Пиролизный котёл — разновидность твердотопливного , как правило, водогрейного котла , в котором топливо (например, дрова ) и выходящие из него вещества сгорают раздельно. Обычно как «верный синоним» употребляется название газогенераторный котёл , изредка делают различие ^{[ неавторитетный источник ]} . Фактически, пиролиз (разложение — это не газификация , но при газификации часть реакции — это пиролиз) происходит при любом способе сжигания твёрдого органического топлива .

Так называемые, «пиролизные котлы», по своей сути, являются котлами-«газогенераторами», что в своей сути использует принципиально другую реакцию, по сравнению с «пиролизом», данная реакция имеет название « газификация », в результате газификации, например биомассы, получают два основных продукта:

1. Зольный остаток (зола)
2. Синтез газ (горючий генераторный газ), который, в свою очередь, фактически не может быть сконденсирован при естественных температурах (+10-40°С)

В результате «чистой» реакции «пиролиз» возникают: углеродистый остаток (углерод) и пиролизный газ, который в свою очередь по своему составу отличается от «генераторного газа».

Топливо

Пиролизные котлы эффективны на топливе с высоким выходом летучих веществ — древесине ( дрова , древесные отходы, топливные брикеты и пеллеты ), буром угле ; некоторые модели потребляют каменный уголь (класса «орех 1» или «камень») и даже кокс . Данный тип котлов предъявляет достаточно высокие требования к влажности топлива — для дров не более 20-35 %. Это связано с тем, что водяной пар разбавляет пиролизные газы и мешает горению (см. ниже), при работе на влажном топливе мощность резко падает или котёл вообще потухает. В ситуациях, когда сухого топлива нет, это серьёзный недостаток.

Конструкция

В пиролизных котлах топка разделена на две части. В первой части ( газифицирующая камера , или камера загрузки ) при недостатке кислорода медленно горит и пиролизуется топливо, а выделяющиеся при этом газы догорают во второй части (т. н. камера сгорания ), куда подаётся вторичный воздух ( двойное дутьё ). Отвод тепла из камеры загрузки минимизируется. В существующих конструкциях эти пространства разделяет колосник , на котором лежит топливо; первичный воздух проходит сквозь слой топлива сверху вниз. Таким образом, характерным отличием пиролизных котлов от других бытовых котлов является верхнее дутьё . Топки такой конструкции имеют повышенное аэродинамическое сопротивление , поэтому тяга их, как правило, принудительная. Часто по технологическим соображениям она реализуется с помощью дымососа , а не дутьевого вентилятора (более характерного для небольших котлов ); в статьях обычно всё равно употребляется термин «вентилятор».

Принцип действия

Дрова (или иное топливо) загружаются на колосник. Их поджигают, дверца закрывается и запускается дымосос. При недостатке воздуха и под действием высокой температуры (200—800 °C и выше) происходит обугливание и выделение древесного газа , то есть собственно пиролиз . Выделившиеся продукты (в основном углеводороды , угарный газ и водород , плюс азот из первичного воздуха ) поступают под колосник. Там к продуктам пиролиза подмешивается вторичный воздух, в котором летучие сгорают; часть тепла при этом возвращается к нижнему слою дров и поддерживает пиролиз. Полученное тепло может быть использовано для нагрева любых теплоносителей — воды , воздуха .

Достоинства и недостатки

Основной конкурент пиролизных котлов в сфере сжигания дров — традиционные котлы с единой топкой с нижним дутьём. При этом следует иметь в виду, что во многих современных моделях есть также возможность подачи вторичного воздуха в факел (в некоторых более старых котлах весь воздух подавался под колосник, вследствие чего летучие вещества могли сгорать не полностью ).

Обычный диапазон нагружения котлов 50-100 %, КПД в нём сохраняется на уровне 85-92 %; при разгрузках до 30 % работа возможна, но производители часто не рекомендуют это.

Достоинства

• Регулируемый (подачей первичного воздуха) процесс горения позволяет работать с одной закладки достаточно длительное время, до 12 часов (у обычных дровяных котлов порядка 3-4 часов, однако у котлов верхнего горения этот показатель больше — от 30 часов на дровах до 6-7 дней на угле). Можно обеспечить автоматическое регулирование параметров.
• Полное сгорание топлива. Как следствие, гарантирована экономичность горения, реже надо чистить зольник и ^{[ неавторитетный источник ]}
• Двухступенчатое сжигание позволяет снизить избыток воздуха в уходящих газах (повышает экономичность)
• Процесс горения пиролизных газов легко поддается управлению и регулировке, что позволяет автоматизировать работу такого котла приблизительно в той же степени, что и работу газовых или жидкотопливных котлов
• Снижение вредных веществ в атмосферу (в частности, высокая температура в верхней камере подавляет CO )
• Применение данного типа котлов стимулирует к отказу от применения неподсушенного топлива, что повышает эффективность хозяйствования
• Возможность сжигания крупных (даже неколотых) дров.

Как следствие, экономичность данного типа котлов по сравнению с «традиционными» аналогами может быть выше на 4-7 %.

Недостатки

• Более высокая (в 1,5-2 раза) стоимость. ^{[ неавторитетный источник ]}
• Энергозависимость — без дымососа работать не могут (за редким исключением )
• Требовательность к влажности топлива
• У некоторых моделей замечены изменения мощности в процессе сначала возрастающего, потом затухающего выхода в ходе пиролиза закладки — до 40 %
• На малых (ниже 50 %) нагрузках горение нестабильно, отмечается образование дёгтя в газоходах
• Температура обратной воды должна быть не меньше 60 °C (редко 40° ) во избежание выпадения в газовом тракте конденсата и низкотемпературной коррозии (это обычное требование к котлам, проблема легко решается подмесом прямой воды к обратной)
• В дровяной пиролизный котёл нельзя организовать автоматическую подачу топлива (нужны крупные дрова); вместе с тем есть пеллетные пиролизные котлы ^{[ неавторитетный источник ]}
• Значительная часть публикаций о пиролизных котлах носит ярко выраженный рекламный характер, в результате сформировать объективное представление о них порой проблематично.

Защитные устройства пиролизного котла

Многие пиролизные котлы оснащаются дополнительными защитными устройствами. К ним могут относиться:

• термостатический регулятор воздуха;
• подрывной (предохранительный) клапан с рабочим давлением 2-4 бар ;
• устройство от закипания котла, которое представляет собой систему сброса горячей воды (в случае перегрева заслонка открывается с помощью термостатического клапана для понижения температуры внутри котла).

См. также

• Пиролиз
• Отопительный котёл
• Газовый котёл
• Котёл верхнего горения

Примечания