Секреты разработки пиролизного котла
Схема пиролилзной печи своими руками.
Чтобы устройство котла было доведено до идеального состояния, желательно выполнить некоторые действия. Под топливный бункер можно установить регулируемый вентилятор наддува. Он предназначен для нагнетания воздуха непосредственно в сам котел. Под воздействием искусственно нагнетенного воздуха происходит ускоренное сжигание топлива. Все эти работы можно провести своими руками. Установка данной техники не требует владения специальными навыками.
Для увеличения количества выделяемого тепла автоматика должна работать слаженно и четко, топливные бункеры должны находиться на оптимальных позициях.
Добиться продления срока сгорания топлива можно в том случае, если при сооружении котла своими руками будет выполнено разделение топливных камер. При этом в одной из них будет происходить сжигание топлива, а в другом будут собираться газы. При использовании двухзонной системы газификации можно добиться энергонезависимости котла и постоянно высокого уровня мощности. Мощность печи, работающей на дровах, можно увеличить, расположив внизу топливных бункеров колосниковые решетки.
Качественным накопителем тепла в пиролизных котлах (в отличие от устройств, работающих на угле) является монтаж перемычки непосредственно в камере сгорания. Автоматика в таком случае выполняет свою непосредственную функцию.
Конструкция пиролизного котла устроена таким образом, что перед подачей топлива в нее дрова нет необходимости измельчать — главное, чтобы они смогли пройти в дверцу печи.
Пиролизные котлы, работающие на дровах, могут функционировать и источать большую тепловую энергию при использовании опилок, брикетов торфа. Некоторые котлы могут работать даже на угле. Установка подобного котла не потребует много сил и времени. Главное — правильно понять принцип его работы и выполнить качественный дымоход
Очень важно, чтобы дымоход обладал достаточной тягой для выдувания остаточных газов. Его не сложно выполнить своими руками
Для увеличения температуры внутри системы камеры сгорания и загрузки можно облицевать с внутренней стороны при помощи огнеупорной футеровки. Эти действия создадут оптимальные условия для эффективного и высококачественного горения дров.
Что такое пиролиз
Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.
Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.
Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.
Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.
Этапы пиролиза
Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 С.
На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 С.
*На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?
После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.
В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.
Процесс пиролиза
Отличительным признаком данного типа отопительных приборов является использование в процессе их работы пиролиза, то есть тления топлива при условии недостаточного количества кислорода. Продуктами подобного тления являются древесный уголь, тепловая энергия, дым и пиролизный газ, который, при смешивании его с воздухом, воспламеняется и производит значительное количество тепла.
Преимущества отопительных приборов данного типа
- Этот вид котла поддерживает высокие значения температуры в течение длительного периода времени. Это особенно заметно при сравнении данного устройства с обычными дровяными печами – если для нормальной работы последних приходится вставать ночью и подбрасывать дрова в топку, то медленный характер тления при пиролизе позволяет забыть о дополнительном топливе на период в 12 часов и более.
- Продукты горения при данном процессе содержат очень небольшое количество вредных веществ.
- В качестве топлива можно применять ДСП и некоторые полимеры.
- Объем топлива для подобного типа твердотопливных котлов значительно меньше, чем у остальных отопительных приборов, работающих на древесине.
Минусы пиролизных котлов
- Для эффективной работы данного устройства необходимо наличие высушенного топлива. Влажность дерева не должна превышать 20%, иначе КПД прибора значительно упадет.
- Также для поддержания процесса тления и работы аппарата нужно увеличение скорости потока воздуха посредством использования вентилятора, работа которого зависит от наличия электросети.
- Оборудование, необходимое для сборки прибора, имеет достаточно высокую цену.
Производители и марки пиролизного оборудования
Котлы на твердом топливе российского производства или импортного дороже классических моделей в 1,5-2 раза. Минимальная цена для оборудования мощностью 20 кВт составляет 50 тысяч рублей. Средние цены на котлы на твердом топливе держатся на уровне 80 тысяч рублей.
Составив своеобразный рейтинг твердотопливных котлов длительного горения, получится сравнить преимущества и недостатки оборудования разных производителей.
Buderus
Производятся в Германии и признаются лучшими среди долгогорящих котлов. Простое управление, КПД 95%, максимальная автоматизация делают их востребованными среди потребителей. Аппараты снабжены специальной функцией снижения вредных выбросов. Топку легко чистить от остатков дров. Все самое лучшее, что можно сказать о пиролизных котлах, будет относиться к котлам Будерус.
Viessman
Газогенераторная печь длительного горения VIESSMANN
Производятся в Германии и не уступают по качеству котлам Будерус
Привлекает внимание линейка котлов Vitoligno от Висман. Котлы долгого горения загружаются 2 раза в день, то есть одной загрузки хватает на 12 часов горения и производитель не преувеличивает возможностей оборудования
Обзор моделей демонстрирует следующие преимущества:
- Агрегаты отличаются максимальной энергоэффективностью
- Минимум вредных выбросов
- Конструкция топки позволяет закладывать дрова длиной 50 см
- Автоматизация управления обеспечивается встроенной электроникой
- Мощность моделей достигает 80 кВт
- Необходимость проводить чистку зольника сводится к 1 разу в месяц.
Dakon — твердотопливный вариант
Производятся в Чехии. Котел Дакон по конструктивным особенностям похож на немецкое оборудование, при этом имеет дистанционное управление. Модель Пиро (Pyro) выпускается мощностью 18-40 кВт, работает на дровах или древесных остатках, КПД 85%. Ограничение по влажности энергоносителя — 20%. Теплообменник котла располагается в обеих камерах горения. Dakon котел сжигает дрова диаметром 13 см, оснащен большим отсеком для загрузки дров, что увеличивает время их горения. Чистка проводится раз в 4-7 дней. Пиролизные котлы должны быть от качественного производства.
OPOP
Производятся в Чехии. Оборудование серии Ecomax составляет достойную конкуренцию немецким моделям. Выдает мощность 25-40 кВт, КПД 90%. Модельный ряд Pyro выпускается мощностью 12-30 кВт. При сжигании используется дерево, древесные отходы, уголь. Процесс использования энергоносителя контролируется электроникой. Образование сажи минимально.
Stropuva
Производится в Литве. Котлы длительного горения Stropuva работают по принципу прогорания топлива сверху вниз. Они работают без нареканий даже при 15% максимальной мощности, при этом КПД агрегата не меняется. Аппараты функционируют на естественной и принудительной вентиляции, то есть могут быть энергонезависимыми. Топливо — древесина или древесные отходы, бурый уголь. Одной загрузки дров хватает на 18-24 часа, угля — на 3-6 суток. Мощность оборудования до 10 кВт.
Буржуй-К
Отечественная марка БУРЖУЙ-К
Модель костромского предприятия «ТеплоГарант» достойно представляет на рынке котлы российские. Оборудование отличается энергонезависимостью и отсутствием строгих требований к влажности энергоносителя. Корпус агрегата выполнен из стали с повышенной стойкостью к коррозии. Для использования подходит топливо на основе древесины или уголь, время повторной загрузки — 8-11 часов.
Траян на дровах
Твёрдотопливный котёл российского производства, который используется потребителями наравне с Буржуй-К. Траян — это пиролизный котел энергонезависимого типа, в который загружаются дрова или уголь. Агрегат оснащен защитой от перегрева. Мощность — 10-100 кВт. Оборудование подходит для использования в частных домах и на предприятиях. Загрузка камеры сгорания проводится каждые 8-10 часов.
Белорусские котлы
Пользуются популярностью из-за демократичной стоимости, простоты конструкции и управления. Модели обеспечивают автономный обогрев, их работа не зависит от наличия электричества. Котлы на твердом топливе белорусского производства представлены заводами «Мозырьсельмаш», «Минский электрозавод», «Белкомин». Агрегаты обладают стандартными для твердотопливных котлов опциями. Отсутствие технических усовершенствований компенсируется доступной ценой и простотой использования.
Принцип работы пиролизных котлов и их особенности
Создавая пиролизные котлы своими руками, люди стремятся сэкономить денежные средства в своем кошельке. Если газовое оборудование стоит довольно дешево, то твердотопливные агрегаты просто поражают своей ценой. Более-менее приличная модель мощностью 10 кВт обойдется в 50-60 тысяч рублей – дешевле провести газ, если рядом проходила бы газовая магистрально. Но если ее нет, то выходов два – приобретать заводское оборудование или делать его самостоятельно.
Изготовить пиролизный котел длительного горения своими руками можно, но сложно. Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужен пиролиз. В обычных котлах и печах дрова сгорают традиционным способом – при высокой температуре, с выбросом продуктов сгорания в атмосферу. Температура в камере сгорания составляет порядка +800-1100 градусов, а в дымоходе – до +150-200 градусов. Таким образом, солидная часть тепла просто улетает наружу.
Прямое сгорание дров применяется во многих отопительных агрегатах:
Твердотопливные пиролизные котлы могут использовать несколько видов топлива, в том числе отходы деревообрабатывающего производства и сельскохозяйственной переработки.
- Твердотопливные котлы;
- Печи-камины;
- Камины с водяными контурами.
Главным преимуществом данной методики является то, что она отличается простотой – достаточно создать камеру сгорания и организовать отвод продуктов сгорания за пределы оборудования. Единственным регулятором здесь становится дверка поддувала – регулируя просвет, мы можем отрегулировать интенсивность горения, тем самым воздействуя на температуру.
В пиролизном котле, собранном своими руками или купленном в магазине, процесс сгорания топлива идет несколько по-другому. Дрова здесь сгорают при низкой температуре. Можно сказать, что это даже не горение, а медленное тление. Древесина при этом превращается в подобие кокса, одновременно выделяя горючие пиролизные газы. Эти газы отправляются в камеру дожигания, где сгорают с выделением большого количества тепла.
Если вам кажется, что данная реакция не даст особого эффекта, то вы глубоко заблуждаетесь – если заглянуть в камеру дожигания, то здесь будет видно ревущее пламя ярко-желтого, почти белого, цвета. Температура сгорания – чуть выше +1000 градусов, а тепла в этом процессе выделяется больше, чем при стандартном горении древесины.
Для того собранный своими руками пиролизный котел смог показать максимальную эффективность, необходимы дрова с низким содержанием влаги. Влажная древесина не даст оборудованию выйти на полную мощность.
Реакция пиролиза знакома нам еще со школьного курса физики. В учебнике (а может и в лабораторном кабинете) многие из нас видели интересную реакцию – древесина помещалась в стеклянную запечатанную колбу с трубкой, после чего колба нагревалась над горелкой. Через несколько минут древесина начинала темнеть, а из трубки начинали выходить продукты пиролиза – это горючие газы, которые можно было поджечь и понаблюдать за желто-оранжевым пламенем.
Аналогичным образом работает и пиролизный котел, собранный своими руками:
На одной загрузке топлива пиролизные котлы работают около 4-6 часов. Так что большим и стабильно пополняемым запасом дров стоит озаботиться заранее.
- В топке разжигаются дрова до появления устойчивого пламени;
- После этого доступ кислорода перекрывается, пламя гаснет почти полностью;
- Запускается дутьевой вентилятор – в камере дожигания появляется высокотемпературное пламя.
Устройство пиролизного котла довольно простое. Основными элементами здесь являются: камера сгорания, в которой складированы дрова, и камера дожигания, в которой сгорают продукты пиролиза. Передача тепла в отопительную систему осуществляется через теплообменник
В схеме пиролизного котла ему уделяется особое внимание
Все дело в том, что теплообменники в пиролизных котлах, собранных своими руками, устроены не так, как в газовом оборудовании. Продукты сгорания с воздухом проходят здесь через множество металлических труб, омываемых водой. Для увеличения эффективности котловая вода омывает не только сам теплообменник, но и все другие узлы – здесь создается своего рода водяная рубашка, которая отбирает излишки тепла от раскаленных элементов котельного агрегата.
Достоинства пиролизных котлов
Наглядная схема пиролизного котла.
Несомненным преимуществом пиролизного котла является автоматика эксплуатационного процесса. Так, лучший котел, работающий на дровах, позволяет регулировать настройки мощности от тридцати до ста процентов. Использование такого котла выгодно тем, что его устройство рассчитано на низкое потребление топлива.
Пиролизные печи чрезвычайно просты в эксплуатации и не нуждаются в специальной очистке. Для поддержания оптимальной температуры в помещении своими руками достаточно подавать топливо всего несколько раз в сутки, установка сама будет поддерживать горение
Очень важно, чтобы исправно работал дымоход
Во многом стоимость такой печи зависит от страны-производителя и различных дополнительных функций, выполняемых котлом, без которых можно спокойно обойтись.
Принцип работы котла обустроен так, что выгода его использования будет видна уже через неделю после начала эксплуатации. Комфортность и легкость в использовании, экономия топливных материалов, высокая мощность с лихвой окупают стоимость котла.
Схема обзора пиролизного котла.
Жидкое топливо и газ доступны далеко не в каждой местности и реализуются по высокой цене. Принцип работы пиролизной печи спроектирован таким образом, чтобы появилась возможность применения одного из самых дешевых природных топливных ресурсов. Во время работы котла совершаются действия, во время которых появляется возможность использования древесных отходов.
В отличие от котлов, работающих на угле, печь, функционирующая на дровах, выделяет большое количество тепла с коэффициентом полезного действия выше восьмидесяти. Газ, выделяющийся от древесного топлива, возникает в топливном бункере. Далее он проделывает путь через специальную форсунку, и на выходе в дымоход получается чистейшее белое или желтое пламя.
Принцип работы котла состоит из нескольких последовательных процедур. В части печи, называемой предпоток, происходит загрузка топливного материала – опилок или цельной древесины (большой популярностью пользуются также древесные бруски, продаваемые в наборе). На этом участке производится термическая возгонка древесного материала.
Далее образованный генераторный газ подается в участок топки, где и происходит его сжигание. Таким образом, посредством теплообменника происходит утилизация теплоты, которую производят дымовые газы, исходящие от систем отопления. Контроль над осуществлением пиролизного процесса можно производить своими руками путем подачи необходимого объема воздуха в область предпотока.
Вариант 4
1. В каком состоянии находится олово при температуре 232 °С?
1) в жидком
2) в твердом
3) для ответа нужно знать, получает или отдает энергию олово при этой температуре
2. Какой из металлов — олово, свинец, цинк — не удастся расплавить на электроплитке, нагревающей тела до 420 °С?
1) олово
2) свинец
3) цинк
3. Определите по графику, изображенному на рисунке, в каком состоянии находился свинец в первые 2 мин наблюдения за его температурой. Сколько времени длился его переход в другое (какое?) состояние?
1) в жидком; 8 мин шло отвердевание
2) в твердом; 10 мин он плавился
3) в жидком; через 15 мин он отвердел
4. На каком из графиков плавления веществ не отражен процесс нагревания полученной жидкости?
1) № 1
2) № 2
3) № 3
5. В тигле находится расплавленный алюминий массой 3 кг при температуре 660 °С. Сколько энергии он выделит при отвердевании?
1) 1,17 ⋅ 105 Дж
2) 11,7 ⋅ 105 Дж
3) 1,3 ⋅ 105 Дж
6. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы расплавить 6 кг чугуна, взятого при температуре 200 °С? (Удельную теплоту плавления чугуна принять равной 1,0 ⋅ 105 Дж/кг.)
1) 3,84 ⋅ 105 Дж
2) 38,4 ⋅ 105 Дж
3) 12,48 ⋅ 105 Дж
7. Какие молекулы — находящиеся внутри жидкости или на ее поверхности — участвуют в процессе испарения?
1) расположенные на поверхности жидкости
2) находящиеся внутри нее
3) и те и другие молекулы
8. Чем отличается ненасыщенный пар жидкости от насыщенного?
1) разными условиями образования
2) частотой возникновения
3) отсутствием динамического равновесия между паром и жидкостью
9. Если абсолютная влажность воздуха равна 95,6 г/м3, то какова плотность водяного пара, находящегося в атмосфере?
1) 95,6 г/м3
2) 191,2 г/м3
3) 47,8 г/м3
10. Увеличится или уменьшится относительная влажность воздуха, если при той же абсолютной влажности температура понизится?
1) уменьшится
2) увеличится
3) не изменится
11. Какое из названных явлений сопровождается поглощением энергии?
1) конденсация пара на крышке кастрюли с горячей водой
2) образование вечером тумана на лугу возле речки
3) высыхание вымытой тарелки
12. Для какого процесса — испарения или кипения жидкости — необходим внешний источник энергии?
1) для испарения
2) для кипения
3) ни для какого: расходуется внутренняя энергия жидкости
13. Чтобы закипела медь, нужно довести ее температуру до 2567 °С, а температура кипения свинца 1740 °С, железа 2750 °С. У какого из этих металлов силы притяжения его молекул друг к другу наименьшие?
1) у меди
2) у свинца
3) у железа
14. Если известно затраченное на испарение жидкости количество теплоты Q, то какой формулой следует воспользоваться для нахождения массы образовавшегося пара?
1) m = Q/L
2) m = Q/λ
3) m = Q/q
15. В тазу находилось 4 кг воды. Через несколько дней она испарилась. Сколько энергии получила на это вода от окружающей среды?
1) 9,2 ⋅ 106 Дж
2) 9,2 ⋅ 107 Дж
3) Ответить нельзя, так как не указана температура
16. Сконденсировалось 400 г паров эфира и полученная жидкость остыла до комнатной температуры (20 °С). Какое при этом выделилось количество теплоты?
1) 1,7 ⋅ 106 Дж
2) 1,8 ⋅ 105 Дж
3) 1,7 ⋅ 105 Дж
17. Как известно, «обратный» нагреванию процесс — охлаждение, «обратный» плавлению — отвердевание. Какой «обратен» кипению?
1) испарение
2) конденсация
3) таяние
18. Какой тип теплового двигателя особенно широко применяется в современной технике?
1) турбина
2) ДВС
3) реактивный
19. Почему КПД теплового двигателя в принципе не может быть равен 100% (всегда меньше)?
1) потому что неизбежны потери энергии в результате теплопередачи
2) потому что существует трение в движущихся частях двигателя
3) потому что часть энергии передается холодильнику
20. Каков КПД двигателя внутреннего сгорания, в котором для совершения полезной работы 13,8 ⋅ 107 Дж расходуется 12 кг бензина?
1) 25%
2) 27%
3) 30%
Ответы на тест по теме Изменение агрегатных состояний вещества 8 классВариант 1
1-2
2-1
3-2
4-3
5-2
6-1
7-3
8-1
9-2
10-3
11-2
12-2
13-2
14-1
15-3
16-3
17-1
18-2
19-3
20-3Вариант 2
1-2
2-2
3-1
4-3
5-2
6-1
7-2
8-3
9-2
10-1
11-2
12-2
13-3
14-2
15-1
16-3
17-1
18-3
19-13
20-3Вариант 3
1-1
2-3
3-3
4-2
5-3
6-1
7-1
8-2
9-2
10-3
11-1
12-2
13-2
14-3
15-1
16-3
17-2
18-3
19-1
20-2Вариант 4
1-3
2-3
3-1
4-3
5-2
6-2
7-1
8-3
9-1
10-2
11-3
12-2
13-2
14-1
15-1
16-3
17-2
18-2
19-3
20-1
