīvu degšanu, izplūdes temperatūru 80 ... 90 grādiem Tieši šādos apstākļos tiek sasniegta augsta efektivitāte 86–87%. Siltuma ģeneratoru nav iespējams "noslāpēt" pa gaisu, sadegšanas efektivitāte samazināsies līdz 40-50%, tāpat kā mājās gatavotajā plīts-krāsnī.

Ilgi degoša cietā kurināmā katla darbības princips.

Parasti šie cietā kurināmā katli darbojas pēc "augšējās degšanas" principa. Kā darbojas ilgi degošs katls? Pirms skābeklis nonāk tieši krāsnī, kur notiek sadedzināšana, tas tiek uzkarsēts. To silda, lai galu galā samazinātu sadegšanas atkritumu daudzumu: kvēpus, pelnus. Skābeklis tiek piegādāts nevis no apakšas uz augšu, bet no augšas uz leju. Tādējādi deg tikai ugunskurā uzglabātais cietā kurināmā augšējais slānis. Sakarā ar to, ka gaiss ieplūst no augšas, tas neiekļūst lejup un degšanas process tur nav iespējams. Deg tikai augšējais degvielas slānis. Kad augšējais slānis izdeg, padeve uz apakšējo slāni ir ieslēgta. Tātad pakāpeniski, degšanas gaitā, gaiss tiek piegādāts arvien zemāk. Pateicoties šai pieejai, degvielas augšējais slānis vienmēr deg, un zemāk esošais paliek neskarts, līdz pienāk kārta.Tas ļauj ļoti ekonomiski patērēt degvielu un kontrolēt degšanas procesu. Tieši ar šo tehnoloģiju cietā degviela deg ļoti ilgi.

Šādi katli ir ne tikai ekonomiski, bet arī videi draudzīgi. Protams, ar nosacījumu, ka tiek izmantoti ugunsizturīgi celtniecības materiāli, kas ne tikai nodrošinās katla maksimālo efektivitāti, izolācijas siltumu, bet arī pasargās no iespējamiem ugunsgrēkiem.

No šī videoklipa varat skaidri saprast, kā darbojas pirolīzes katls:

Patiesie pirolīzes sildītāju ieguvumi

Uzskaitīsim pārdevēju deklarētās gazifikācijas katlu priekšrocības, un tad mēs atsijāsim atklātus stāstus:

• pirolīzes siltuma avoti ir pilnvērtīgi gāzes ģeneratori, kas izstaro degošu sintēzes gāzi;
• vienības ir ļoti ekonomiskas un videi draudzīgas to augstās efektivitātes dēļ;
• katli pilnībā sadedzina ogles un malku, praktiski bez atlikumiem;
• degšanas laiks - vairāk nekā 10 stundas (pieticīgākais rādītājs ir 8 stundas).

Piezīme. Reklāmdevēji un ne pārāk apzinīgi ražotāji vienmēr salīdzina gāzes ģeneratorus ar parastajiem tiešās sadedzināšanas katliem, "aizmirstot" par tikpat efektīviem granulu sildītājiem. Bet pat šis salīdzinājums nav pārāk uzvarošs.

Pirmais apgalvojums ir pārāk trekns. Atcerēsimies: intensīva pirolīze sākas no spēcīgas sildīšanas un skābekļa trūkuma, bet kas notiek katlā? Ventilators pārmērīgi pūš gaisu kurtuvē, nav gruzdoša. Sintēzes gāze, protams, izdalās, bet ir arī tieša degvielas degšana.

Kreisajā pusē ir liesmas lāpa degļa nodalījumā katla darbības laikā, labajā pusē ir uguns caurules siltummainis (augšējais skats)

Apskatīsim pārējās priekšrocības:

1. Paziņojums par ekonomiku un draudzīgumu videi nav pasaka. Pateicoties pienācīgai efektivitātei, katls labāk asimilē degvielas enerģiju un atmosfērā izdala daudz mazāk toksiskus savienojumus - slāpekļa oksīdu un oglekļa monoksīdu. 1. nosacījums: tiek pilnībā ievēroti ieteikumi par malkas darbības režīmu un mitruma saturu.
2. Pilnīgākas sadegšanas iemesli ir sausa koksne un piespiedu gaisa iesmidzināšana. Ja jūs ievietojat zāģu skaidas briketes vai sausu akāciju tradicionālā katlā ar turbokompresoru, tad arī pelnu atlikumi būs nulle. Daudz vieglu pelnu ventilators vienkārši izpūš skurstenī. Tas nozīmē, ka šis fakts nav priekšrocība.
3. Degšanas ilgums ir atkarīgs no 2 faktoriem: degvielas nodalījuma efektivitātes un jaudas. Runājot par efektivitāti, cietā kurināmā katli zaudē pirolīzes katliem par 10%, tas ir neliels darbības ilguma pieaugums. Galvenais faktors ir sadegšanas kameras tilpums, ja tas sasniedz 80 litrus vai vairāk, malka izdegs 6-8 stundu laikā.

Atsauce. Čehijas ražotājs Atmos apraksta sava siltuma ģeneratoru priekšrocības (burtiski): liels degvielas bunkurs - ilgs degšanas laiks. Līdz ar to secinājums: apgalvojums par darba ilgumu ir patiess, atšķirīgs ir tikai iemesls - krāsns jauda, ​​nevis koksnes gāzes ražošanas fakts.

Tāpat daudz teiksmu tiek stāstīts par ekonomisko gruzdēšanas veidu, kura pirolīzes vienībās vienkārši nav. Tas ir rakstīts lietošanas instrukcijā "Atmos DC15E" - liesmas intensitātes samazināšanās noved pie efektivitātes samazināšanās un degvielas patēriņa pieauguma.

Izstādē "Aquatherm-2019" jaunākais pirolīzes tipa siltuma ģenerators "Atmos"

Vairākas pirolīzes katla ierīces shēmas

Pirms turpināt gāzes ražošanas katla ražošanu ar savām rokām, jums jāiepazīstas ar iespējamām tā ierīces iespējām. Šādām vienībām var būt atšķirīgs dizaina risinājums. Bet praksē to darbības princips ir vienāds: viņiem visiem ir divas degvielas sadegšanas kameras. Pirmais no tiem, kā likums, kalpo degvielas iekraušanai un tās pirolīzes sadedzināšanai, bet otrais - pirolīzes laikā izdalītās degošās gāzes sadedzināšanai.Atkarībā no katla konstrukcijas tiem var būt dažādas formas, izmēri un atšķirīgas pozīcijas attiecībā pret otru.

Turklāt dažādi pirolīzes katlu modeļi var atšķirties no primārā un sekundārā gaisa padeves veida: tas var būt dabisks vai piespiedu kārtā, izmantojot ventilatoru. Zemāk tiek aplūkotas visizplatītākās šādu katlu ierīces shēmas, kuras var izmantot, veidojot tās ar savām rokām.

Pirolīzes katli ar dabīgu gaisa padevi

1. variants.

Kameras iekraušanas un pirolīzes degvielas sadedzināšanas kamera atrodas zemāk, un virs tās atrodas pirolīzes gāzes pēcdedzinātājs (1. attēls). Primārā un sekundārā gaisa padeve ar šādu shēmu tiek veikta no apakšas, caur pūtēja durvīm, kuras savieno ķēde ar sensora regulatoru, kas iebūvēts katla "ūdens apvalkā". Caur pūtēja kameru un restēm tiek piegādāts primārais gaiss tādā daudzumā, lai nodrošinātu lēnu cietā kurināmā sadegšanu, izdalot degošu gāzi, kas ar dabiskās vilces palīdzību tiek ievadīta augšējā kamerā. Sekundārais gaiss tiek iepriekš sasildīts apakšējā un tiek ievadīts augšējā kamerā, izmantojot caurules ar kalibrētām atverēm, nodrošinot gāzes sadegšanas procesu.

1. attēls Pirolīzes katla diagramma ar dabisku gaisa padevi un pēcdedzinātāja augšējo vietu

2. variants.

Šī shēma (2. attēls) paredz degvielas ielādes un pirolīzes sadedzināšanas kameras atrašanās vietu augšpusē un gāzes sadedzināšanas kameras apakšdaļu. Kad šāds katls tiek aizdedzināts, droseļvārsts atveras tā augšdaļā un degviela sāk degt kā parastā cietā kurināmā katlā, un dūmgāzes tiek izvadītas tieši skurstenī. Pēc degvielas aizdegšanās aizbīdnis aizveras un katls sāk darboties gāzes ģenerēšanas režīmā: pirolīzes gāze nonāk apakšējā kamerā un tur sadedzina, atbrīvojot siltumenerģiju un sildot dzesēšanas šķidrumu tā siltummainī ("ūdens apvalks").

2. attēls. Pirolīzes katla ar augšējo iekraušanas kameru un pirolīzes sadedzināšanas diagramma

3. variants.

Šī pirolīzes katla shēma atšķiras no iepriekšējās ar to, ka iekraušanas durvis atrodas nevis sānos, bet gan augšpusē. Turklāt siltummainis tiek papildināts ar caurulēm, kas ļauj palielināt saskares laukumu ar karstām gāzēm un palielināt siltuma pārneses efektivitāti. Iekraušanas durvju augšējā atrašanās vieta padara degvielas iekraušanas procesu ērtāku. Turklāt, ja vēlaties, šādu kameru var pagarināt uz augšu, tādējādi palielinot vienlaikus ielādētās degvielas apjomu un līdz ar to arī katla darbības ilgumu.

Att. 3 Pirolīzes katla diagramma ar iekraušanas durvīm augšpusē

4. variants.

Šī shēma (4. attēls) atšķiras no citām gan siltummaiņa atrašanās vietā (augšējā daļā), gan pašu sadegšanas kameru konstrukcijā. Iekraušana - izgatavota bunkura veidā ar slīpu pamatni, kas nodrošina spontānu degvielas plūsmu, kad tā izdeg, līdz primārās sadedzināšanas vietai. Pēcdedzinātājs šeit ir izgatavots no ugunsizturīga materiāla izgatavotas caurules formā un atrodas padeves piltuves iekšpusē, virs primārās sadedzināšanas kameras. Lai paaugstinātu temperatūru tajā un radītu labākus apstākļus degošu gāzu sadedzināšanai, šis dizains paredz tā sienu apsildīšanu no ārpuses ar daļu no karstajām dūmgāzēm.

Att. 4 Pirolīzes katla diagramma, kas atrodas siltummaiņa augšpusē

Piespiedu gaisa pirolīzes katli

1. variants.

Kamera degvielas iekraušanai un primārajai sadedzināšanai šajā shēmā atrodas apakšā (5. attēls). Tās pamatne ir izgatavota no ugunsizturīga materiāla (piemēram: šamota ķieģeļiem) ar atverēm primārā gaisa padevei no domnas kameras, kas atrodas pie katla aizmugurējās sienas.Sekundārā gaisa padeve koksnes gāzes sadedzināšanai tiek veikta, izmantojot ventilatoru, kas uzstādīts uz katla priekšējās sienas, virs iekraušanas durvīm.

Att. 5 Pirolīzes katls ar augšējo sadedzināšanas kameru un piespiedu sekundārā gaisa padevi

2. variants.

Šī shēma (6. attēls) atšķiras ar to, ka gan primārā, gan sekundārā gaisa padeve tiek veikta, izmantojot ventilatoru, kas atrodas uz katla priekšējās sienas vai uz skursteņa (dūmu nosūcējs). Šāda shēma ļauj efektīvāk regulēt vienības darbību, taču tā ir atkarīga no elektrības pieejamības. Turklāt uzrādītajā shēmā kameru pārklāšanās ir izgatavota no ugunsizturīga materiāla, kurā ir kanāli sekundārā gaisa padevei un atrodas sprausla pirolīzes gāzes piegādei apakšējā sadedzināšanas kamerā.

Att. 6 Gāzes ģeneratora katls ar zemāku gāzes sadedzināšanas kameru un piespiedu primārā un sekundārā gaisa padevi

Būtiski katlu trūkumi

Apmeklējot jebkuru siltummezglu tiešsaistes veikalu un vaicājot, cik maksā pirolīzes siltuma ģeneratori, jūs uzreiz redzēsiet to galveno trūkumu. Ne dārgākais krievu katls "Suvorov M" K-20 (20 kW) maksās 1320 cu. Tas ir, un ATMOS DC 20 GS, identisks jaudai, ir 2950 kub. e. Salīdzinājumam: dārga tradicionālā sildītāja Buderus Logano S131-22 H cena ir 1010 USD. e.

Apzīmēsim citus siltuma avotu gazifikācijas trūkumus:

• 2 kameras, ķieģeļu vai keramikas odere plus ūdens apvalks ķermeņa apakšdaļā - iepriekš minētie dizaina risinājumi ievērojami palielina vienību svaru un izmērus;
• augstas prasības degvielas kvalitātei;
• sildot privātmājas, reti tiek izmantots dzesēšanas šķidrums, kura temperatūra ir 80 ° C, kas nozīmē, ka jūs nevarat iztikt bez dārga siltuma akumulatora + cauruļvadu elementiem;
• keramikas oderes daļas nav mūžīgas - sprausla var pārplīst no pārkaršanas, un tā būs jānomaina.

Man jāsaka, pirolīzes katli piesaista mājas amatniekus. Bet šādas vienības izgatavošana ar savām rokām ir ļoti sarežģīta, jums ir nepieciešama pieredze un ieguldījumi materiālu iegādē. Sildītāju nebūs iespējams izgatavot bez maksas. Daudz vieglāk metināt parasto vai raktuvju katlu.

Piezīme. Spriežot pēc katlu īpašnieku atsauksmēm tematiskajos forumos, joprojām ir iespējams izmantot neapstrādātu malku. Algoritms ir šāds: vienība tiek izkausēta un iesildīta ar sausiem baļķiem, pēc tam tiek izmesta mitra koksne. Bet šādas degvielas daļai nevajadzētu pārsniegt 30%, pretējā gadījumā kvēpi un kvēpi iet. Uzklausīsim eksperta viedokli par videoklipu:

Secinājumi un ieteikumi izvēlei

Šajā situācijā ir lietderīgi izvēlēties pirolīzes katlus no visiem esošajiem katliem:

• jūs esat gatavs maksāt par efektivitāti un vides saglabāšanu;
• budžets ļauj iegādāties nepieciešamā tilpuma sildītāju un siltuma akumulatoru;
• katlu telpā ir pietiekami daudz vietas aprīkojumam;
• ir iespēja novākt augstas kvalitātes malku, iegādāties briketes vai žāvēt svaigi sagrieztu koksni.

Siltuma ģeneratora modeli izvēlas jaudas un funkcionalitātes ziņā. Kā izvēlēties pareizo koksnes siltuma avotu savai mājai, izlasiet mūsu instrukcijas.

Sākumā pirolīzes sadzīves katli ir paredzēti, lai uzstādītu uzglabāšanas tvertni un izmantotu labu degvielu. Tā ir Rietumeiropas prakse, kad cietā kurināmā vienības nevar darbināt bez bufera tvertnes.

Mūsu ienākumi nav tik lieli, tāpēc māju īpašnieki ekonomē uz visu - aprīkojumu, degvielu, sadedzināšanas metodi. Līdz ar to secinājums: pašlaik gāzes ģeneratori nav saderīgi ar lielākās daļas māju īpašnieku vajadzībām un izmaksām, jo ​​tos nevarēs pareizi darbināt.