Calefacció amb una caldera de combustible sòlid EXAMEN DEL PREU DE LES CALDERES DE PELLET TOBY - calderes monobloc en pellets WIRBEL ECO-CK110 a Solovki

Breument sobre la combustió de la piròlisi

El procés de piròlisi és la lenta descomposició dels combustibles de carboni, que es produeix sota la influència de les altes temperatures amb manca d’oxigen. A la sortida s’obté gas combustible o combustible líquid, en funció de la matèria primera i de les condicions de la reacció química.

Les calderes de calefacció per piròlisi produeixen i cremen exactament gas, d’aquí el seu segon nom: generador de gas o gasificació. Matèries primeres inicials: llenya seca, carbó, briquetes de combustible.

Esquema d’una planta generadora de gas que produeix combustible per a un motor de combustió interna

Referència. Per a la combustió de piròlisi s’utilitzen una gran varietat de combustibles sòlids que contenen compostos d’hidrocarburs. Un exemple és la producció de combustible líquid a partir de pneumàtics d’automòbils vells o la incineració de residus en forns de gas industrials.

Com es produeix la piròlisi de la fusta:

1. Un determinat volum de fusta o serradures picades es carrega en un tanc tancat (reactor).
2. El recipient metàl·lic s'escalfa des de l'exterior fins a 500 ... 900 ° C, l'aire es subministra a través dels tuyeres (forats de bufat) de forma limitada.
3. La fusta es crema i es descompon en els seus components: hidrogen, metà, monòxid de carboni, vapor d’aigua i diòxid de carboni. Al final de la reacció, queda una mica de cendra a la part inferior.
4. La mescla de gasos resultant es refreda, es neteja i després es bomba en cilindres per a un ús posterior.

Abans de carregar al generador de gas, la fusta s’asseca. En cas contrari, l’energia de calefacció es destinarà a l’evaporació de l’aigua, la reacció de piròlisi s’alentirà molt i obtindrem un grapat de vapor d’aigua a la sortida.

Tingueu en compte que qualsevol procés de combustió de combustible sòlid s’acompanya de l’alliberament de gas de llenya, fins i tot en cas d’incendi (vegeu la foto). La piròlisi es descriu amb més detall a la nostra altra publicació.

Calderes de gas de piròlisi de combustible sòlid de llarga durada

El funcionament d’aquestes calderes es basa en la gasificació del combustible. El forn d’aquesta caldera es divideix en 2 meitats horitzontalment. La meitat superior, que és alhora una cambra de càrrega de combustible, la fusta no crema, sinó que crema. Experimentant els efectes de les altes temperatures, la llenya emet diverses substàncies combustibles, que es converteixen en el combustible principal de la caldera, que crema a la segona cambra situada a la part inferior.

El principi descrit de funcionament de les calderes augmenta significativament l’eficiència d’aquestes mostres, en aquest cas podem parlar d’un 85 o fins i tot d’un 90%. El temps de combustió del combustible també s’incrementa notablement fins a arribar a les 12 hores. El fet és que a les calderes que es consideren, el procés de combustió directa de combustible només es produeix a la cambra inferior.

A la cambra superior de càrrega, la llenya només crema, que emet substàncies inflamables. Després, les substàncies combustibles es barregen amb l'aire i, mitjançant un broc especial, s'envien a la segona cambra inferior, on es converteixen en el combustible principal d'aquesta caldera. En el procés de cremar una barreja d’aire i gasos alliberats de la llenya, és possible arribar a temperatures prou altes, per tant, la cambra inferior, en què té lloc el procés de combustió, es revesteix amb un acabat especial resistent a la calor.

El combustible de les calderes considerades es consumeix gairebé completament, cosa que també ens permet parlar de l’eficiència de la caldera. A més, a causa de les seves característiques tècniques, la caldera no forma sutge i cendra durant el funcionament. Per tal que la caldera de piròlisi compleixi completament les seves funcions, és necessari bombar completament aire al dispositiu.

Les calderes en qüestió són un equipament complex i car. En la majoria dels casos, el disseny d’aquestes calderes inclou:

• Esgotadors de fum;
• Dispositius electrònics per al control del procés de treball de la caldera i control eficaç de la mateixa.

Una condició important per al funcionament correcte de la caldera de piròlisi és el nivell d’humitat del combustible. El contingut d'humitat de la fusta que es posarà a aquesta caldera no hauria de superar el 25%. La pràctica demostra que la llenya emmagatzemada en una pila de fusta pot presumir d’un percentatge d’humitat tan sols 24 mesos després de l’inici de l’emmagatzematge. La caldera també és exigent quant a la mida del combustible: el gruix de la fusta que es prepara per posar-la en aquesta caldera no ha de ser inferior a 100 mil·límetres. La potència mínima de la caldera, que es pot considerar controlable, és del 50%, en els casos en què la potència de la caldera baixa per sota del valor indicat, el funcionament del dispositiu es torna inestable. Això suggereix que la caldera està ben adaptada per funcionar en períodes freds de l'any, però no és adequada per a un funcionament eficient en temporada baixa.

Les calderes de piròlisi de fabricants com VERNER i ATMOS compten amb excel·lents comentaris d’usuaris que han estudiat i provat aquesta tècnica en el procés d’ús pràctic.

Normes de funcionament

Per obtenir una bona transferència de calor d'un escalfador de generador de gas amb un consum mínim de combustible, els fabricants recomanen complir les regles següents:

• utilitzeu només fusta seca, contingut d’humitat permès entre 12 i 20%;
• en instal·lar i canalitzar la caldera, és imprescindible utilitzar una vàlvula de mescla de tres vies o un complex dispositiu Laddomat-21 per mantenir la temperatura de retorn a 65 ° C;
• temperatura de funcionament de l'agent de calefacció a l'alimentació: 80 ... 90 ° C;
• el generador de calor ha de funcionar a una potència propera al màxim; és impossible fer funcionar la unitat durant molt de temps en un mode de baixa productivitat (inferior al 50%);
• és molt aconsellable ofegar-se amb troncs grans, però no troncs rodons;
• juntament amb les calderes de piròlisi, es recomana utilitzar un dipòsit tampó, que acumularà l’excés d’energia tèrmica;
• el requisit del volum mínim de l’acumulador de calor és de 25 litres per cada quilowatt de potència de l’escalfador.

Explicació. Si un refrigerant fred amb una temperatura inferior a 65 graus entra al tanc de la caldera, al procés de gasificació del combustible es formarà condensat i quitrà a la cambra primària. Llegiu més informació sobre la canonada correcta en un manual separat sobre la connexió de les calderes TT.

El subministrament d’agent de calefacció a la caldera s’ha de regular mitjançant una vàlvula de tres vies. Després del dipòsit tampó, s’instal·la una altra unitat de mescla per reduir la temperatura de l’aigua
L'ús del dipòsit tampó es deu al mode de funcionament efectiu de la caldera: combustió intensiva, la temperatura de sortida és de 80 ... 90 graus. És en aquestes condicions que s’aconsegueix una alta eficiència del 86-87%. És impossible "sufocar" el generador de calor per l'aire, l'eficiència de la combustió disminuirà fins al 40-50%, com en una estufa casolana.

Principi de funcionament d’una caldera de combustible sòlid de llarga durada.

Normalment, aquestes calderes de combustible sòlid funcionen segons el principi de "combustió superior". Com funciona una caldera de llarga durada? Abans que l’oxigen entri directament al forn, on té lloc la combustió, s’escalfa. S'escalfa per tal de reduir la quantitat de residus de combustió: sutge, cendra. L’oxigen no es subministra de baix a dalt, sinó de dalt a baix. Així, només es crema la capa superior de combustible sòlid emmagatzemat a la llar de foc. A causa del fet que l’aire entra des de dalt, no penetra cap avall i el procés de combustió és impossible allà. Només es crema la capa superior de combustible. Quan la capa superior es crema, l'alimentació cap a la capa inferior està activada. Així, a mesura que avança la combustió, l’aire es subministra cada vegada més baix. Gràcies a aquest enfocament, la capa superior de combustible sempre crema i la de sota es manté intacta fins que arriba el seu torn.Això permet un consum de combustible molt econòmic i el control del procés de combustió. Amb aquesta tecnologia es crema combustible sòlid durant molt de temps.

Aquestes calderes no només són econòmiques, sinó també ecològiques. Per descomptat, sempre que s’utilitzin materials de construcció resistents al foc, que no només asseguraran la màxima eficiència de la caldera, aïllant la calor, sinó que també protegeixen contra possibles incendis.

Podeu entendre clarament com funciona la caldera de piròlisi a partir d’aquest vídeo:

Els beneficis reals dels escalfadors de piròlisi

Enumerarem els avantatges de les calderes gasificants, declarades pels venedors, i després eliminarem les històries franques:

• les fonts de calor per piròlisi són generadors de gas de ple dret que emeten gas de síntesi combustible;
• les unitats són molt econòmiques i ecològiques per la seva alta eficiència;
• les calderes crema completament carbó i llenya, pràcticament sense residus;
• temps de gravació: més de 10 hores (la xifra més modesta és de 8 hores).

Nota. Els anunciants i els fabricants no massa conscients sempre comparen les unitats generadores de gas amb les calderes convencionals de combustió directa, "oblidant-se" dels escalfadors de pellets igualment eficients. Però fins i tot aquesta comparació no és gaire guanyadora.

La primera afirmació és massa audaç. Recordem: la piròlisi intensa parteix d’un fort escalfament i una manca d’oxigen, però, què passa a la caldera? El ventilador bufa aire a la llar de foc en excés, no hi ha cap fum. Per descomptat, s’allibera gas de síntesi, però també hi ha combustió directa de combustible.

A l’esquerra hi ha una torxa de flama al compartiment de la postquemadora durant el funcionament de la caldera; a la dreta hi ha un bescanviador de calor de tub de foc (vista superior)

Vegem la resta de beneficis:

1. La declaració sobre l’economia i el respecte al medi ambient no és un conte de fades. A causa de la seva eficiència decent, la caldera assimila millor l'energia del combustible i emet compostos molt menys tòxics (òxid de nitrogen i monòxid de carboni) a l'atmosfera. En la condició 1: s’observen plenament les recomanacions sobre el mode de funcionament i el contingut d’humitat de la llenya.
2. Els motius d’una combustió més completa són la fusta seca i la injecció forçada d’aire. Si col·loqueu briquetes de serradures o acàcia seca en una caldera turboalimentada tradicional, el residu de cendra també serà nul. Un ventilador expulsa una gran quantitat de cendra lleugera a la xemeneia. Això significa que aquest fet no és un avantatge.
3. La durada de la combustió depèn de 2 factors: l'eficiència i la capacitat del compartiment del combustible. En termes d’eficiència, les calderes de combustible sòlid perden les calderes de piròlisi un 10%, cosa que suposa un petit augment de la durada de l’operació. El factor principal és el volum de la cambra de combustió, si arriba a 80 litres o més, la llenya es cremarà en 6-8 hores.

Referència. El fabricant txec Atmos descriu els avantatges dels seus generadors de calor (literalment): un gran búnquer de combustible: una llarga durada de combustió. D’aquí la conclusió: l’afirmació sobre la durada del treball és certa, només la raó és diferent: la capacitat del forn i no el fet de generar gas de fusta.

A més, s’explica una gran quantitat de faules sobre el mode econòmic de fumar, que simplement és absent en les unitats de piròlisi. S'escriu a les instruccions de funcionament "Atmos DC15E": una disminució de la intensitat de la flama condueix a una disminució de l'eficiència i un augment del consum de combustible.

El nou generador de calor "Atmos" de tipus piròlisi a l'exposició "Aquatherm-2019"

Diversos esquemes del dispositiu de la caldera de piròlisi

Abans de procedir a la fabricació d’una caldera generadora de gas amb les vostres mans, heu de familiaritzar-vos amb les possibles opcions del seu dispositiu. Aquestes unitats poden tenir una solució de disseny diferent. Però, a la pràctica, el seu principi de funcionament és el mateix: tots tenen dues cambres de combustió de combustible. El primer d'ells, per regla general, serveix per carregar combustible i la combustió de la piròlisi i el segon per cremar el gas combustible alliberat durant la piròlisi.Segons el disseny de la caldera, poden tenir diferents formes, mides i adoptar diferents posicions les unes amb les altres.

A més, els diferents models de calderes de piròlisi poden diferir en la forma de subministrar aire primari i secundari: pot ser natural o forçat, amb l’ajut d’un ventilador. A continuació, es consideren els esquemes més habituals per al dispositiu d’aquestes calderes, que es poden utilitzar quan es construeixen amb les seves pròpies mans.

Calderes de piròlisi amb subministrament d’aire natural

Opció 1.

La cambra per a la combustió de combustible de càrrega i piròlisi es troba a la part inferior i la postcombustió de gas de piròlisi es troba a sobre (Fig. 1). Amb aquest esquema, el subministrament d'aire primari i secundari es realitza des de baix, a través de la porta del bufador, que es connecta mitjançant una cadena amb un sensor-regulador integrat a la "jaqueta d'aigua" de la caldera. L’aire primari es subministra a través de la cambra del bufador i de la reixa en una quantitat tal que garanteix una combustió lenta del combustible sòlid amb l’alliberament de gas combustible, que s’alimenta a la cambra superior amb l’ajut de corrent natural. L’aire secundari es preescalfa a la part inferior i es subministra a la cambra superior mitjançant tubs amb forats calibrats, que garanteixen el procés de combustió del gas.

Fig. 1 Esquema d'una caldera de piròlisi amb subministrament d'aire natural i una ubicació superior del postcombustible

Opció 2.

Aquest esquema (Fig. 2) proporciona la ubicació de la cambra de combustió de càrrega i piròlisi de combustible a la part superior i la cambra de combustió de gas a la part inferior. Quan aquesta caldera s’encén, la vàlvula d’acceleració s’obre a la part superior i el combustible comença a cremar com en una caldera convencional de combustible sòlid, i els gasos de combustió s’emeten directament a la xemeneia. Després que el combustible s’encengui, l’amortidor es tanca i la caldera comença a funcionar en mode de generació de gas: el gas de piròlisi entra a la cambra inferior i hi crema, alliberant energia tèrmica i escalfant el refrigerant al seu bescanviador de calor (“jaqueta d’aigua”).

Fig. 2 Esquema d'una caldera de piròlisi amb una cambra de càrrega superior i combustió de piròlisi

Opció 3.

Aquest esquema de la caldera de piròlisi es diferencia de l’anterior en el fet que la porta de càrrega no es troba al lateral, sinó a la part superior. A més, l'intercanviador de calor es complementa amb tubs que permeten augmentar l'àrea de contacte amb gasos calents i augmentar l'eficiència de la transferència de calor. La ubicació superior de la porta de càrrega fa que el procés de càrrega de combustible sigui més convenient. A més, si es desitja, aquesta cambra es pot ampliar cap amunt, augmentant així el volum de combustible carregat simultàniament i, per tant, la durada de l'operació de la caldera.

Fig. 3 Esquema d'una caldera de piròlisi amb una porta de càrrega a la part superior

Opció 4.

Aquest esquema (Fig. 4) difereix d'altres tant per la ubicació de l'intercanviador de calor (a la part superior) com pel disseny de les pròpies cambres de combustió. Càrrega: realitzada en forma de búnquer amb base inclinada, que garanteix un flux espontani de combustible, a mesura que es crema, fins al lloc de combustió primària. El postcombustible aquí es fabrica en forma de canonada de material refractari i es troba dins de la tremuja d'alimentació, per sobre de la cambra de combustió primària. Per augmentar la temperatura i crear millors condicions per cremar gas combustible, aquest disseny permet escalfar les seves parets des de l'exterior amb part dels gasos de combustió calents.

Fig. 4 Esquema d'una caldera de piròlisi situada a la part superior de l'intercanviador de calor

Calderes de piròlisi d'aire forçat

Opció 1.

La cambra de càrrega i combustió primària de combustible en aquest esquema es troba a la part inferior (figura 5). La seva base està feta de material refractari (per exemple: maons de fang) amb obertures per al subministrament d’aire primari de la cambra d’explosió, que es troben prop de la paret posterior de la caldera.El subministrament d'aire secundari per a la combustió de gas de fusta es realitza mitjançant un ventilador instal·lat a la paret frontal de la caldera, a sobre de la porta de càrrega.

Fig. 5 Caldera de piròlisi amb cambra de combustió superior i subministrament forçat d'aire secundari

Opció 2.

Aquest esquema (Fig. 6) es diferencia pel fet que el subministrament d’aire, tant primari com secundari, es realitza mitjançant un ventilador situat a la paret frontal de la caldera o a la xemeneia (aspirador de fum). Aquest esquema permet una regulació més eficient del funcionament de la unitat, però depèn de la disponibilitat d’electricitat. A més, en l’esquema presentat, la superposició entre les cambres està feta de material refractari, on hi ha canals per subministrar aire secundari i es troba un broc per subministrar gas de piròlisi a la cambra inferior de combustió.

Fig. 6 Caldera generadora de gas amb una cambra de combustió de gas inferior i subministrament forçat d'aire primari i secundari

Desavantatges significatius de les calderes

Si visiteu qualsevol botiga en línia de calefacció i pregunteu quant costen els generadors de calor de piròlisi, veureu immediatament el seu principal inconvenient. No la caldera russa més cara "Suvorov M" K-20 (20 kW) costarà 1.320 m3. És a dir, i l’ATMOS DC 20 GS, de potència idèntica, té 2950 m3. Per a la comparació: el preu d’un escalfador tradicional car Buderus Logano S131-22 H és de 1010 $. e.

Designem altres desavantatges de gasificar les fonts de calor:

• 2 cambres, revestiment de maó o ceràmica més una jaqueta d'aigua a la part inferior del cos: les solucions de disseny anteriors augmenten significativament el pes i les dimensions de les unitats;
• alts requisits de qualitat del combustible;
• poques vegades s’utilitza un refrigerant amb una temperatura de 80 ° C per escalfar cases particulars, cosa que significa que no es pot prescindir d’un car acumulador de calor + elements de canonades;
• les peces de ceràmica del revestiment no duren per sempre, ja que el broquet es pot esquerdar per sobreescalfament i s’haurà de substituir.

He de dir que les calderes de piròlisi atrauen artesans casolans. Però fer aquesta unitat amb les vostres mans és molt difícil, cal experiència i inversió en la compra de materials. No es podrà fer un escalfador de franc. Molt més fàcil de soldar una caldera convencional o de mina.

Nota. A jutjar pels comentaris dels propietaris de les calderes als fòrums temàtics, encara és possible utilitzar llenya crua. L'algoritme és el següent: la unitat es fon i s'escalfa amb troncs secs, i després es llença fusta humida. Però la proporció d’aquest combustible no hauria de superar el 30%, en cas contrari, el sutge i el sutge es quedaran. Escoltem l'opinió de l'expert sobre el vídeo:

Conclusions i recomanacions per triar

Té sentit triar entre totes les calderes de piròlisi existents en aquesta situació:

• esteu disposat a pagar per l'eficiència i la conservació del medi ambient;
• el pressupost us permet adquirir un escalfador i un acumulador de calor del volum requerit;
• hi ha prou espai per a equips a la sala de calderes;
• hi ha l’oportunitat de collir llenya d’alta qualitat, comprar briquetes o assecar fusta acabada de tallar.

El model de generador de calor es selecciona en termes de potència i funcionalitat. Llegiu les nostres instruccions per triar la font de calor de llenya adequada per a la vostra llar.

Inicialment, les calderes domèstiques de piròlisi estan dissenyades per instal·lar un dipòsit d’emmagatzematge i utilitzar un bon combustible. Aquesta és una pràctica d’Europa occidental en què les unitats de combustible sòlid no es poden fer servir sense un dipòsit tampó.

Els nostres ingressos no són tan alts, per això els propietaris estalvien en tot: equipament, combustible, mètode de combustió. D’aquí la conclusió: de moment, els generadors de gas són incompatibles amb les necessitats i els costos de la majoria dels propietaris perquè no podran funcionar correctament.