Stručne o spaľovaní pyrolýzou
Proces pyrolýzy je pomalý rozklad uhlíkových palív, ku ktorému dochádza pod vplyvom vysokých teplôt s nedostatkom kyslíka. Na výstupe sa získava horľavý plyn alebo kvapalné palivo, v závislosti od suroviny a podmienok chemickej reakcie.
Pyrolýzne vykurovacie kotly vyrábajú a spaľujú presne plyn, odtiaľ pochádza aj druhé meno - plyn generujúci alebo splyňujúci. Počiatočné suroviny - suché palivové drevo, uhlie, palivové brikety.
Schéma zariadenia na generovanie plynu, ktoré vyrába palivo pre spaľovací motor
Odkaz. Na pyrolýzne spaľovanie sa používa široká škála tuhých palív obsahujúcich uhľovodíkové zlúčeniny. Príkladom je výroba kvapalného paliva zo starých pneumatík pre automobily alebo spaľovanie odpadu v priemyselných plynových peciach.
Ako prebieha pyrolýza dreva:
- Určité množstvo nasekaného dreva alebo pilín sa naloží do uzavretej nádrže (reaktora).
- Kovová nádoba sa zvonku ohrieva na 500 ... 900 ° C, vzduch je cez dúchadlá (vyfukovacie otvory) obmedzene dodávaný.
- Drevo tlie a rozkladá sa na svoje zložky - vodík, metán, oxid uhoľnatý, vodná para, oxid uhličitý. Na konci reakcie zostane na dne trochu popola.
- Výsledná zmes plynov sa ochladí, vyčistí a potom sa prečerpá do valcov na ďalšie použitie.
Pred vložením do generátora plynu sa drevo vysuší. V opačnom prípade sa vykurovacia energia použije na odparovanie vody, pyrolýzna reakcia sa veľmi spomalí a na výstupe dostaneme kopu vodnej pary.
Upozorňujeme, že akýkoľvek proces spaľovania tuhého paliva je sprevádzaný uvoľňovaním drevného plynu, dokonca aj pri požiari (pozri fotografiu). Pyrolýza je podrobnejšie opísaná v našej ďalšej publikácii.
Plynové kotly na pyrolýzu tuhých palív s dlhým spaľovaním
Prevádzka takýchto kotlov je založená na splyňovaní paliva. Pec takéhoto kotla je horizontálne rozdelená na 2 polovice. Horná polovica, ktorá je zároveň ložnou komorou na palivo, drevo nehorí, ale tlie. Drevené drevo, ktoré zažíva účinky vysokých teplôt, emituje rôzne horľavé látky, ktoré sa stávajú hlavným palivom pre kotol a horia v druhej komore umiestnenej nižšie.
Popísaný princíp činnosti kotlov výrazne zvyšuje účinnosť takýchto vzoriek, v tomto prípade môžeme hovoriť o 85 alebo dokonca 90%. Výrazne sa zvyšuje aj doba horenia paliva, ktorá dosahuje až 12 hodín. Faktom je, že v uvažovaných kotloch sa proces priameho spaľovania paliva vyskytuje iba v dolnej komore.
V hornej ložnej komore palivové drevo iba tlie a emituje horľavé látky. Potom sa horľavé látky zmiešajú so vzduchom a pomocou špeciálnej trysky sa odošlú do druhej, dolnej komory, kde sa stanú hlavným palivom pre takýto kotol. V procese spaľovania zmesi vzduchu a plynov uvoľňovaných z palivového dreva je možné dosiahnuť dostatočne vysoké teploty, preto je spodná komora, v ktorej prebieha proces spaľovania, opláštená špeciálnou tepelne odolnou povrchovou úpravou.
Palivo v uvažovaných kotloch spaľuje takmer úplne, čo nám umožňuje hovoriť aj o účinnosti kotla. Okrem toho kvôli svojim technickým vlastnostiam kotol počas prevádzky netvorí sadze a popol. Aby pyrolýzny kotol mohol plne vykonávať svoje funkcie, je potrebné do prístroja úplne načerpať vzduch.
Predmetné kotly sú zložité a drahé zariadenia. Konštrukcia takýchto kotlov vo väčšine prípadov zahŕňa:
- Odsávače dymu;
- Elektronické zariadenia na riadenie pracovného procesu kotla a na efektívnu kontrolu nad ním.
Dôležitou podmienkou pre správnu činnosť pyrolýzneho kotla je úroveň vlhkosti paliva. Vlhkosť dreva, ktoré sa bude do takéhoto kotla vkladať, by nemala presiahnuť 25%. Prax ukazuje, že palivové drevo uskladnené na drevnej hromade sa môže pochváliť takýmto percentom vlhkosti iba 24 mesiacov po začiatku skladovania. Kotol je náročný aj na veľkosť paliva: hrúbka dreva, ktoré sa pripravuje na pokládku do takého kotla, by nemala byť menšia ako 100 milimetrov. Minimálny výkon kotla, ktorý je možné považovať za regulovateľný, je 50%, v prípade, že výkon kotla klesne pod uvedenú hodnotu, činnosť zariadenia sa stane nestabilnou. To naznačuje, že kotol je dobre prispôsobený na prevádzku v chladných ročných obdobiach, je však úplne nevhodný na efektívnu prevádzku mimo sezóny.
Pyrolýzne kotly od výrobcov ako VERNER a ATMOS sa môžu pochváliť vynikajúcimi recenziami od používateľov, ktorí túto techniku pri praktickom použití študovali a testovali.
Prevádzkový poriadok
Na dosiahnutie dobrého prenosu tepla z kúrenia plynového generátora s minimálnou spotrebou paliva odporúčajú výrobcovia dodržiavať nasledujúce pravidlá:
- používajte iba suché drevo, prípustný obsah vlhkosti 12 ... 20%;
- pri inštalácii a potrubí kotla je bezpodmienečne nutné použiť trojcestný zmiešavací ventil alebo zložité zariadenie Laddomat-21 na udržanie teploty spiatočky na 65 ° C;
- prevádzková teplota vykurovacieho prostriedku na napájaní - 80 ... 90 ° C;
- generátor tepla musí pracovať pri maximálnom výkone; je nemožné prevádzkovať jednotku dlhodobo v režime nízkej produktivity (menej ako 50%);
- je veľmi vhodné utopiť sa s veľkými guľatinami, ale nie s guľatými guľatinami;
- spolu s pyrolýznymi kotlami sa dôrazne odporúča používať vyrovnávaciu nádrž, ktorá bude akumulovať prebytočnú tepelnú energiu;
- požiadavka na minimálny objem tepelného akumulátora je 25 litrov na každý kilowatt výkonu ohrievača.
Vysvetlenie. Ak do nádrže kotla ide studená chladiaca kvapalina s teplotou pod 65 stupňov, potom sa v procese splyňovania paliva v primárnej komore vytvorí kondenzát a decht. Prečítajte si viac o správnom potrubí v samostatnom manuáli o pripojení kotlov TT.
Dodávka vykurovacieho média do kotla musí byť regulovaná trojcestným ventilom. Za vyrovnávacou nádržou je nainštalovaná ďalšia miešacia jednotka na zníženie teploty vody
Použitie vyrovnávacej nádrže je spôsobené efektívnym prevádzkovým režimom kotla - intenzívnym spaľovaním, výstupná teplota je 80 ... 90 stupňov. Za takýchto podmienok sa dosiahne vysoká účinnosť 86 - 87%. Nie je možné „udusiť“ generátor tepla vzduchom, účinnosť spaľovania sa zníži na 40 - 50%, ako v domácich kachliach.
Princíp činnosti kotla na tuhé palivá s dlhým spaľovaním.
Typicky tieto kotly na tuhé palivá pracujú na princípe "horného spaľovania". Ako funguje dlho horiaci kotol? Pred vstupom kyslíka priamo do pece, kde dochádza k spaľovaniu, sa ohrieva. Zahrieva sa, aby sa nakoniec znížilo množstvo odpadu zo spaľovania: sadze, popol. Kyslík sa dodáva nie zdola nahor, ale zhora nadol. Horí tak iba horná vrstva tuhého paliva uloženého v kúrenisku. Vďaka tomu, že vzduch vstupuje zhora, nepreniká smerom nadol a spaľovací proces je tam nemožný. Horí iba horná vrstva paliva. Keď horná vrstva vyhorí, je zapnuté napájanie do spodnej vrstvy. Takže postupne, ako spaľovanie postupuje, je vzduch privádzaný stále nižšie. Vďaka tomuto prístupu horná vrstva paliva vždy horí a tá dole zostáva nedotknutá, kým nepríde na rad.To umožňuje veľmi ekonomickú spotrebu paliva a riadenie spaľovacieho procesu. Práve touto technológiou spaľuje tuhé palivo veľmi dlho.
Takéto kotly sú nielen ekonomické, ale aj ekologické. Samozrejme za predpokladu, že sa použijú protipožiarne stavebné materiály, ktoré zabezpečia nielen maximálnu účinnosť kotla, izolačné teplo, ale aj ochranu pred možnými požiarmi.
Z tohto videa môžete jasne pochopiť, ako funguje pyrolýzny kotol:
Skutočné výhody pyrolýznych ohrievačov
Uveďme zoznam výhod splyňovacích kotlov, ktoré deklarujú predajcovia, a potom odstránime úprimné príbehy:
- pyrolýzne zdroje tepla sú plnohodnotné generátory plynu emitujúce horľavý syntetický plyn;
- jednotky sú vďaka svojej vysokej účinnosti veľmi hospodárne a ohľaduplné k životnému prostrediu;
- kotly úplne spaľujú uhlie a palivové drevo, prakticky bezo zvyšku;
- doba horenia - viac ako 10 hodín (najskromnejší indikátor je 8 hodín).
Poznámka. Inzerenti a nie príliš svedomití výrobcovia vždy porovnávajú jednotky na výrobu plynu s konvenčnými kotlami na priame spaľovanie a „zabúdajú“ na rovnako účinné ohrievače peliet. Ale ani toto porovnanie nie je veľmi víťazné.
Prvé tvrdenie je príliš odvážne. Pamätajme: intenzívna pyrolýza začína silným zahriatím a nedostatkom kyslíka, ale čo sa stane v kotle? Ventilátor vháňa vzduch do kúreniska v nadmernom množstve, nedochádza k tlejeniu. Syntetický plyn sa samozrejme uvoľňuje, ale prítomné je aj priame spaľovanie paliva.
Vľavo je plameňový horák v oddelení dodatočného spaľovania počas prevádzky kotla, vpravo je rúrkový výmenník tepla (pohľad zhora).
Pozrime sa na ďalšie výhody:
- Vyhlásenie o hospodárnosti a ohľaduplnosti k životnému prostrediu nie je rozprávkové. Vďaka slušnej účinnosti kotol lepšie asimiluje energiu paliva a do atmosféry emituje oveľa menej toxických zlúčenín - oxid dusíka a oxid uhoľnatý. Podmienka 1: Odporúčania týkajúce sa prevádzkového režimu a obsahu vlhkosti v palivovom dreve sú úplne dodržané.
- Dôvody úplnejšieho spaľovania sú suché drevo a nútené vstrekovanie vzduchu. Ak vložíte do tradičného preplňovaného kotla brikety z pilín alebo suchú arabskú gumu, potom bude aj zvyšok popola nulový. Veľa ľahkého popola jednoducho vyfúkne ventilátor do komína. To znamená, že táto skutočnosť nie je výhodou.
- Trvanie spaľovania závisí od 2 faktorov: účinnosti a kapacity palivového priestoru. Pokiaľ ide o účinnosť, kotly na tuhé palivá strácajú pri pyrolýznych kotloch o 10%, ide o malé predĺženie doby prevádzky. Hlavným faktorom je objem spaľovacej komory, ak dosiahne 80 litrov alebo viac, palivové drevo vyhorí za 6-8 hodín.
Odkaz. Český výrobca Atmos popisuje výhody svojich generátorov tepla (doslova): veľký palivový bunker - dlhá doba horenia. Z toho vyplýva záver: tvrdenie o trvaní práce je pravdivé, rozdielny je iba dôvod - kapacita pece, a nie skutočnosť, že sa pri nej vytvára drevný plyn.
Veľa bájok sa hovorí aj o ekonomickom režime tlejenia, ktorý v pyrolýznych jednotkách jednoducho chýba. Je to napísané v návode na obsluhu „Atmos DC15E“ - zníženie intenzity plameňa vedie k zníženiu účinnosti a zvýšeniu spotreby paliva.
Najnovší generátor tepla „Atmos“ pyrolýzneho typu na výstave „Aquatherm-2019“
Niekoľko schém zariadenia pyrolýzneho kotla
Predtým, ako budete pokračovať vo výrobe plynového kotla vlastnými rukami, musíte sa oboznámiť s možnými možnosťami jeho zariadenia. Takéto jednotky môžu mať odlišné konštrukčné riešenie. V praxi je však ich princíp fungovania rovnaký: všetky majú dve komory na spaľovanie paliva. Prvý z nich spravidla slúži na plnenie paliva a jeho pyrolýzne spaľovanie a druhý na spaľovanie horľavého plynu uvoľneného pri pyrolýze.V závislosti na konštrukcii kotla môžu mať rôzne tvary, veľkosti a môžu zaujať rôzne vzájomné polohy.
Okrem toho sa rôzne modely pyrolýznych kotlov môžu líšiť v spôsobe dodávania primárneho a sekundárneho vzduchu: môže byť prirodzený alebo nútený pomocou ventilátora. Ďalej sa uvažuje o najbežnejších schémach pre zariadenie takýchto kotlov, ktoré je možné použiť pri ich stavbe vlastnými rukami.
Pyrolýzne kotly s prirodzeným prívodom vzduchu
Možnosť 1.
Komora na plnenie a spaľovanie paliva pyrolýzou je umiestnená dole a nad ním je umiestnený spaľovací plyn pyrolýzneho plynu (obr. 1). Prívod primárneho a sekundárneho vzduchu s takouto schémou sa vykonáva zospodu cez dvere dúchadla, ktoré sú spojené reťazou so snímačom a regulátorom zabudovaným do „vodného plášťa“ kotla. Primárny vzduch je privádzaný cez dúchaciu komoru a rošt v takom množstve, aby bolo zabezpečené pomalé spaľovanie tuhého paliva s uvoľňovaním horľavého plynu, ktorý je privádzaný do hornej komory pomocou prirodzeného ťahu. V dolnej časti sa predhrieva sekundárny vzduch a do hornej komory sa privádza pomocou rúrok s kalibrovanými otvormi, ktoré zabezpečujú proces spaľovania plynu.
Obr. 1 Schéma pyrolýzneho kotla s prirodzeným prívodom vzduchu a horným umiestnením prídavného spaľovania
Možnosť 2.
Táto schéma (obr. 2) poskytuje umiestnenie palivovej a pyrolýznej spaľovacej komory paliva hore a plynovej spaľovacej komory dole. Keď sa takýto kotol zapáli, otvorí sa v jeho hornej časti škrtiaca klapka a palivo začne horieť ako v klasickom kotle na tuhé palivo a spaliny sa vypúšťajú priamo do komína. Po vznietení paliva sa klapka zatvorí a kotol začne pracovať v režime generovania plynu: pyrolýzny plyn vstupuje do dolnej komory a tam horí, uvoľňuje tepelnú energiu a ohrieva chladiacu kvapalinu v jej výmenníku tepla („vodný plášť“).
Obr. 2 Schéma pyrolýzneho kotla s hornou nakladacou komorou a pyrolýznym spaľovaním
Možnosť 3.
Táto schéma pyrolýzneho kotla sa líši od predchádzajúcej v tom, že nakladacie dvere nie sú umiestnené na boku, ale na vrchu. Výmenník tepla je navyše doplnený rúrkami, ktoré umožňujú zväčšiť kontaktnú plochu s horúcimi plynmi a zvýšiť účinnosť prenosu tepla. Horná poloha nakladacích dverí uľahčuje proces nakladania paliva. Navyše, ak je to požadované, môže byť takáto komora vysunutá nahor, čím sa zvýši objem súčasne naloženého paliva, a tým aj doba prevádzky kotla.
Obr. 3 Schéma pyrolýzneho kotla s umiestnením nakladacích dvierok hore
Možnosť 4.
Táto schéma (obr. 4) sa líši od ostatných jednak umiestnením výmenníka tepla (v hornej časti), jednak samotnou konštrukciou spaľovacích komôr. Nakladanie - vyrobené vo forme bunkra so šikmou základňou, ktorá zaisťuje samovoľný tok paliva, keď dôjde k vyhoreniu, na miesto primárneho spaľovania. Dodatočné spaľovanie je tu vyrobené vo forme potrubia zo žiaruvzdorného materiálu a je umiestnené vo vnútri násypného zásobníka nad primárnou spaľovacou komorou. Na zvýšenie teploty v ňom a vytvorenie lepších podmienok pre spaľovanie horľavého plynu poskytuje táto konštrukcia vykurovanie jeho stien zvonka časťou horúcich spalín.
Obr. 4 Schéma pyrolýzneho kotla umiestneného v hornej časti výmenníka tepla
Kotly na pyrolýzu s núteným obehom vzduchu
Možnosť 1.
Komora na plnenie a primárne spaľovanie paliva je v tejto schéme umiestnená dole (obr. 5). Jeho základňa je vyrobená zo žiaruvzdorného materiálu (napríklad: šamotové tehly) s otvormi na prívod primárneho vzduchu z tryskacej komory, ktoré sú umiestnené v blízkosti zadnej steny kotla.Dodávka sekundárneho vzduchu na spaľovanie drevoplynu sa vykonáva pomocou ventilátora inštalovaného na prednej stene kotla nad nakladacími dverami.
Obr. 5 Pyrolýzny kotol s hornou spaľovacou komorou a núteným prívodom sekundárneho vzduchu
Možnosť 2.
Táto schéma (obr. 6) sa líši v tom, že prívod vzduchu, primárneho aj sekundárneho, sa vykonáva pomocou ventilátora umiestneného na prednej stene kotla alebo na komíne (odsávač dymu). Takáto schéma umožňuje účinnejšiu reguláciu činnosti jednotky, je však závislá od dostupnosti elektriny. Okrem toho je v predloženej schéme presah medzi komorami vyrobený zo žiaruvzdorného materiálu, v ktorom sú kanály na prívod sekundárneho vzduchu a je umiestnená tryska na prívod pyrolýzneho plynu do dolnej spaľovacej komory.
Obr. 6 Plynový generátorový kotol s dolnou plynovou spaľovacou komorou a núteným prívodom primárneho a sekundárneho vzduchu
Významné nevýhody kotlov
Ak navštívite akýkoľvek internetový obchod s vykurovacími jednotkami a opýtate sa, koľko stoja generátory tepla na pyrolýzu, okamžite uvidíte ich hlavnú nevýhodu. Nie najdrahší ruský kotol "Suvorov M" K-20 (20 kW) bude stáť 1320 cu. To znamená, že ATMOS DC 20 GS, identický výkon, je 2950 cu. e. Pre porovnanie: cena drahého tradičného ohrievača Buderus Logano S131-22 H je 1010 dolárov. e.
Vymenujme ďalšie nevýhody splyňovacích zdrojov tepla:
- 2 komory, tehlová alebo keramická výstelka plus vodný plášť v spodnej časti karosérie - vyššie uvedené konštrukčné riešenia výrazne zvyšujú hmotnosť a rozmery jednotiek;
- vysoké požiadavky na kvalitu paliva;
- pri vykurovaní súkromných domov sa zriedka používa chladiaca kvapalina s teplotou 80 ° C, čo znamená, že sa nezaobídete bez drahého akumulátora tepla + potrubných prvkov;
- keramické časti obloženia nevydržia večne - tryska môže prasknúť pri prehriatí a bude ju treba vymeniť.
Musím povedať, že pyrolýzne kotly lákajú domácich remeselníkov. Ale vyrobiť takúto jednotku vlastnými rukami je veľmi ťažké, potrebujete skúsenosti a investície do nákupu materiálov. Nie je možné vyrobiť ohrievač zadarmo. Oveľa jednoduchšie zvárať konvenčný alebo banský kotol.
Poznámka. Súdiac podľa recenzií majiteľov kotlov na tematických fórach, stále je možné použiť surové palivové drevo. Algoritmus je nasledovný: jednotka sa roztaví a zahreje suchými guľatinami, potom sa vyhodí vlhké drevo. Ale podiel takéhoto paliva by nemal presiahnuť 30%, inak sadze a sadze pôjdu. Vypočujme si názor odborníka na video:
Závery a odporúčania pre výber
Je rozumné zvoliť pyrolýzne kotly zo všetkých existujúcich kotlov v tejto situácii:
- ste ochotní zaplatiť za efektívnosť a ochranu životného prostredia;
- rozpočet umožňuje kúpiť ohrievač a tepelný akumulátor požadovaného objemu;
- v kotolni je dostatok miesta na vybavenie;
- je tu príležitosť vyťažiť kvalitné palivové drevo, kúpiť brikety alebo vysušiť čerstvo narezané drevo.
Model generátora tepla je vybraný z hľadiska výkonu a funkčnosti. Ako si vybrať ten správny zdroj tepla na drevo pre váš domov, prečítajte si naše pokyny.
Spočiatku sú pyrolýzne kotly pre domácnosť určené na inštaláciu zásobníka a použitie dobrého paliva. Toto je postup v západnej Európe, keď jednotky na tuhé palivo nemôžu byť prevádzkované bez vyrovnávacej nádrže.
Naše príjmy nie sú také vysoké, a preto majitelia domov šetria na všetkom - vybavení, palive, spôsobe spaľovania. Z toho vyplýva záver: v súčasnosti sú generátory plynu nekompatibilné s potrebami a nákladmi väčšiny majiteľov domov, pretože ich nemožno správne prevádzkovať.
