Încălzirea cu un cazan pe combustibil solid EXAMENUL PREȚULUI CABINELOR DE PELETE TOBY - cazane monobloc pe pelete WIRBEL ECO-CK110 în Solovki

Pe scurt despre arderea pirolizei

Procesul de piroliză este descompunerea lentă a combustibililor de carbon, care are loc sub influența temperaturilor ridicate cu lipsă de oxigen. Gazul combustibil sau combustibilul lichid se obțin la ieșire, în funcție de materia primă și de condițiile reacției chimice.

Cazanele de încălzire cu piroliză produc și ard exact gaz, de unde și al doilea nume - generator de gaz sau gazificare. Materii prime inițiale - lemn de foc uscat, cărbune, brichete combustibile.

Diagrama unei centrale generatoare de gaz care produce combustibil pentru un motor cu ardere internă

Referinţă. Pentru arderea pirolizei se utilizează o mare varietate de combustibili solizi care conțin compuși de hidrocarburi. Un exemplu este producția de combustibil lichid din anvelopele vechi pentru mașini sau incinerarea deșeurilor în cuptoarele industriale cu gaz.

Cum apare piroliza lemnului:

1. Un anumit volum de lemn sau rumeguș tocat este încărcat într-un rezervor închis (reactor).
2. Vasul metalic este încălzit din exterior până la 500 ... 900 ° C, aerul este alimentat în mod limitat prin orificii (suflante).
3. Lemnul mocnește și se descompune în constituenții săi - hidrogen, metan, monoxid de carbon, vapori de apă, dioxid de carbon. La sfârșitul reacției, o parte din cenușă rămâne în partea de jos.
4. Amestecul de gaz rezultat este răcit, curățat și apoi pompat în butelii pentru utilizare ulterioară.

Înainte de încărcare în generatorul de gaz, lemnul este uscat. În caz contrar, energia de încălzire va fi cheltuită pentru evaporarea apei, reacția de piroliză va încetini foarte mult și vom obține o grămadă de vapori de apă la ieșire.

Rețineți că orice proces de ardere a combustibilului solid este însoțit de degajarea gazului din lemn, chiar și în caz de incendiu (vezi fotografia). Piroliza este descrisă mai detaliat în cealaltă publicație a noastră.

Cazane pe bază de piroliză pe combustibil solid cu ardere lungă

Funcționarea acestor cazane se bazează pe gazificarea combustibilului. Cuptorul unui astfel de cazan este împărțit în 2 jumătăți orizontal. Jumătatea superioară, care este în același timp o cameră de încărcare pentru combustibil, lemnul nu arde, ci arde. Experimentând efectele temperaturilor ridicate, lemnele de foc emit diferite substanțe combustibile, care devin principalul combustibil pentru cazan, arzând în a doua cameră situată mai jos.

Principiul descris de funcționare a cazanelor crește semnificativ eficiența unor astfel de probe, în acest caz putem vorbi despre 85 sau chiar 90%. Timpul de ardere a combustibilului crește, de asemenea, semnificativ, ajungând până la 12 ore. Faptul este că în cazanele luate în considerare, procesul de ardere directă a combustibilului are loc numai în camera inferioară.

În camera superioară de încărcare, lemnul de foc doar arde, emițând substanțe inflamabile. După aceea, substanțele combustibile sunt amestecate cu aerul și, printr-o duză specială, sunt trimise în a doua cameră inferioară, unde devin principalul combustibil pentru un astfel de cazan. În procesul de ardere a unui amestec de aer și gaze degajate din lemnul de foc, este posibil să se atingă temperaturi suficient de ridicate, prin urmare, camera inferioară, în care are loc procesul de ardere, este învelită cu un finisaj special rezistent la căldură.

Combustibilul din cazanele în cauză arde aproape complet, ceea ce ne permite, de asemenea, să vorbim despre eficiența cazanului. În plus, datorită caracteristicilor sale tehnice, cazanul nu formează funingine și cenușă în timpul funcționării. Pentru ca cazanul de piroliză să își îndeplinească pe deplin funcțiile, este necesar să pompați complet aerul în dispozitiv.

Cazanele în cauză sunt echipamente complexe și costisitoare. În majoritatea cazurilor, proiectarea acestor cazane include:

• Evacuatoare de fum;
• Dispozitive electronice pentru controlul procesului de lucru al cazanului și control eficient asupra acestuia.

O condiție importantă pentru funcționarea corectă a cazanului de piroliză este nivelul de umiditate al combustibilului. Conținutul de umiditate al lemnului care va fi introdus într-un astfel de cazan nu trebuie să depășească 25%. Practica arată că lemnul de foc depozitat într-o stivă de lemne se poate lăuda cu un astfel de procent de umiditate la numai 24 de luni de la începutul depozitării. Cazanul este, de asemenea, pretențios în ceea ce privește dimensiunea combustibilului: grosimea lemnului de foc care se pregătește pentru așezarea într-un astfel de cazan nu trebuie să fie mai mică de 100 de milimetri. Puterea minimă a cazanului care poate fi considerată controlabilă este de 50%, în cazurile în care puterea cazanului scade sub valoarea indicată, funcționarea dispozitivului devine instabilă. Acest lucru sugerează că cazanul este bine adaptat pentru funcționarea în perioadele reci ale anului, cu toate acestea, este complet inadecvat pentru o funcționare eficientă în afara sezonului.

Cazanele de piroliză de la producători precum VERNER și ATMOS se laudă cu recenzii excelente de la utilizatori care au studiat și testat această tehnică în procesul de utilizare practică.

Reguli de operare

Pentru a obține un transfer bun de căldură de la un generator de gaz cu un consum minim de combustibil, producătorii recomandă respectarea următoarelor reguli:

• folosiți numai lemn uscat, conținut de umiditate admisibil 12 ... 20%;
• atunci când instalați și conductați cazanul, este imperativ să folosiți o supapă de amestecare cu trei căi sau un dispozitiv complex Laddomat-21 pentru a menține temperatura de retur la 65 ° C;
• temperatura de funcționare a agentului de încălzire la alimentare - 80 ... 90 ° C;
• generatorul de căldură trebuie să funcționeze la o putere apropiată de cea maximă; este imposibilă funcționarea unității pentru o lungă perioadă de timp în modul de productivitate scăzută (mai puțin de 50%);
• este foarte indicat să vă înecați cu bușteni mari, dar nu bușteni rotunzi;
• împreună cu cazanele de piroliză, se recomandă insistent utilizarea unui rezervor tampon, care să acumuleze exces de energie termică;
• cerința pentru volumul minim al acumulatorului de căldură este de 25 de litri pentru fiecare kilowat de putere al încălzitorului.

Explicaţie. Dacă un lichid de răcire rece cu o temperatură sub 65 de grade intră în rezervorul cazanului, atunci în procesul de gazificare a combustibilului în camera primară se vor forma condens și gudron. Citiți mai multe despre conductele corecte într-un manual separat despre conectarea cazanelor TT.

Alimentarea cu agent de încălzire a cazanului trebuie reglată de o supapă cu trei căi. După rezervorul tampon, este instalată o altă unitate de amestecare pentru a reduce temperatura apei
Utilizarea rezervorului tampon se datorează modului de funcționare eficient al cazanului - combustie intensivă, temperatura de ieșire este de 80 ... 90 de grade. În astfel de condiții se obține o eficiență ridicată de 86-87%. Este imposibil să „sufocați” generatorul de căldură prin aer, eficiența arderii va scădea la 40-50%, ca într-o sobă de casă.

Principiul de funcționare al unui cazan pe combustibil solid cu ardere lungă.

În mod obișnuit, aceste cazane pe combustibil solid funcționează pe principiul „arderii superioare”. Cum funcționează un cazan cu ardere lungă? Înainte ca oxigenul să intre direct în cuptor, unde are loc arderea, acesta este încălzit. Este încălzit pentru a reduce în cele din urmă cantitatea de deșeuri de ardere: funingine, cenușă. Oxigenul este furnizat nu de jos în sus, ci de sus în jos. Astfel, arde doar stratul superior de combustibil solid stocat în focar. Datorită faptului că aerul intră de sus, nu pătrunde în jos și procesul de ardere este imposibil acolo. Doar stratul superior de combustibil arde. Când stratul superior arde, alimentarea către stratul inferior este activată. Deci treptat, pe măsură ce combustia progresează, aerul este furnizat din ce în ce mai jos. Datorită acestei abordări, stratul superior de combustibil arde întotdeauna, iar cel de mai jos rămâne intact până când vine rândul său.Acest lucru permite consumul foarte economic de combustibil și controlul procesului de ardere. Cu această tehnologie combustibilul solid arde foarte mult timp.

Astfel de cazane sunt nu numai economice, ci și ecologice. Desigur, cu condiția să se utilizeze materiale de construcție rezistente la foc, care nu numai că vor asigura eficiența maximă a cazanului, izolând căldura, ci și protejând împotriva posibilelor incendii.

Puteți înțelege clar modul în care funcționează cazanul de piroliză din acest videoclip:

Beneficiile reale ale încălzitoarelor de piroliză

Să enumerăm avantajele cazanelor de gazificare declarate de vânzători, iar apoi vom elimina povești sincere:

• sursele de căldură prin piroliză sunt generatoare de gaz cu drepturi depline care emit gaz de sinteză combustibil;
• unitățile sunt foarte economice și ecologice datorită eficienței ridicate;
• cazanele ard complet cărbune și lemne de foc, practic fără reziduuri;
• timpul de ardere - peste 10 ore (cea mai modestă cifră este de 8 ore).

Notă. Agenții de publicitate și producătorii nu prea conștiincioși compară întotdeauna unitățile de generare a gazelor cu cazanele convenționale cu ardere directă, „uitând” de încălzitoarele de peleți la fel de eficiente. Dar nici această comparație nu este foarte câștigătoare.

Prima afirmație este prea îndrăzneață. Să ne amintim: piroliza intensă începe de la încălzirea puternică și lipsa de oxigen, dar ce se întâmplă în cazan? Ventilatorul suflă aer în focar în exces, nu există fum. Desigur, gazul de sinteză este eliberat, dar este prezentă și combustia directă a combustibilului.

În stânga este o torță cu flacără în compartimentul post-arzător în timpul funcționării cazanului, în dreapta este un schimbător de căldură cu tub de incendiu (vedere de sus)

Să aruncăm o privire la restul beneficiilor:

1. Declarația despre economie și prietenie cu mediul nu este un basm. Datorită eficienței decente, cazanul asimilează mai bine energia combustibilului și emite compuși mult mai puțin toxici - oxid de azot și monoxid de carbon - în atmosferă. În condiția 1: recomandările privind modul de funcționare și conținutul de umiditate al lemnului de foc sunt respectate pe deplin.
2. Motivele pentru o combustie mai completă sunt lemnul uscat și injecția forțată de aer. Dacă puneți brichete de rumeguș sau salcâm uscat într-un cazan tradițional turbocompresor, reziduul de cenușă va fi, de asemenea, zero. O mulțime de cenușă ușoară este pur și simplu suflată de un ventilator în coș. Aceasta înseamnă că acest fapt nu este un avantaj.
3. Durata arderii depinde de 2 factori: eficiența și capacitatea compartimentului pentru combustibil. În ceea ce privește eficiența, cazanele pe combustibil solid pierd în cazanele de piroliză cu 10%, aceasta reprezintă o mică creștere a duratei de funcționare. Principalul factor este volumul camerei de ardere, dacă atinge 80 litri sau mai mult, lemnul de foc se va arde în 6-8 ore.

Referinţă. Producătorul ceh Atmos descrie avantajele generatoarelor sale de căldură (literalmente): un buncăr mare de combustibil - o durată lungă de ardere. De aici concluzia: afirmația despre durata lucrării este adevărată, doar motivul este diferit - capacitatea cuptorului și nu faptul de a genera gaz din lemn.

De asemenea, o mulțime de fabule sunt povestite despre modul economic de mocnire, care este pur și simplu absent în unitățile de piroliză. Este scris în instrucțiunile de funcționare „Atmos DC15E” - o scădere a intensității flăcării duce la o scădere a eficienței și o creștere a consumului de combustibil.

Cel mai nou generator de căldură „Atmos” de tip piroliză la expoziția „Aquatherm-2019”

Mai multe scheme ale dispozitivului cazanului de piroliză

Înainte de a continua cu fabricarea unui cazan generator de gaz cu propriile mâini, trebuie să vă familiarizați cu opțiunile posibile pentru dispozitivul acestuia. Astfel de unități pot avea o soluție de proiectare diferită. Dar, în practică, principiul funcționării lor este același: toate au două camere de combustie. Primul dintre ele, de regulă, servește la încărcarea combustibilului și a arderii pirolizei acestuia, iar al doilea pentru arderea gazului combustibil eliberat în timpul pirolizei.În funcție de designul cazanului, acestea pot avea diferite forme, dimensiuni și pot lua poziții diferite una față de alta.

În plus, diferite modele de cazane de piroliză pot diferi prin modul de alimentare cu aer primar și secundar: poate fi natural sau forțat, cu ajutorul unui ventilator. Mai jos, sunt luate în considerare cele mai frecvente scheme pentru dispozitivul acestor cazane, care pot fi utilizate atunci când le construiți cu propriile mâini.

Cazane de piroliză cu alimentare cu aer natural

Opțiunea 1.

Camera pentru încărcarea și arderea combustibilului de piroliză este situată dedesubt, iar arzătorul după gaz de piroliză este situat deasupra acestuia (Fig. 1). Alimentarea cu aer primar și secundar cu o astfel de schemă se efectuează de jos, prin ușa suflantei, care este conectată printr-un lanț cu un senzor-regulator încorporat în „jacheta de apă” a cazanului. Aerul primar este furnizat prin camera de suflare și grătar într-o cantitate astfel încât să asigure o ardere lentă a combustibilului solid cu eliberarea de gaz combustibil, care este alimentat în camera superioară cu ajutorul tirajului natural. Aerul secundar este preîncălzit în cel inferior și alimentat în camera superioară prin intermediul unor tuburi cu găuri calibrate, asigurând procesul de ardere a gazului.

Fig. 1 Diagrama unui cazan de piroliză cu alimentare cu aer natural și o locație superioară a post-arzătorului

Opțiunea 2.

Această schemă (Fig. 2) prevede amplasarea camerei de ardere a combustibilului și a pirolizei în partea de sus și a camerei de combustie a gazelor în partea de jos. Când un astfel de cazan este aprins, supapa de accelerație se deschide în partea sa superioară și combustibilul începe să ardă ca într-un cazan convențional cu combustibil solid, iar gazele de ardere sunt emise direct în coș. După ce combustibilul se aprinde, clapeta se închide și cazanul începe să funcționeze în modul de generare a gazului: gazul de piroliză intră în camera inferioară și arde acolo, eliberând energie termică și încălzind lichidul de răcire în schimbătorul său de căldură („jacheta de apă”).

Fig. 2 Schema unui cazan de piroliză cu o cameră de încărcare superioară și combustie cu piroliză

Opțiunea 3.

Această schemă a cazanului de piroliză diferă de cea anterioară prin faptul că ușa de încărcare este situată nu lateral, ci deasupra. În plus, schimbătorul de căldură este suplimentat cu tuburi care permit creșterea zonei de contact cu gazele fierbinți și creșterea eficienței transferului de căldură. Amplasarea superioară a ușii de încărcare face procesul de încărcare a combustibilului mai convenabil. În plus, dacă se dorește, o astfel de cameră poate fi extinsă în sus, crescând astfel volumul de combustibil încărcat simultan și, prin urmare, durata funcționării cazanului.

Smochin. 3 Schema unui cazan de piroliză cu ușă de încărcare deasupra

Opțiunea 4.

Această schemă (Fig. 4) diferă de altele atât prin amplasarea schimbătorului de căldură (în partea superioară), cât și prin proiectarea camerelor de ardere. Încărcare - realizată sub formă de buncăr cu bază înclinată, care asigură fluxul spontan de combustibil, pe măsură ce se arde, la locul de ardere primară. Arzătorul de după aici este realizat sub forma unei țevi din material refractar și este situat în interiorul buncărului de alimentare, deasupra camerei de ardere primare. Pentru a crește temperatura din acesta și pentru a crea condiții mai bune pentru arderea gazului combustibil, acest design prevede încălzirea pereților din exterior cu o parte din gazele de ardere fierbinți.

Smochin. 4 Schema unui cazan de piroliză situat în partea superioară a schimbătorului de căldură

Cazane de piroliză cu aer forțat

Opțiunea 1.

Camera pentru încărcarea și arderea primară a combustibilului în această schemă este situată în partea de jos (Fig. 5). Baza sa este realizată din material refractar (de exemplu: cărămizi din argilă) cu deschideri pentru alimentarea cu aer primar din camera de explozie, care sunt situate lângă peretele din spate al cazanului.Alimentarea cu aer secundar pentru arderea gazului din lemn se realizează cu ajutorul unui ventilator instalat pe peretele frontal al cazanului, deasupra ușii de încărcare.

Smochin. 5 Cazan de piroliză cu cameră de ardere superioară și alimentare forțată cu aer secundar

Opțiunea 2.

Această schemă (Fig. 6) diferă prin faptul că alimentarea cu aer, atât primară, cât și secundară, se realizează utilizând un ventilator situat pe peretele frontal al cazanului sau pe coșul de fum (aspirator de fum). O astfel de schemă permite o reglare mai eficientă a funcționării unității, dar este dependentă de disponibilitatea energiei electrice. În plus, în schema prezentată, suprapunerea dintre camere este realizată din material refractar, în care există canale pentru alimentarea cu aer secundar și se află o duză pentru alimentarea gazului de piroliză în camera de ardere inferioară.

Smochin. 6 Cazan generator de gaz cu cameră de ardere cu gaz mai mică și alimentare forțată cu aer primar și secundar

Dezavantaje semnificative ale cazanelor

Dacă vizitați orice magazin online de unități de încălzire și întrebați cât costă generatoarele de căldură cu piroliză, veți vedea imediat principalul lor dezavantaj. Nu cel mai scump cazan rusesc "Suvorov M" K-20 (20 kW) va costa 1320 cu. Adică, iar ATMOS DC 20 GS, identic în putere, este de 2950 cu. e. Pentru comparație: prețul unui încălzitor tradițional scump Buderus Logano S131-22 H este de 1010 USD. e.

Să desemnăm alte dezavantaje ale gazificării surselor de căldură:

• 2 camere, căptușeală din cărămidă sau ceramică plus o cămașă de apă în partea inferioară a corpului - soluțiile de design de mai sus cresc semnificativ greutatea și dimensiunile unităților;
• cerințe ridicate pentru calitatea combustibilului;
• un agent de răcire cu o temperatură de 80 ° C este rar folosit la încălzirea caselor private, ceea ce înseamnă că nu puteți face fără un acumulator de căldură scump + elemente de conducte;
• părțile ceramice ale căptușelii nu durează pentru totdeauna - duza se poate sparge din cauza supraîncălzirii și va trebui înlocuită.

Trebuie să spun că cazanele cu piroliză atrag meșteri casnici. Dar realizarea unei astfel de unități cu propriile mâini este foarte dificilă, aveți nevoie de experiență și investiții în achiziționarea de materiale. Nu va fi posibil să faceți un încălzitor gratuit. Mult mai ușor de sudat un cazan convențional sau de mină.

Notă. Judecând după recenziile proprietarilor cazanelor de pe forumurile tematice, este încă posibil să se utilizeze lemn de foc brut. Algoritmul este după cum urmează: unitatea este topită și încălzită cu bușteni uscați, apoi se aruncă lemn umed. Dar ponderea unui astfel de combustibil nu trebuie să depășească 30%, altfel funinginea și funinginea vor dispărea. Să auzim părerea expertului despre videoclip:

Concluzii și recomandări pentru alegere

Este logic să alegeți cazane de piroliză dintre toate cazanele existente în această situație:

• sunteți dispus să plătiți pentru eficiență și conservarea mediului;
• bugetul vă permite să achiziționați un încălzitor și un acumulator de căldură cu volumul necesar;
• există suficient spațiu pentru echipamente în camera cazanului;
• există posibilitatea de a recolta lemn de foc de înaltă calitate, de a cumpăra brichete sau de a usca lemnul proaspăt tăiat.

Modelul generatorului de căldură este selectat din punct de vedere al puterii și funcționalității. Cum să alegeți sursa de căldură potrivită pentru lemn pentru casa dvs., citiți instrucțiunile noastre.

Inițial, cazanele de uz casnic cu piroliză sunt proiectate pentru a instala un rezervor de stocare și pentru a utiliza combustibil bun. Aceasta este o practică din Europa de Vest, în care unitățile de combustibil solid nu pot fi operate fără un rezervor tampon.

Veniturile noastre nu sunt atât de mari, motiv pentru care proprietarii de case economisesc la toate - echipamente, combustibil, metoda de ardere. De aici și concluzia: în acest moment, generatoarele de gaz sunt incompatibile cu nevoile și costurile majorității proprietarilor de case, deoarece nu vor putea fi exploatate corespunzător.