Verwarming met een vastebrandstofketel PRIJSBEOORDELING VAN PELLETKETELS TOBY - monoblokketels op pellets WIRBEL ECO-CK110 in Solovki

In het kort over pyrolyse-verbranding

Het pyrolyseproces is de langzame afbraak van koolstofbrandstoffen, die optreedt onder invloed van hoge temperaturen met zuurstofgebrek. Bij de uitgang wordt brandbaar gas of vloeibare brandstof verkregen, afhankelijk van de grondstof en de omstandigheden van de chemische reactie.

Pyrolyse-verwarmingsketels produceren en verbranden precies gas, vandaar de tweede naam: gasgenererend of vergassend. Eerste grondstoffen - droog brandhout, steenkool, brandstofbriketten.

Diagram van een gasgeneratorinstallatie die brandstof produceert voor een interne verbrandingsmotor

Referentie. Een grote verscheidenheid aan vaste brandstoffen die koolwaterstofverbindingen bevatten, wordt gebruikt voor pyrolyse-verbranding. Een voorbeeld is de productie van vloeibare brandstof uit oude autobanden of het verbranden van afval in industriële gasgestookte ovens.

Hoe houtpyrolyse plaatsvindt:

1. Een bepaald volume gehakt hout of zaagsel wordt in een gesloten tank (reactor) geladen.
2. Het metalen vat wordt van buitenaf verwarmd tot 500 ... 900 ° C, lucht wordt beperkt toegevoerd via de blaasgaten (blaasgaten).
3. Hout smeult en valt uiteen in zijn bestanddelen - waterstof, methaan, koolmonoxide, waterdamp, kooldioxide. Aan het einde van de reactie blijft er wat as op de bodem achter.
4. Het resulterende gasmengsel wordt gekoeld, schoongemaakt en vervolgens in cilinders gepompt voor verder gebruik.

Voordat het in de gasgenerator wordt geladen, wordt het hout gedroogd. Anders wordt de verwarmingsenergie besteed aan de verdamping van water, zal de pyrolysereactie sterk vertragen en krijgen we een hoop waterdamp bij de uitgang.

Merk op dat elk verbrandingsproces van vaste brandstof gepaard gaat met het vrijkomen van houtgas, zelfs bij brand (zie de foto). Pyrolyse wordt in meer detail beschreven in onze andere publicatie.

Lang brandende gasgestookte pyrolyse-ketels met vaste brandstoffen

De werking van dergelijke ketels is gebaseerd op brandstofvergassing. De oven van zo'n ketel is horizontaal verdeeld in 2 helften. De bovenste helft, die tegelijkertijd een laadkamer voor brandstof is, brandt het hout niet, maar smeult. Door de effecten van hoge temperaturen te ervaren, stoot brandhout verschillende brandbare stoffen uit, die de hoofdbrandstof voor de ketel worden en branden in de tweede kamer eronder.

Het beschreven werkingsprincipe van ketels verhoogt de efficiëntie van dergelijke monsters aanzienlijk, in dit geval kunnen we praten over 85 of zelfs 90%. De brandtijd van de brandstof neemt ook aanzienlijk toe, tot wel 12 uur. Het is een feit dat in de betreffende ketels het proces van directe brandstofverbranding alleen plaatsvindt in de onderste kamer.

In de bovenste laadkamer smeult brandhout alleen, waardoor brandbare stoffen worden uitgestoten. Daarna worden de brandbare stoffen gemengd met lucht en via een speciaal mondstuk naar de tweede, onderste kamer gestuurd, waar ze de belangrijkste brandstof voor een dergelijke ketel worden. Bij het verbranden van een mengsel van lucht en gassen die vrijkomen uit brandhout, is het mogelijk om voldoende hoge temperaturen te bereiken, daarom is de onderste kamer, waarin het verbrandingsproces plaatsvindt, omhuld met een speciale hittebestendige afwerking.

De brandstof in de betreffende ketels brandt bijna volledig op, waardoor we ook kunnen praten over de efficiëntie van de ketel. Bovendien vormt de ketel vanwege zijn technische kenmerken tijdens bedrijf geen roet en as. Om ervoor te zorgen dat de pyrolyse-ketel zijn functies volledig kan vervullen, moet de lucht volledig in het apparaat worden gepompt.

De ketels in kwestie zijn complexe en dure apparatuur. In de meeste gevallen omvat het ontwerp van dergelijke ketels:

• Rookafzuigers;
• Elektronische apparaten voor de controle van het werkproces van de ketel en effectieve controle erover.

Een belangrijke voorwaarde voor de goede werking van de pyrolyse-ketel is het vochtgehalte van de brandstof. Het vochtgehalte van het hout dat in een dergelijke ketel wordt gestopt, mag niet hoger zijn dan 25%. De praktijk leert dat brandhout dat in een houtstapel is opgeslagen, slechts 24 maanden na het begin van de opslag zo'n vochtpercentage kan hebben. De ketel is ook kieskeurig over de grootte van de brandstof: de dikte van het brandhout dat wordt voorbereid om in een dergelijke ketel te leggen, mag niet minder zijn dan 100 millimeter. Het minimale ketelvermogen dat als regelbaar kan worden beschouwd, is 50%, in gevallen waarin het ketelvermogen onder de aangegeven waarde daalt, wordt de werking van het apparaat onstabiel. Dit suggereert dat de ketel goed is aangepast om in koude periodes van het jaar te werken, maar hij is volledig ongeschikt voor een efficiënte werking in het laagseizoen.

Pyrolyse-ketels van fabrikanten zoals VERNER en ATMOS beschikken over uitstekende recensies van gebruikers die deze techniek hebben bestudeerd en getest tijdens het praktische gebruik.

Bedrijfsregels

Om een ​​goede warmteoverdracht van een gasgeneratorverwarming te krijgen met een minimaal brandstofverbruik, raden fabrikanten aan om zich aan de volgende regels te houden:

• gebruik alleen droog hout, toelaatbaar vochtgehalte 12 ... 20%;
• bij het installeren en aansluiten van de ketel is het absoluut noodzakelijk om een ​​driewegmengkraan of een complex Laddomat-21-apparaat te gebruiken om de retourtemperatuur op 65 ° C te houden;
• bedrijfstemperatuur van het verwarmingsmiddel bij de aanvoer - 80 ... 90 ° C;
• de warmtegenerator moet werken met een vermogen dat dicht bij het maximum ligt; het is onmogelijk om de unit lange tijd in de modus van lage productiviteit (minder dan 50%) te laten werken;
• het is zeer aan te raden om te verdrinken met grote boomstammen, maar niet met ronde boomstammen;
• samen met pyrolyse-ketels wordt het sterk aanbevolen om een ​​buffertank te gebruiken, die overtollige warmte-energie zal verzamelen;
• de vereiste voor het minimumvolume van de warmteaccumulator is 25 liter per kilowatt verwarmingsvermogen.

Uitleg. Als een koude koelvloeistof met een temperatuur van minder dan 65 graden in de keteltank gaat, zullen tijdens het proces van brandstofvergassing in de primaire kamer condensaat en teer worden gevormd. Lees meer over het juiste leidingwerk in een aparte handleiding over het aansluiten van TT ketels.

De toevoer van verwarmingsmiddel naar de ketel moet worden geregeld door een driewegklep. Na de buffertank wordt nog een mengunit geplaatst om de watertemperatuur te verlagen
Het gebruik van de buffertank is te danken aan de effectieve bedrijfsmodus van de ketel - intensieve verbranding, de uitlaattemperatuur is 80 ... 90 graden. Onder dergelijke omstandigheden wordt een hoog rendement van 86–87% bereikt. Het is onmogelijk om de warmtegenerator door de lucht te "stikken", het verbrandingsrendement zal afnemen tot 40-50%, zoals in een zelfgemaakte kachel.

Het werkingsprincipe van een lang brandende ketel op vaste brandstof.

Typisch werken deze verwarmingsketels voor vaste brandstoffen volgens het principe van "topverbranding". Hoe werkt een lang brandende ketel? Voordat zuurstof rechtstreeks in de oven komt, waar verbranding plaatsvindt, wordt deze opgewarmd. Het wordt verwarmd om uiteindelijk de hoeveelheid verbrandingsafval te verminderen: roet, as. Zuurstof wordt niet van beneden naar boven aangevoerd, maar van boven naar beneden. Zo brandt alleen de bovenste laag vaste brandstof die in de vuurkist is opgeslagen. Doordat de lucht van bovenaf binnenkomt, dringt deze niet naar beneden en is het verbrandingsproces daar onmogelijk. Alleen de bovenste laag brandstof verbrandt. Wanneer de bovenste laag uitbrandt, voer dan de onderste laag aan. Dus geleidelijk, naarmate de verbranding vordert, wordt de lucht steeds lager aangevoerd. Dankzij deze aanpak brandt de bovenste laag brandstof altijd, en de onderste blijft intact tot hij op zijn beurt komt.Dit maakt een zeer zuinig brandstofverbruik en controle van het verbrandingsproces mogelijk. Het is met deze technologie dat vaste brandstof heel lang brandt.

Dergelijke ketels zijn niet alleen zuinig maar ook milieuvriendelijk. Uiteraard op voorwaarde dat er brandwerende bouwmaterialen worden gebruikt, die niet alleen zorgen voor het maximale rendement van de ketel, warmte isoleren, maar ook beschermen tegen mogelijke branden.

U kunt duidelijk begrijpen hoe de pyrolyse-ketel werkt aan de hand van deze video:

De echte voordelen van pyrolyse-verwarmers

Laten we een lijst maken van de voordelen van vergassingsketels die door verkopers zijn verklaard, en dan zullen we openhartige verhalen uit de wereld helpen:

• pyrolyse warmtebronnen zijn volwaardige gasgeneratoren die brandbaar synthesegas uitstoten;
• de units zijn door hun hoge rendement zeer zuinig en milieuvriendelijk;
• ketels verbranden kolen en brandhout volledig, praktisch zonder residu;
• brandtijd - meer dan 10 uur (het meest bescheiden cijfer is 8 uur).

Opmerking. Adverteerders en niet al te gewetensvolle fabrikanten vergelijken gasgenererende eenheden altijd met conventionele verwarmingsketels met directe verbranding, waarbij ze de even efficiënte pelletverwarmers "vergeten". Maar zelfs deze vergelijking is niet erg succesvol.

De eerste verklaring is te vet. Laten we niet vergeten: intense pyrolyse begint bij sterke verwarming en zuurstofgebrek, maar wat gebeurt er in de ketel? De ventilator blaast overtollige lucht in de vuurhaard, er is geen smeulsel. Er komt natuurlijk synthesegas vrij, maar er is ook directe brandstofverbranding.

Links is een vlamtoorts in het naverbrandingscompartiment tijdens ketelbedrijf, rechts is een vlampijpwarmtewisselaar (bovenaanzicht)

Laten we eens kijken naar de overige voordelen:

1. De uitspraak over economie en milieuvriendelijkheid is geen sprookje. Door de behoorlijke efficiëntie assimileert de ketel de energie van de brandstof beter en stoot veel minder giftige stoffen - stikstofoxide en koolmonoxide - uit in de atmosfeer. Voorwaarde 1: de aanbevelingen over de bedrijfsmodus en het vochtgehalte van het brandhout worden volledig in acht genomen.
2. De redenen voor een meer volledige verbranding zijn droog hout en geforceerde luchtinjectie. Als je zaagselbriketten of droge acacia in een traditionele ketel met turbocompressor doet, is er ook geen asresidu. Veel lichte as wordt eenvoudig door een ventilator in de schoorsteen geblazen. Dit betekent dat dit feit geen voordeel is.
3. De duur van de verbranding is afhankelijk van 2 factoren: efficiëntie en capaciteit van het brandstofcompartiment. In termen van efficiëntie verliezen vaste brandstofketels met 10% ten opzichte van pyrolyse-ketels, dit is een kleine toename van de bedrijfsduur. De belangrijkste factor is het volume van de verbrandingskamer, als het 80 liter of meer bereikt, zal brandhout binnen 6-8 uur opbranden.

Referentie. De Tsjechische fabrikant Atmos beschrijft de voordelen van zijn warmtegeneratoren (letterlijk): een grote brandstofbunker - een lange brandtijd. Vandaar de conclusie: de uitspraak over de duur van het werk is waar, alleen de reden is anders - de capaciteit van de oven, en niet het feit dat er houtgas wordt gegenereerd.

Er worden ook veel fabels verteld over de economische manier van smeulen, die eenvoudigweg afwezig is in pyrolyse-eenheden. Het staat in de gebruiksaanwijzing "Atmos DC15E" - een afname van de vlamintensiteit leidt tot een afname van de efficiëntie en een toename van het brandstofverbruik.

De nieuwste warmtegenerator "Atmos" van het pyrolyse-type op de tentoonstelling "Aquatherm-2019"

Verschillende schema's van het pyrolyse-ketelapparaat

Voordat u doorgaat met de vervaardiging van een gasgenererende ketel met uw eigen handen, moet u vertrouwd raken met de mogelijke opties voor het apparaat. Dergelijke units kunnen een andere ontwerpoplossing hebben. Maar in de praktijk is het principe van hun werking hetzelfde: ze hebben allemaal twee brandstofverbrandingskamers. De eerste dient in de regel voor het laden van brandstof en de pyrolyse-verbranding ervan, en de tweede voor het verbranden van het brandbare gas dat vrijkomt tijdens de pyrolyse.Afhankelijk van het ontwerp van de ketel kunnen ze verschillende vormen en afmetingen hebben en verschillende posities ten opzichte van elkaar innemen.

Bovendien kunnen verschillende modellen pyrolyse-ketels verschillen in de manier waarop primaire en secundaire lucht worden aangevoerd: het kan natuurlijk of geforceerd zijn, met behulp van een ventilator. Hieronder worden de meest voorkomende schema's voor het apparaat van dergelijke ketels overwogen, die u kunt gebruiken bij het bouwen met uw eigen handen.

Pyrolyse ketels met natuurlijke luchttoevoer

Optie 1.

De kamer voor het laden en de verbranding van pyrolysebrandstof bevindt zich eronder en de naverbrander van het pyrolysegas bevindt zich erboven (figuur 1). De toevoer van primaire en secundaire lucht met een dergelijk schema wordt uitgevoerd van onderaf, via de ventilatorklep, die door een ketting is verbonden met een sensorregelaar die is ingebouwd in de "watermantel" van de ketel. Primaire lucht wordt door de blaaskamer en het rooster in een zodanige hoeveelheid aangevoerd dat een langzame verbranding van vaste brandstof wordt gewaarborgd waarbij brandbaar gas vrijkomt, dat met behulp van natuurlijke trek in de bovenste kamer wordt gevoerd. Secundaire lucht wordt voorverwarmd in de onderste kamer en naar de bovenste kamer gevoerd door middel van buizen met gekalibreerde gaten, waardoor het gasverbrandingsproces wordt gewaarborgd.

Afb. 1 Schema van een pyrolyse-ketel met natuurlijke luchttoevoer en een bovenste locatie van de naverbrander

Optie 2.

Dit schema (Fig. 2) voorziet in de locatie van de brandstoflading en pyrolyse-verbrandingskamer bovenaan en de gasverbrandingskamer onderaan. Wanneer een dergelijke ketel wordt ontstoken, gaat de smoorklep open in het bovenste gedeelte en begint de brandstof te verbranden zoals in een conventionele ketel voor vaste brandstoffen, en worden de rookgassen rechtstreeks in de schoorsteen uitgestoten. Nadat de brandstof is ontstoken, sluit de klep en begint de ketel te werken in de gasgenererende modus: pyrolysegas komt de onderste kamer binnen en brandt daar, waarbij thermische energie vrijkomt en het koelmiddel wordt verwarmd in de warmtewisselaar ("watermantel").

Afb. 2 Schema van een pyrolyse-ketel met een bovenste laadkamer en pyrolyse-verbranding

Optie 3.

Dit schema van de pyrolyse-ketel verschilt van het vorige doordat de laaddeur zich niet aan de zijkant, maar aan de bovenkant bevindt. Bovendien wordt de warmtewisselaar aangevuld met buizen die het mogelijk maken om het contactoppervlak met hete gassen te vergroten en de efficiëntie van warmteoverdracht te verhogen. De bovenste locatie van de laaddeur maakt het laden van brandstof gemakkelijker. Bovendien kan, indien gewenst, een dergelijke kamer naar boven worden vergroot, waardoor het volume van de gelijktijdig geladen brandstof toeneemt, en daarmee de duur van de werking van de ketel.

Afb. 3 Schema van een pyrolyse-ketel met een laaddeur bovenaan

Optie 4.

Dit schema (figuur 4) verschilt van andere, zowel in de locatie van de warmtewisselaar (in het bovenste deel) als in het ontwerp van de verbrandingskamers zelf. Laden - gemaakt in de vorm van een bunker met een hellende basis, die zorgt voor een spontane stroom van brandstof, terwijl deze uitbrandt, naar de plaats van primaire verbranding. De naverbrander is hier gemaakt in de vorm van een pijp van vuurvast materiaal en bevindt zich in de toevoertrechter, boven de primaire verbrandingskamer. Om de temperatuur erin te verhogen en betere omstandigheden te creëren voor het verbranden van brandbaar gas, voorziet dit ontwerp in het verwarmen van de wanden van buitenaf met een deel van de hete rookgassen.

Afb. 4 Schema van een pyrolyse-ketel bovenaan de warmtewisselaar

Pyrolyse-ketels met geforceerde lucht

Optie 1.

De kamer voor het laden en de primaire verbranding van brandstof in dit schema bevindt zich onderaan (figuur 5). De basis is gemaakt van vuurvast materiaal (bijvoorbeeld: vuurvaste stenen) met openingen voor de toevoer van primaire lucht vanuit de blaaskamer, die zich nabij de achterwand van de ketel bevinden.De toevoer van secundaire lucht voor de verbranding van houtgas wordt uitgevoerd door middel van een ventilator die is geïnstalleerd op de voorwand van de ketel, boven de laaddeur.

Afb. 5 Pyrolyse-ketel met bovenste verbrandingskamer en geforceerde toevoer van secundaire lucht

Optie 2.

Dit schema (afb. 6) verschilt doordat de toevoer van lucht, zowel primair als secundair, wordt uitgevoerd met behulp van een ventilator op de voorwand van de ketel of op de schoorsteen (rookafzuiging). Zo'n schema zorgt voor een efficiëntere regeling van de werking van de unit, maar is afhankelijk van de beschikbaarheid van elektriciteit. Bovendien is in het gepresenteerde schema de overlap tussen de kamers gemaakt van vuurvast materiaal, waarin zich kanalen bevinden voor het toevoeren van secundaire lucht en een mondstuk voor het toevoeren van pyrolysegas naar de onderste verbrandingskamer.

Afb. 6 Gasgeneratieketel met een onderste gasverbrandingskamer en geforceerde toevoer van primaire en secundaire lucht

Aanzienlijke nadelen van ketels

Als u een online winkel met verwarmingseenheden bezoekt en vraagt ​​hoeveel pyrolyse-warmtegeneratoren kosten, ziet u onmiddellijk hun belangrijkste nadeel. Niet de duurste Russische ketel "Suvorov M" K-20 (20 kW) kost 1320 cu. Dat wil zeggen, en de ATMOS DC 20 GS, identiek in vermogen, is 2950 cu. e) Ter vergelijking: de prijs van een dure traditionele kachel Buderus Logano S131-22 H is $ 1010. e.

Laten we andere nadelen van het vergassen van warmtebronnen noemen:

• 2 kamers, bakstenen of keramische voering plus een watermantel in het onderste deel van het lichaam - de bovenstaande ontwerpoplossingen verhogen het gewicht en de afmetingen van de eenheden aanzienlijk;
• hoge eisen aan brandstofkwaliteit;
• een koelvloeistof met een temperatuur van 80 ° C wordt zelden gebruikt bij het verwarmen van privéwoningen, wat betekent dat u niet zonder een dure warmteaccumulator + leidingelementen kunt;
• keramische delen van de voering gaan niet eeuwig mee - het mondstuk kan barsten door oververhitting en moet worden vervangen.

Ik moet zeggen dat pyrolyse-ketels thuisvakmensen aantrekken. Maar het is erg moeilijk om zo'n eenheid met je eigen handen te maken, je hebt ervaring en investeringen nodig in de aanschaf van materialen. Het is niet mogelijk om gratis een kachel te maken. Veel gemakkelijker om een ​​conventionele of mijnboiler te lassen.

Opmerking. Te oordelen naar de beoordelingen van de eigenaren van de ketels op de thematische fora, is het nog steeds mogelijk om onbewerkt brandhout te gebruiken. Het algoritme is als volgt: de unit wordt gesmolten en opgewarmd met droge houtblokken, daarna wordt vochtig hout opgeworpen. Maar het aandeel van dergelijke brandstof mag niet hoger zijn dan 30%, anders gaan roet en roet weg. Laten we de mening van de expert over de video horen:

Conclusies en aanbevelingen om te kiezen

In deze situatie is het logisch om pyrolyse-ketels te kiezen uit alle bestaande ketels:

• u bent bereid te betalen voor efficiëntie en milieubehoud;
• met het budget kunt u een verwarming en een warmteaccumulator van het vereiste volume kopen;
• er is voldoende ruimte voor apparatuur in de stookruimte;
• er is gelegenheid om brandhout van hoge kwaliteit te oogsten, briketten te kopen of vers gekapt hout te drogen.

Het warmtegeneratormodel is geselecteerd in termen van vermogen en functionaliteit. Lees onze instructies hoe u de juiste houtgestookte warmtebron voor uw huis kiest.

In eerste instantie zijn pyrolyse-huishoudelijke ketels ontworpen om een ​​opslagtank te installeren en goede brandstof te gebruiken. Dit is een West-Europese praktijk, waarbij vaste brandstofeenheden niet kunnen werken zonder buffertank.

Onze inkomens zijn niet zo hoog, daarom besparen huiseigenaren op alles: apparatuur, brandstof, verbrandingsmethode. Vandaar de conclusie: op dit moment zijn gasgeneratoren onverenigbaar met de behoeften en kosten van de meeste huiseigenaren, omdat ze niet goed kunnen worden bediend.