Kotły pirolityczne o długim spalaniu z obiegiem wody: cechy operacyjne
DOopalanie paliwem stałym jest alternatywą dla gazowych i elektrycznych urządzeń grzewczych. Kotły gazowe lub pirolityczne do długiego spalania z obiegiem wodnym to urządzenia, które pozwalają spalać nie tylko paliwo stałe, ale także gazy palne, które są uwalniane podczas tego procesu. Ta zasada wykorzystania energii jest dobra dla środowiska i oszczędza paliwo. Są też wady - trudne warunki pracy i wysoka cena. Jak określić złoty środek i uzyskać jak największe korzyści - w poniższym materiale.
Treść artykułu
Kotły gazowe
Kotły wytwarzające gaz lub kotły pirolityczne do długiego spalania z obiegiem wodnym to kotły, które same wytwarzają palne gazy z umieszczonego w nich paliwa. Obieg wodny jest jednocześnie częścią instalacji grzewczej i zabezpieczającej kocioł.
Piroliza jako proces fizykochemiczny
Spalanie to złożony proces, w wyniku którego powstaje dużo sadzy i gazów. 30% całkowitej ilości emitowanych substancji to dwutlenek węgla, reszta to tlenek węgla, tlenek azotu, alkohol metylowy, furan, kwas octowy, benzen, aceton oraz ogromna ilość innych substancji lotnych. Wszystko oprócz CO2, można dalej utleniać, to znaczy ponownie spalić, pobierając jednocześnie więcej energii cieplnej.
Piroliza to dwuetapowy proces, w którym najpierw stymulowana jest produkcja gazów palnych, a następnie spalana. Aby to zrobić, paliwo stałe zostaje podpalone i dopuszczone do pracy, a następnie zmniejsza się dopływ tlenu, stymulując tlenie. Drewno opałowe tli się w temperaturze 200 - 800 stopni, węgiel i materiały węglowodorowe tli się w temperaturze do 1300 - 1500 stopni. W tym przypadku aktywnie uwalniane są gazy, które w warunkach atmosferycznych są mało aktywne lub obojętne.
W komorze spalania wewnątrz kotła temperatury są ekstremalnie wysokie, gazy te reagują z tlenem dostarczanym z zewnątrz.Najpierw powietrze atmosferyczne przepływa specjalnymi kanałami powietrznymi, nagrzewa się do opisanych powyżej temperatur, a dopiero potem miesza się z gazami paliwowymi. Następuje intensywne dopalanie mieszanki gazowej. Na zewnątrz wygląda jak spalanie gazu ziemnego dostarczanego pod wysokim ciśnieniem, powstaje potężna stabilna pochodnia. Wytworzone ciepło stanowi od 4 do 10% całkowitego ciepła wytwarzanego przez kocioł.
Jak działa kocioł
Długotrwała piroliza lub kotły wytwarzające gaz z obiegiem wodnym to komora wyposażona w specjalne przegrody i kanały powietrzne. Specjalna konstrukcja dmuchawy pozwala na regulację ilości dostarczanego tlenu. W górnej części kotła, w której następuje dopalanie, znajdują się dysze, które dzielą gaz na małe strumienie w celu zmniejszenia intensywności spalania. Ruszt umieszczony jest wyżej niż zwykle, montuje się go tak, aby odległość do dna była nie mniejsza niż ¼ całkowitej wysokości kotła. Ma to na celu zapewnienie wystarczającej przestrzeni do odprowadzania gazów.
Świeże powietrze, niezbędne do dodatkowego utlenienia, doprowadzane jest od dołu specjalnym kanałem powietrznym do strefy spalania gazów, nagrzewając się do temperatury roboczej. W górnej części kotła znajdują się specjalne rurki z otworami ułatwiającymi równomierne rozprowadzanie gazów.
Całość obiegu wewnątrz kotła zapewnia turbina elektryczna. Bez tego w warunkach niedoboru tlenu spalanie i dodatkowe utlenianie są niemożliwe. W przypadku zaniku prądu konieczne jest otwarcie zasuwy dla zapewnienia naturalnego ciągu, podczas gdy kocioł nadal pracuje w trybie konwencjonalnej instalacji na paliwo stałe.
Wideo: kocioł do pirolizy: mity i rzeczywistość
Rodzaje kotłów gazowych
Zasada działania wszystkich kotłów opalanych gazem jest taka sama, jednak istnieją różne opcje projektowe:
- Kocioł z płaszczem wodnym - jego korpus składa się z dwóch warstw metalu, pomiędzy którymi przepływa woda.
- Kotły wężownicowe to urządzenia z nieefektywnym systemem wymiany ciepła; produkowane są urządzenia małej mocy.
- Kotły lotne i nielotne. Proces pirolizy jest możliwy tylko przy wymuszonej cyrkulacji. Kotły wytwarzające gaz nielotny to mit, bez prądu urządzenie to może pracować tylko w trybie normalnym kocioł na paliwo stałe.
Powiązany artykuł:
Kotły na drewno do domu. Z tej publikacji dowiesz się wszystkiego o kotłach opalanych drewnem, ich odmianach i niuansach użytkowania.
Zalety i wady
Zasada pirolizy, częściowo wdrażana w domowych kotłach gazowych, jest wykorzystywana w przemyśle do unieszkodliwiania różnych odpadów. Spalanie i powtarzające się dodatkowe utlenianie produktów rozkładu to sposób na zmniejszenie ilości szkodliwych emisji do atmosfery. Po spaleniu paliwa i gazów w generatorze gazu lub w kotle domowym do atmosfery uwalniany jest tylko dwutlenek węgla i para wodna.
Korzyści dla środowiska wynikające z takich kotłów są oczywiste, ale pod względem wydajności i wygody są one znacznie gorsze, na przykład od kotłów o długim spalaniu. Nie jest łatwo podkręcić kocioł do takich parametrów, przy których możliwa jest piroliza. Wymaga to wysokiej temperatury i czasu. Kotły do pirolizy długoterminowej z obiegiem wody są zatrzymywane w następujących warunkach:
- spadek temperatury wody powrotnej;
- brak prądu;
- paliwo nieodpowiedniej jakości.
Proces pirolizy należy natychmiast przerwać, gdy tylko pojawi się cyrkulacja pompa w systemie grzewczym... Bez chłodzenia kocioł po prostu eksploduje.Aby zatrzymać proces, musisz otworzyć bramę, zapewniając naturalny ciąg i usuwanie gazów palnych. Dmuchawa powinna być otwarta do minimum. Po obniżeniu się temperatury kocioł należy wygasić. Jeśli objętość instalacji grzewczej nie jest duża i możliwa jest naturalna cyrkulacja, kocioł może dalej pracować przy obciążeniu 50% przy otwartej zasłonie.
Warunki korzystania
Kotły pirolityczne mogą pracować w ściśle określonym zakresie temperatur. System tego urządzenia jest zamknięty, dlatego musi być precyzyjnie dostrojony. Oczywiście nie jest możliwe ciągłe monitorowanie jakości paliwa, jego wilgotności oraz mierzenie masy drewna opałowego w momencie załadunku. Zawsze istnieje niebezpieczeństwo przegrzania lub odwrotnie, niewystarczającej temperatury.
Pierwszy problem można wyeliminować za pomocą obwodu wodnego. Korpus kotła pełni rolę wymiennika ciepła: jego ściany są podwójne, między nimi krąży woda. Czasami do jednej ze ścian kotła dodawana jest dodatkowa wężownica, która służy jako awaryjny system chłodzenia i jednocześnie jako obwód CWU.
Jeśli temperatura jest niższa niż temperatura robocza, proces pirolizy zatrzymuje się lub w ogóle się nie rozpoczyna. Jednocześnie kocioł pracuje w trybie konwencjonalnego urządzenia na paliwo stałe. Z tego powodu temperatura powrotu musi wynosić co najmniej 60 stopni Celsjusza, a przy 40 stopniach piroliza zatrzymuje się we wszystkich typach kotłów. Z tego powodu w systemie grzewczym zainstalowana jest dodatkowa zworka - obejście, które służy jako mały obwód i umożliwia przejście kotła w tryb pirolizy.
Konieczne jest zainstalowanie czujników temperatury do sterowania procesem, ale będziesz musiał ręcznie otwierać i zamykać zawory obejściowe. Kotły pirolityczne są na ogół kotłami ręcznymi. Zgodnie z paszportem urządzenia można w nim stosować drewno opałowe, brykiety i pellety. W rzeczywistości do drewna opałowego dodaje się energochłonne paliwa, takie jak węgiel. Istnieje praktyka spalania odpadów domowych, ale zawiera ona gumę i inne polimery, co jest obarczone nieprzyjemnymi konsekwencjami.
Ważny! Zabrania się spalania węgla, gumy i innych paliw energochłonnych w kotłach o małej i średniej mocy (do 40 kW)! Niewielki rozmiar komory, niewystarczająca moc wentylatora i mała objętość chłodziwa doprowadzą do przegrzania i zniszczenia kotła, czemu towarzyszy wybuch i pożar! W kotłach dużej mocy należy ściśle przestrzegać proporcji: paliwo energochłonne nie powinno przekraczać 20% całkowitego obciążenia.
Kiedy kotły pirolityczne są skuteczne
Zalety długo spalających się kotłów pirolitycznych z obiegiem wody to przyjazność dla środowiska. Deklarowana przez producentów sprawność jest tylko o 4 - 10% wyższa od wydajności konwencjonalnego kotła na paliwo stałe. Oczywiście wybór powinien opierać się na uwzględnieniu indywidualnych cech systemu grzewczego i preferencji właścicieli.
Wideo: zasada działania kotła pirolitycznego DG „Trayan”