Принцип работы и устройство пиролизных котлов

Вы когда-нибудь задумывались, сколько тепла уходит в воздух вместе с дымом из котла? В отдельных случаях эта цифра может достигать 30–40%. А ведь есть более совершенные пиролизные котлы, эффективно отапливающие дома и производственные объекты при помощи отходов производства и даже автошин. КПД таких установок превышает 90%, а это обеспечивает снижение расходов на отопление. Принцип работы пиролизных котлов позволяет использовать газ, выделяемый из топлива при определенных условиях, что и обеспечивает высокую эффективность оборудования.

Конструктивные особенности пиролизных котлов

Основное отличие котельного оборудования этого класса — наличие дополнительной камеры сгорания, в которой осуществляется сжигание выделяющейся в процессе пиролиза смеси газов. Во всем остальном устройство пиролизных котлов довольно стандартно:

• Загрузочная камера с повышенным объемом. При работе она плотно закрывается дверцей, что позволяет предотвратить неконтролируемый подсос воздуха, который для котлов такого типа абсолютно не нужен.
• Получаемый в процессе пиролиза газ поступает в топку, где и происходит сжигание газов, обеспечивающее получение тепловой энергии.
• Вся полученная тепловая энергия нагревает теплоноситель, который циркулирует в водяной рубашке. По сути, это обычный стальной или чугунный теплообменник, большая площадь которого гарантирует быстрое повышение температуры в системе отопления.
• В большинстве случаев пиролизные котлы комплектуются двумя вентиляторами. Один из них работает на нагнетание и предназначен для подачи во вторую топку свежего подогретого воздуха, необходимого для сжигания смеси газов. Второй работает на вытяжку и предназначен для удаления оставшихся продуктов сгорания.
• Образующаяся зола скапливается в нижней части котла, которая отделена от топки колосниковой решеткой. Для чистки зольника и второй камеры сжигания предусмотрены специальные дверцы.
• Дымоходы пиролизных котлов не имеют принципиальных отличий. Отметим, что благодаря сжиганию газов в продуктах сгорания остается меньше агрессивных примесей и сажи, поэтому чистить систему дымоудаления приходится гораздо реже.

Устройство пиролизного котла предполагает наличие системы автоматики, регулирующей интенсивность процесса пиролиза и горения газа в зависимости от температуры воды в системе отопления или воздуха в помещении. Отметим, что для работы вентиляторов и системы управления требуется подключение к электросети, поэтому данный тип котлов считается энергозависимым.

По какому принципу работают пиролизные котлы

А теперь давайте разберемся, чем же обеспечена высокая эффективность и по какому принципу работают пиролизные котлы.

При тлении древесины или другого топлива при недостатке кислорода получают смесь пиролизных газов, в которые входят угарный и углекислый, метан и водород, другие углеводороды. Практика показала, что из одного килограмма дров можно получить до 1,2 кубометров газообразного топлива. Отметим, что по теплотворности подобная смесь мало в чем уступает природному газу.

На этом и основан принцип работы пиролизного котла:

• Основная топка полностью загружается дровами, щепой, отходами РТИ или углем, после чего выполняют розжиг.
• Как и у других котлов длительного горения применяется принцип «верхнего горения», при котором топливо тлеет слоями сверху вниз. Но существует большое отличие — процесс происходит при недостатке воздуха.
• Получаемая в процессе смесь газов поступает в основную камеру сгорания. Туда же нагнетается свежий воздух, который прогревается по пути.
• Полученная газовоздушная смесь сжигается с выделением большого количества тепла, а оставшиеся продукты удаляются через дымоход.
• Интенсивность горения и температура теплоносителя регулируется за счет изменения количества воздуха, подаваемого в топку.

Как видите, принцип действия пиролизного котла довольно прост. При этом он позволяет получить дополнительную энергию, которая в обычном котельном оборудовании просто выбрасывалась в воздух. Возможная экономия топлива может составлять 15-20% в зависимости от модели котла.

Основные плюсы пиролизных котлов

Пиролизные котлы основной вид оборудования, которое реализует наша компания Котел 52.

Такой выбор связан со следующими преимуществами этих установок:

• Повышенный коэффициент полезного действия при использовании различных видов топлива, в том числе и отходов производства.
• Возможность получать в 3-4 раза больше тепловой энергии без увеличения количества сжигаемого топлива.
• В зависимости от объема топки время горения одной закладки дров может составлять от 12 до 24 часов, а в некоторых случаях даже больше. Благодаря этому котел очень удобен в обслуживании и не требует постоянного контроля со стороны человека.
• Для этого котельного оборудования характерна высокая экономичность. Практика показала, что для котлов с тепловой мощностью 350–400 кВт вполне хватает 1,9 кубометров топлива в сутки.
• В удаляемых продуктах сгорания остается минимальное количество золы и вредных примесей, они практически все сгорают. Благодаря этому существенно снижается влияние на окружающую среду, да и чистить дымоход приходится гораздо реже.

По своей эффективности пиролизные котлы можно сравнить с газовым котельным оборудованием. Именно этот факт и определил все возрастающую востребованность установок этого типа. И это несмотря на то что стоимость таких котлов несколько выше по сравнению с обычными моделями. Ведь эксплуатационные расходы, да и сама цена отопления при использовании подобного оборудования существенно снижаются.

Посмотрите наше видео

Видео инструкция запуска пиролизного твердотопливного котла «Мотор Сич»

Специалисты нашей компании подготовили специальный видеоряд, который ознакомит вас с важными моментами работы с данным видом оборудования, и позволит воспринимать полезную информацию более комфортно.

Презентационное видео познакомит вас с продукцией компании “Атом”, являющейся официальным представителем Лебединского завода “Мотор Сич”. На видео представлены твердотопливные пиролизные котлы мощностью от 16 до 300 кВт, предназначенные для отопления жилой и коммерческой недвижимости площадью до 3000 кв.

м. Просмотрев ролик, вы сможете убедиться в том, что котлы “Мотор Сич” — это высококачественное оборудование, которое по многим параметрам превосходит популярные отечественные и зарубежные аналоги отопительного оборудования.
Вы узнаете об основных преимуществах агрегатов отечественного производства, к числу которых можно отнести следующие:

• Большой объем камеры загрузки позволяет использовать в качестве топлива дрова диаметром до 300 мм и работать на одной топливной загрузке около двенадцати часов.
• Футеровка камеры обеспечивает высокую температуру в загрузочной камере, которая предотвращает появление конденсата и образование смол, а также позволяет использовать топливо с показателем влажности в 50%.
• Стены камер сгорания и загрузки агрегатов “Мотор Сич” изготовлены из толстого металла и защищены специальным керамобетоном от прогорания.
• Электронный блок управления позволяет постепенно изменять температуру теплоносителя, осуществлять регулировку мощности нагнетающего вентилятора и управлять циркуляционным насосом.

Особенности эксплуатации и непосредственная работа котла “Мотор Сич” представлены на видео “Инструкция по эксплуатации котла”.

Просмотрев видеоролик, вы ознакомитесь с последовательностью действий, предшествующих запуску агрегата в работу. Четкое следование инструкции по эксплуатации обеспечит надежную и безопасную работу оборудования.

Перед первым самостоятельным запуском пиролизного котла «Мотор Сич», ознакомтесь пожалуйста с данным видео.

Тег video не поддерживается вашим браузером.

Скачайте видео.

 

Тег video не поддерживается вашим браузером.
Скачайте видео.

 

Тег video не поддерживается вашим браузером.
Скачайте видео.

---

Перечислим основные этапы ввода устройства в эксплуатацию, согласно инструкции:

-Убедитесь, что система отопления заполнена теплоносителем.

-Убедитесь, что все элементы системы готовы к работе.

-Включите блок управления.

-Нажмите кнопку “Стар” и удерживайте ее до того момента, когда погаснет диод “Вентилятор”.

-Откройте шибер прямой тяги.

-Разожгите в камере небольшое количество мелких дров.

-Твердотопливные котлы на видео наглядно продемонстрируют вам простоту в управлении и легкость в эксплуатации данного вида отопительного оборудования.

-Также вы можете посмотреть горение пиролизного котла на видео “Котел в работе”.

Работа пиролизного котла, представленная на видео, позволит вам не только познакомиться с процедурой эксплуатации агрегата, но и понять принцип работы устройства. Его суть заключается в том, что в условиях недостатка кислорода при высокой температуре происходит выделение пиролизного газа. Он поступает в специальную камеру, где сгорает и выделяет тепло, направляемое на нагрев теплообменника. Сгорание приролизного газа позволяет снизить выброс вредных продуктов горения в атмосферу в три раза по сравнению с классическими видами котлов.

Твердотопливные пиролизные котлы длительного горения, представленные на видео — это устройства, чей показатель коэффициента полезного действия достигает значения в 92%.

После просмотра наших видеоматериалов вы убедитесь в том, что котлы производства “Мотор Сич” экономичны и просты в эксплуатации. Их эффективность доказана практическим опытом владельцев твордотопливных котлов, сделавших покупку в компании ООО “Атом”.

Прочитать инструкцию онлайн на нашем сайте.

видов, устройство, обзор лучших производителей

Годы идут, наука и техника идут вперед, а твердое топливо по-прежнему востребовано. Сжигание дров в традиционной печи или в буржуйке малоэффективно, но ситуацию изменили пиролизные отопительные котлы – агрегаты отличаются высоким КПД и относительно простой эксплуатацией.

Согласитесь, это достаточно весомые аргументы при обустройстве автономного отопления. Если вы ищете эффективный котел для дома, то вам стоит присмотреться к пиролизным котлам.

Мы расскажем, как долго устроены и работают горелки, каковы их технические и эксплуатационные особенности, а также предоставим обзор наиболее рейтинговых моделей отечественных и зарубежных производителей.

Содержание статьи:

• Что такое пиролиз
• Устройство и работа пиролизного котла
• Котлы верхнего горения
• Особенности эксплуатации газогенераторных котлов
• Обзор популярных моделей Выводы
90 по теме

Что такое пиролиз

Дрова, пожалуй, самое первое топливо в истории человечества. Почти все знают, как быстро они сгорают на открытом воздухе, и что тепла выделяется не так много. Но ситуация кардинально меняется, если создать иные условия для процесса горения.

Так называемое пиролизное сжигание осуществляется в закрытых камерах. Туда загружаются дрова или другое твердое топливо аналогичного типа: пеллеты, опилки, древесные отходы и т.п.

Топливо воспламеняется, а затем количество воздуха, поступающего в камеру, уменьшается.

Галерея изображений

Фото

К пиролизным котлам относятся все твердотопливные теплогенераторы длительного горения, работающие на твердом топливе

Значительная часть тепловой энергии, поставляемой котлами длительного горения, обеспечивается процессом сжигания пиролизного газа

В пирокотле сложные химические соединения расщепляются на более простые составляющие под действием высокой температуры без применения реагентов

В результате термической обработки топлива образуется газ, который легче и проще сгорает. Потому что пиролизные котлы относятся к газогенераторным

В пиролизной установке непрерывно выделяется огромное количество тепловой энергии, а вывозить можно только необходимый объем

Желающим сделать пирокотель своими руками следует принять во внимание учитывать, что в связи с постоянно происходящими процессами высокотемпературного горения для изготовления топки 9 необходима термостойкая футеровка0003

По схеме сжигания пиролизные котлы делятся на агрегаты естественного и форсированного типа. Натуральные дешевле, но менее эффективны, чем форсированные, безнаддувные

По специфике обслуживания системы пирокотлы делятся на одноконтурные и двухконтурные. Первые предназначены только для отопления, вторые служат для отопления и ГВС

Пиролизные котлы заводского изготовления

Схема увеличения мощности установки

Принцип работы и КПД пиролизного котла

Основа работы газогенераторного оборудования

Экономические преимущества пирокотля

Специфика самодельных изделий

Естественный и принудительный тип горения

Одноконтурное пиролизное оборудование

Как известно, при горении происходят окислительные процессы, т. одним из основных участников которого является кислород, содержащийся в воздухе. Если кислорода мало, реакция замедляется и дрова горят медленно, ведь в таких условиях они просто тлеют. При этом выделяется некоторое количество тепловой энергии, золы и горючего газа.

Процесс пиролиза на этом не заканчивается. Газ, полученный при сжигании первичного топлива, смешивается с воздушными массами и также сгорает. В результате он выделяет гораздо больше тепловой энергии, чем при использовании стандартных теплогенераторов.

Поэтому пиролизные котлы демонстрируют очень приличный КПД по сравнению со своими чисто , а также часто дают возможность существенно сэкономить на отоплении.

Преимущество отопительного оборудования данного типа в том, что принцип его действия и устройство относительно несложны. Количество воздуха, поступающего в камеру сгорания, регулируется обычной механической заслонкой. Простая конструкция обеспечивает надежность устройства, поломки для пиролизных котлов – явление не частое.

На этой схеме наглядно показаны все стадии процесса пиролизного горения. Температура внутри устройства может достигать 1200°С (+)

Еще один плюс пиролизных котлов – длительный период горения. Полная загрузка устройства топливом позволяет не мешать процессу в течение нескольких часов, иногда более суток, т. е. нет необходимости постоянно подбрасывать дрова в топку, как это бывает при открытом горении.

Конечно, это не значит, что пиролизный котел можно оставлять без присмотра. Как и в случае с другим отопительным оборудованием, существуют строгие правила техники безопасности.

Стоит помнить, что пиролизный котел не всеяден — влажность топлива должна быть низкой. В противном случае часть драгоценной тепловой энергии будет расходоваться не на нагрев теплоносителя, а на сушку топлива.

Котлы пиролизного сжигания, особенно из чугуна, имеют значительный физический вес, поэтому всегда представлены только напольными моделями

При реализации пиролизного сжигания топливо выгорает практически полностью, потребуется много чистить устройство реже, чем при использовании традиционного твердотопливного котла. Мелкая зола, полученная после очистки, используется в качестве удобрения. Сгорание топлива в таких котлах осуществляется сверху вниз.

Поэтому возможности естественной циркуляции воздуха в топке заметно ограничены. Использование принудительного нагнетания воздуха с помощью вентилятора значительно повышает КПД устройства, но в то же время делает котел энергозависимым, так как вентилятору требуется электроэнергия.

Устройство и работа пиролизного котла

Топка пиролизного котла разделена на два отсека. В первом сжигают дрова, а во втором вторично сжигают смесь пиролизных газов и воздуха. Отделяет первую камеру от второй колосниковой решетки, на которой укладывается топливо.

Воздух обычно нагнетается небольшим вентилятором. Хотя в небольших моделях иногда для создания тяги используется дымосос.

На этой схеме показано устройство пиролизного котла нижнего горения. Дрова горят медленно с небольшим количеством кислорода и выделяют горючий газ (+)

Главным отличием пиролизного котла от классической твердотопливной модели можно считать наличие принудительной вентиляции. Корпус устройства состоит из двух вставленных друг в друга частей. Пространство между стенками заполнено теплоносителем, роль которого традиционно играет вода.

Сначала в первый отсек топки пиролизного котла загружается топливо, затем включается вентилятор и поджигается топливо. Образовавшиеся горючие газы передаются во второй отсек, смешиваются с воздухом и сжигаются.

Температура горения может достигать 1200°С. Вода в наружном теплообменнике нагревается и циркулирует по системе отопления дома. Остатки продуктов сгорания удаляются через дымоход.

В относительно высокой цене можно упрекнуть приборы, использующие пиролизный принцип горения. Обычный твердотопливный котел стоит значительно дешевле. А вот в котлах длительного горения дрова прогорают практически полностью, чего не скажешь о классическом котле.

Дрова для пиролизного котла имеют определенные требования к размеру и влажности. Подробную информацию можно найти в инструкциях производителя.

При выборе пиролизного котла следует помнить, что недорогие маломощные модели обычно рассчитаны только на дрова. Дорогие модификации способны работать на разных .

Причем загружать топливо в устройство придется по максимуму, снижение нагрузки приводит к повышенному образованию золы и сажи, а также негативно сказывается на работе агрегата в целом.

Котлы с верхним горением

Одним из вариантов пиролизного устройства является котел с верхним горением. Принцип работы этих двух агрегатов очень похож.

Таким же образом в топку загружается большое количество твердого топлива низкой влажности, принудительно нагнетается воздух и топливо тлеет с пониженным количеством кислорода. Клапан, контролирующий поток кислорода, устанавливается в нужное положение.

Схема устройства котла верхнего горения Топка такого котла имеет глухое дно, частицы продуктов сгорания выводятся через дымовую трубу (+)

Но у котлов длительного горения нет ни зольника, ни колосника. Нижняя часть представляет собой глухую металлическую пластину. Такие котлы устроены так, что дрова сгорают полностью, а небольшое количество золы, оставшейся в топке, выдувается воздухом.

Такие устройства отличаются высоким КПД, а также работают при температурах выше 1000°С.

Главная особенность таких устройств в том, что они действительно обеспечивают длительный срок службы при полной нагрузке. Топливная камера в таких устройствах обычно имеет форму цилиндра.

Топливо загружается в него сверху, сверху, по центру, закачивается необходимый для горения воздух.

В котлах с верхним горением устройство нагнетания воздуха представляет собой подвижный элемент, опускающийся по мере горения дров

Таким образом, происходит медленное тление верхнего слоя топлива. Топливо постепенно выгорает, его уровень в топке снижается. При этом меняется положение устройства подачи воздуха в топку, этот элемент в таких моделях подвижен и практически лежит на верхнем слое дров.

Вторая стадия сжигания осуществляется в верхней части топки, которая отделена от нижнего отсека толстым металлическим диском. Горячие пиролизные газы, образующиеся при сгорании топлива внизу, расширяются и движутся вверх.

Здесь они смешиваются с воздухом и сгорают, дополнительно передавая теплообменнику солидную порцию тепловой энергии.

Балка, удерживающая диск, разделяющий камеру сгорания на две части, как и сам этот диск, при работе котла верхнего горения постоянно подвергается воздействию высокой температуры. Со временем эти элементы выгорают, их придется периодически заменять.

На выходе из второй части топливной камеры обычно устанавливается регулятор тяги. Это автоматическое устройство, которое определяет температуру теплоносителя и в зависимости от полученных данных регулирует интенсивность движения горючего газа. Он защищает устройство от возможного перегрева.

Стоит отметить, что внешний теплообменник в таких котлах реагирует на изменение скорости циркуляции жидкости в теплообменнике, т.е. колебания температуры. На поверхности устройства сразу же образуется слой конденсата, который вызывает коррозию, особенно если речь идет о стальных котлах.

Желательно брать устройство из чугуна, которое гораздо лучше противостоит такому удару.

Хотя топливо в пиролизных котлах длительного горения должно сгорать без остатка, на практике это происходит не всегда. Иногда зола спекается, образуя частицы, которые трудно удалить с помощью воздушного потока.

При скоплении в топке большого количества таких остатков может наблюдаться заметное снижение тепловой мощности агрегата. Поэтому котел верхнего горения необходимо периодически очищать.

Особенностью устройств этого типа является то, что по мере сгорания топлива его можно загружать, не дожидаясь, пока сгорит вся топливная закладка. Это удобно, когда нужно избавиться от горючих бытовых отходов.

Существуют также разновидности котлов верхнего горения, которые работают не только на древесном топливе, но и на угле. В пиролизных котлах этого типа нет сложных блоков автоматики, поэтому серьезные поломки случаются крайне редко.

Конструкция котла верхнего горения позволяет при необходимости загружать топку только частично. Однако в этом случае воспламенение верхнего слоя топлива может оказаться непростым делом. Само топливо необходимо просушить, дрова из открытых поленьев для такого котла не подходят.

Топливо крупных фракций также нельзя использовать для данного вида техники, т.е. дрова придется колоть на мелкие куски.

Особенности эксплуатации газогенераторных котлов

КПД пиролизного котла зависит от вида и качества топлива. Технически в топку можно загрузить не только дрова, но и уголь, и даже торф, большинство современных моделей котлов рассчитаны на использование нескольких видов топлива.

Древесина сгорает примерно через 5-6 часов, в зависимости от сорта. Чем тверже дерево, тем дольше оно горит.

Современные модели пиролизных котлов могут работать на различных видах древесного топлива: дрова, брикеты, пеллеты, уголь, торф и др.

Около десяти часов уйдет на сжигание каменного угля, столько же бурого уголь тлеет в течение восьми часов. На практике метод пиролиза демонстрирует наибольшую теплоотдачу при загрузке сухим деревом. Оптимальными считаются дрова влажностью не более 20% и длиной около 45-65 см.

При отсутствии доступа к такому топливу можно использовать уголь или другое ископаемое топливо: специальные и древесные пеллеты, отходы деревообработки, торф, целлюлозные материалы и др.

Перед началом эксплуатации котла внимательно изучить рекомендации производитель устройства в отношении топлива.

В пиролизных котлах подача воздуха регулируется обычными механическими клапанами. Отсутствие сложной электроники обеспечивает высокую отказоустойчивость

Слишком влажное топливо в таких устройствах недопустимо. При его сжигании в топке образуются дополнительные водяные пары, которые способствуют образованию побочных продуктов, таких как смола и сажа.

Загрязняются стенки котла, снижается теплоотдача, со временем котел может даже перестать работать и заглохнуть.

При использовании для пиролизного котла дров со слишком высокой влажностью внутри устройства возникнут условия для образования смолы, что ухудшит теплоотдачу устройства и может привести к поломкам

Если в топку закладывать сухое топливо топка и котел настроены правильно, пиролизный газ, полученный в результате работы устройства, будет давать желто-белое пламя. Такое горение сопровождается незначительным выбросом побочных продуктов сгорания топлива.

Если цвет пламени окрашен по-другому, есть смысл проверить качество топлива, а также настройки прибора.

Пиролизные газы в смеси с воздухом горят ровным желто-белым пламенем. Если цвет пламени изменился, может потребоваться проверка настроек котла или качества топлива

В отличие от обычных твердотопливных аппаратов, перед загрузкой дров в пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, топку следует протопить.

Для этого выполните следующие действия:

1. Мелкая сухая растопка (бумага, щепа и т.п.) загружается на дно печи
2. Поджигается факелом из подобных материалов.
3. Закрыть дверцу камеры сгорания.
4. Дверь загрузочной камеры слегка приоткрыта.
5. Добавляйте порции растопки по мере ее горения.
6. Процесс повторяется до образования на дне слоя тлеющего угля.

К этому моменту топка уже прогревается примерно до 500-800°С, создавая условия для загрузки основного топлива. Не используйте бензин, керосин или другие подобные жидкие вещества для розжига растопки. Прежде чем разогревать топку котла длительного горения, убедитесь, что устройство готово к работе.

Характерной особенностью котлов пиролизного сжигания является малое количество золы и золы, что облегчает процесс очистки устройства и его обслуживания

Для этого проверяют на тягу, герметичность дверей, исправность запорных механизмов и регулировочное оборудование, наличие и т.д.

Затем включите термостат, чтобы убедиться, что на устройство подается напряжение. После этого открывают заслонку прямой тяги и котел проветривают в течение 5-10 минут.

Обзор популярных моделей

Следует понимать, что любой пиролизный котел представляет собой достаточно тяжелый агрегат, который не предназначен для подвешивания на стену. Такие устройства можно использовать как для обогрева небольшого дома, так и для просторных дач. Как и другие отопительные агрегаты, различаются по мощности.

При выборе пиролизного котла следует руководствоваться такими показателями, как тепловая мощность устройства, размер загрузочной камеры, наличие второго контура и др.

На этот индикатор обычно ориентируются покупатели.

Среди популярных моделей данной техники следует отметить:

• Атмос (Украина) — представлены аппаратами, которые могут работать на дровах и угле, мощность варьируется от 14 до 75 киловатт.
• Attack (Словакия) — способен справиться с обогревом помещений до 950 кв. м, некоторые модели способны продолжать работу даже при отключении электроэнергии.
• Bosch (Германия) — качественная продукция известного бренда, мощность варьируется в пределах 21-38 киловатт.
• Buderus (Германия) представлены линейками Электромет и Логано , первая хорошо известна в Европе как классический вариант пиролизного котла, вторая более современные варианты, предназначенные для частных домов.
• Гефест (Украина) — мощные устройства с КПД до 95%.
• КТ-2Е (Россия) специально разработан для больших жилых помещений, мощность агрегата 95 киловатт.
• Опоп (Чехия) — относительно недорогие котлы, надежные и долговечные, мощность 25-45 киловатт.
• Stropuva (производства Литвы или Украины) мощностью семь киловатт вполне подойдет для небольшого дома, но в модельном ряду представлены и более мощные устройства.
• Viessmann (Германия) — идеальный выбор для частного домовладения, мощность от 12 киловатт, использование современных технологий позволяет экономить топливо.
• «Буран» (Украина) мощностью до 40 киловатт – еще один популярный вариант для владельцев больших коттеджей.
• «Логика» (Польша) мощные устройства мощностью 20 киловатт легко отапливают помещения площадью до 2 тыс. кв. м, это скорее котел для производственных нужд: отопление цехов, офисов, теплиц и т. д.

При выборе пиролизного котла для частного дома стоит обратить внимание на модели с двумя контурами, чтобы не только отапливать жилище , но и обеспечить его автономным горячим водоснабжением.

Теплообменник для ГВС может быть накопительного или проточного типа. Для последнего варианта используются модели котлов повышенной тепловой мощности.

Если вы хотите сэкономить, то можете попробовать сделать пиролизный котел своими руками. Технология его сборки описана в .

Выводы и полезное видео по теме

В данном видео показан принцип работы пиролизного котла:

Подробный обзор работы котла верхнего горения можно посмотреть здесь:

Пиролизные котлы стоят недешево, но полностью оправдывают вложенные в их приобретение средства. При правильном монтаже и обслуживании такие устройства будут обеспечивать дом стабильным и недорогим теплом.

Ищете пиролизный котел для отопления дома? Или есть опыт эксплуатации таких агрегатов? Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье и делитесь своими впечатлениями об использовании пиролизных котлов. Форма обратной связи расположена в нижнем блоке.

энергия биомассы

Люди использовали энергию биомассы — энергию живых существ — с тех пор, как самые ранние «пещерные люди» впервые развели дрова для приготовления пищи или согревания.

Биомасса является органической, т. е. состоит из материала, полученного из живых организмов, таких как растения и животные. Наиболее распространенными материалами биомассы, используемыми для производства энергии, являются растения, древесина и отходы. Они называются исходным сырьем биомассы. Энергия биомассы также может быть невозобновляемым источником энергии.

Биомасса содержит энергию, впервые полученную от солнца: растения поглощают солнечную энергию посредством фотосинтеза и превращают углекислый газ и воду в питательные вещества (углеводы).

Энергия этих организмов может быть преобразована в полезную энергию прямыми и косвенными средствами. Биомасса может сжигаться для получения тепла (прямое), преобразовываться в электричество (прямое) или перерабатываться в биотопливо (косвенное).

Термическое преобразование

Биомасса может быть сожжена путем термического преобразования и использована для получения энергии. Термическая конверсия включает в себя нагрев сырья биомассы для его сжигания, обезвоживания или стабилизации. Наиболее известным сырьем биомассы для термической конверсии является сырье, такое как твердые бытовые отходы (ТБО) и отходы бумажных или лесопильных заводов.

Различные виды энергии создаются посредством прямого сжигания, совместного сжигания, пиролиза, газификации и анаэробного разложения.

Однако перед сжиганием биомассы ее необходимо высушить. Этот химический процесс называется торрефикацией. Во время торрефикации биомасса нагревается примерно до 200–320 ° по Цельсию (от 390 до 610 ° по Фаренгейту). Биомасса настолько полностью высыхает, что теряет способность впитывать влагу, либо загнивает. Он теряет около 20% своей первоначальной массы, но сохраняет 90% своей энергии. Потерянная энергия и масса могут быть использованы для подпитки процесса торрефикации.

Во время торрефикации биомасса становится сухим почерневшим материалом. Затем его прессуют в брикеты. Брикеты из биомассы очень гидрофобны, то есть отталкивают воду. Это дает возможность хранить их во влажных помещениях. Брикеты имеют высокую плотность энергии и легко воспламеняются при прямом или совместном сжигании.

Прямое и совместное сжигание
Большинство брикетов сжигаются напрямую. Пар, образующийся в процессе сжигания, приводит в действие турбину, которая вращает генератор и вырабатывает электричество. Это электричество может быть использовано для производства или для обогрева зданий.

Биомасса также может сжигаться вместе с ископаемым топливом. Биомасса чаще всего сжигается на угольных электростанциях. Совместное сжигание устраняет необходимость в новых заводах по переработке биомассы. Совместное сжигание также снижает спрос на уголь. Это уменьшает количество углекислого газа и других парниковых газов, выделяемых при сжигании ископаемого топлива.

Пиролиз
Пиролиз – родственный метод нагревания биомассы. Во время пиролиза биомасса нагревается до 200-300°С (390-570°F) без присутствия кислорода. Это предохраняет его от возгорания и вызывает химическое изменение биомассы.

В результате пиролиза образуется темная жидкость, называемая пиролизным маслом, синтетический газ, называемый синтетическим газом, и твердый остаток, называемый биоуглем. Все эти компоненты могут быть использованы для получения энергии.

Пиролизное масло, иногда называемое биомаслом или бионефтью, является разновидностью смолы. Его можно сжигать для выработки электроэнергии, а также использовать в качестве компонента других видов топлива и пластмасс. Ученые и инженеры изучают пиролизное масло как возможную альтернативу нефти.

Синтез-газ может быть преобразован в топливо (например, синтетический природный газ). Его также можно преобразовать в метан и использовать вместо природного газа.

Биоуголь — это разновидность древесного угля. Биоуголь — это богатое углеродом твердое вещество, которое особенно полезно в сельском хозяйстве. Биоуголь обогащает почву и предотвращает попадание пестицидов и других питательных веществ в стоки. Biochar также является отличным поглотителем углерода. Поглотители углерода — это резервуары для углеродосодержащих химических веществ, включая парниковые газы.

Газификация
Биомасса также может быть напрямую преобразована в энергию путем газификации. В процессе газификации исходная биомасса (обычно ТБО) нагревается до температуры более 700°C (1300°F) с контролируемым количеством кислорода. Молекулы разрушаются и производят синтетический газ и шлак.

Синтез-газ представляет собой смесь водорода и монооксида углерода. В процессе газификации синтетический газ очищается от серы, твердых частиц, ртути и других загрязняющих веществ. Чистый синтетический газ можно сжигать для получения тепла или электричества или перерабатывать в транспортное биотопливо, химикаты и удобрения.

Шлак представляет собой стеклообразную расплавленную жидкость. Его можно использовать для изготовления черепицы, цемента или асфальта.

Промышленные газификационные установки строятся во всем мире. Азия и Австралия строят и эксплуатируют больше всего заводов, хотя в настоящее время в Стоктон-он-Тис, Англия, строится один из крупнейших заводов по газификации в мире. Этот завод в конечном итоге сможет преобразовывать более 350 000 тонн ТБО в энергию, достаточную для питания 50 000 домов.

Анаэробное разложение
Анаэробное разложение – это процесс, при котором микроорганизмы, обычно бактерии, разлагают материал в отсутствие кислорода. Анаэробное разложение является важным процессом на свалках, где биомасса измельчается и сжимается, создавая анаэробную (или бедную кислородом) среду.

В анаэробной среде биомасса разлагается с образованием метана, который является ценным источником энергии. Этот метан может заменить ископаемое топливо.

Помимо полигонов, анаэробное разложение может применяться на ранчо и животноводческих фермах. Навоз и другие отходы животноводства могут быть переработаны для устойчивого удовлетворения энергетических потребностей фермы.

Биотопливо

Биомасса — единственный возобновляемый источник энергии, который можно преобразовать в жидкое биотопливо, такое как этанол и биодизель. Биотопливо используется для питания транспортных средств и производится путем газификации в таких странах, как Швеция, Австрия и США.

Этанол производится путем ферментации биомассы с высоким содержанием углеводов, такой как сахарный тростник, пшеница или кукуруза. Биодизель производится путем объединения этанола с животным жиром, переработанным кулинарным жиром или растительным маслом.

Биотопливо работает не так эффективно, как бензин. Тем не менее, их можно смешивать с бензином для обеспечения эффективного питания транспортных средств и механизмов и при этом не выделяются выбросы, связанные с ископаемым топливом.

Для производства этанола требуются акры сельскохозяйственных угодий для выращивания биокультур (обычно кукурузы). Около 1515 литров (400 галлонов) этанола производится с акра кукурузы. Но эта площадь затем недоступна для выращивания сельскохозяйственных культур для еды или других целей. Выращивание достаточного количества кукурузы для получения этанола также создает нагрузку на окружающую среду из-за отсутствия разнообразия в посевах и большого использования пестицидов.

Этанол стал популярным заменителем дров в жилых каминах. При горении выделяет тепло в виде пламени, а водяной пар вместо дыма.

Биоуголь

Биоуголь, полученный в процессе пиролиза, ценен в сельском хозяйстве и природопользовании.

При гниении или горении биомассы (естественным путем или в результате деятельности человека) в атмосферу выделяется большое количество метана и двуокиси углерода. Однако, когда биомасса обугливается, она изолирует или сохраняет свой углерод. Когда биоуголь добавляется обратно в почву, он может продолжать поглощать углерод и образовывать большие подземные хранилища секвестрированного углерода — поглотители углерода, — что может привести к отрицательным выбросам углерода и оздоровлению почвы.

Биоуголь также помогает обогатить почву. Он пористый. При добавлении обратно в почву биоуголь поглощает и удерживает воду и питательные вещества.

Биоуголь используется в бразильских тропических лесах Амазонки в процессе, называемом slash-and-char. Подсечно-огневое земледелие заменяет подсечно-огневое земледелие, что временно повышает содержание питательных веществ в почве, но приводит к потере 97% содержащегося в ней углерода. При подсечно-огневой обработке обгоревшие растения (биоуголь) возвращаются в почву, и почва сохраняет 50% углерода. Это улучшает почву и приводит к значительно более высокому росту растений.

Черный щелок

При переработке древесины в бумагу образуется высокоэнергетическое токсичное вещество, называемое черным щелоком. До 1930-х годов черный щелок с бумажных фабрик считался отходом и сбрасывался в близлежащие источники воды.

Тем не менее, черный щелок сохраняет более 50% энергии биомассы древесины. С изобретением котла-утилизатора в 1930-х годах черный щелок можно было перерабатывать и использовать для питания мельницы. В США бумажные фабрики используют почти весь свой черный щелок для работы своих фабрик, и в результате лесная промышленность является одной из самых энергоэффективных в стране.

Совсем недавно Швеция провела эксперимент по газификации черного щелока для производства синтез-газа, который затем можно использовать для производства электроэнергии.

Водородные топливные элементы

Биомасса богата водородом, который можно извлекать химическим путем и использовать для выработки электроэнергии и заправки транспортных средств. Стационарные топливные элементы используются для выработки электроэнергии в удаленных местах, таких как космические корабли и дикая природа. Национальный парк Йосемити в американском штате Калифорния, например, использует водородные топливные элементы для обеспечения электричеством и горячей водой своего административного здания.

Водородные топливные элементы могут иметь еще больший потенциал в качестве альтернативного источника энергии для транспортных средств. По оценкам Министерства энергетики США, биомасса может производить 40 миллионов тонн водорода в год. Этого хватит, чтобы заправить 150 миллионов автомобилей.

В настоящее время водородные топливные элементы используются для питания автобусов, вилочных погрузчиков, лодок и подводных лодок, а также проходят испытания на самолетах и ​​других транспортных средствах.

Тем не менее, ведутся споры о том, станет ли эта технология устойчивой или экономически возможной. Энергия, необходимая для выделения, сжатия, упаковки и транспортировки водорода, не оставляет большого количества энергии для практического использования.

Биомасса и окружающая среда

Биомасса является неотъемлемой частью углеродного цикла Земли. Круговорот углерода — это процесс обмена углеродом между всеми слоями Земли: атмосферой, гидросферой, биосферой и литосферой.

Круговорот углерода принимает различные формы. Углерод помогает регулировать количество солнечного света, попадающего в атмосферу Земли. Обмен осуществляется посредством фотосинтеза, разложения, дыхания и деятельности человека. Например, углерод, который поглощается почвой при разложении организма, может быть переработан, поскольку растение выделяет питательные вещества на основе углерода в биосферу посредством фотосинтеза. При правильных условиях разлагающийся организм может превратиться в торф, уголь или нефть, прежде чем он будет извлечен в результате естественной или человеческой деятельности.

Между периодами обмена углерод секвестрируется или накапливается. Углерод в ископаемом топливе был изолирован в течение миллионов лет. Когда ископаемое топливо добывается и сжигается для получения энергии, поглощенный им углерод выбрасывается в атмосферу. Ископаемое топливо не повторно поглощает углерод.

В отличие от ископаемого топлива, биомасса поступает из недавно живых организмов. Углерод в биомассе может продолжать обмениваться в углеродном цикле.

Однако для того, чтобы Земля могла эффективно продолжать процесс углеродного цикла, материалы биомассы, такие как растения и леса, должны устойчиво обрабатываться. Деревьям и растениям, таким как просо просо, требуются десятилетия, чтобы повторно поглотить и улавливать углерод. Выкорчевывание или нарушение почвы может быть чрезвычайно разрушительным для процесса. Постоянное и разнообразное снабжение деревьями, сельскохозяйственными культурами и другими растениями жизненно важно для поддержания здоровой окружающей среды.

Топливо из водорослей

Водоросли — это уникальный организм, обладающий огромным потенциалом в качестве источника энергии из биомассы. Водоросли, наиболее известная форма которых — морские водоросли, производят энергию посредством фотосинтеза гораздо быстрее, чем любое другое сырье для биотоплива — до 30 раз быстрее, чем продовольственные культуры!

Водоросли можно выращивать в океанской воде, поэтому ресурсы пресной воды не истощаются. Он также не требует почвы и, следовательно, не сокращает пахотные земли, на которых потенциально можно выращивать продовольственные культуры. Хотя водоросли выделяют углекислый газ при сжигании, их можно выращивать и восполнять как живой организм. По мере пополнения он выделяет кислород и поглощает загрязняющие вещества и выбросы углерода.

Водоросли занимают гораздо меньше места, чем другие биотопливные культуры. По оценкам Министерства энергетики США, потребуется всего около 38 850 квадратных километров (15 000 квадратных миль, площадь меньше половины площади американского штата Мэн), чтобы вырастить достаточное количество водорослей, чтобы заменить все потребности США в энергии, работающей на нефтяном топливе. .

Водоросли содержат масла, которые можно превратить в биотопливо. Например, в корпорации Aquaflow Bionomic Corporation в Новой Зеландии водоросли обрабатываются с помощью тепла и давления. Это создает «зеленую нефть», которая имеет свойства, аналогичные сырой нефти, и может использоваться в качестве биотоплива.

Рост водорослей, фотосинтез и производство энергии увеличиваются, когда через них пропускают углекислый газ. Водоросли — отличный фильтр, поглощающий выбросы углекислого газа. Шотландская фирма Bioenergy Ventures разработала систему, в которой выбросы углерода от завода по производству виски направляются в бассейн с водорослями. Водоросли процветают с дополнительным углекислым газом. Когда водоросли погибают (примерно через неделю), их собирают, а их липиды (масла) превращают в биотопливо или корм для рыб.

Водоросли обладают огромным потенциалом в качестве альтернативного источника энергии. Однако переработка его в пригодные для использования формы стоит дорого. Хотя, по оценкам, он дает в 10–100 раз больше топлива, чем другие биотопливные культуры, в 2010 году он стоил 5000 долларов за тонну. Стоимость, вероятно, снизится, но в настоящее время она недоступна для большинства развивающихся стран.

Люди и биомасса

Преимущества
Биомасса является чистым возобновляемым источником энергии. Его первоначальная энергия исходит от солнца, и биомасса растений или водорослей может восстановиться за относительно короткий промежуток времени. Деревья, сельскохозяйственные культуры и твердые бытовые отходы постоянно доступны, и с ними можно обращаться устойчивым образом.

Если деревья и сельскохозяйственные культуры выращиваются устойчивым образом, они могут компенсировать выбросы углерода, когда поглощают углекислый газ через дыхание. В некоторых биоэнергетических процессах количество повторно поглощаемого углерода даже превышает выбросы углерода, которые выделяются при переработке или использовании топлива.

Многие виды биомассы, такие как просо просо, можно собирать на малоплодородных землях или пастбищах, где они не конкурируют с продовольственными культурами.

В отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце, энергия биомассы хранится внутри организма и может быть собрана, когда это необходимо.

Недостатки
Если запасы биомассы не пополняются так же быстро, как они используются, они могут стать невозобновляемыми. Лесу, например, могут потребоваться сотни лет, чтобы восстановиться. Это все еще намного, намного более короткий период времени, чем ископаемое топливо, такое как торф. Всего метр (3 фута) торфа может занять 900 лет, чтобы восполниться.

Для производства большей части биомассы требуются пахотные земли. Это означает, что земли, используемые для выращивания биотоплива, таких как кукуруза и соевые бобы, недоступны для выращивания продуктов питания или обеспечения естественной среды обитания.

Лесные массивы, которые созревали в течение десятилетий (так называемые «старовозрастные леса»), способны поглощать больше углерода, чем новые лесонасаждения. Следовательно, если лесные массивы не вырубаются, не пересаживаются и не дают времени для роста и связывания углерода, преимущества использования древесины в качестве топлива не компенсируются отрастанием деревьев.

Большинству заводов по производству биомассы для экономической эффективности требуется ископаемое топливо. Например, огромный завод, строящийся недалеко от Порт-Талбота в Уэльсе, потребует импорта ископаемого топлива из Северной Америки, что частично компенсирует устойчивость предприятия.

Биомасса имеет более низкую «энергетическую плотность», чем ископаемое топливо. До 50% биомассы составляет вода, которая теряется в процессе преобразования энергии. По оценкам ученых и инженеров, экономически неэффективно транспортировать биомассу на расстояние более 160 километров (100 миль) от места ее переработки. Однако преобразование биомассы в пеллеты (в отличие от древесной щепы или более крупных брикетов) может увеличить плотность энергии топлива и сделать его более выгодным для транспортировки.

При сжигании биомассы выделяются окись углерода, двуокись углерода, оксиды азота и другие загрязнители и твердые частицы. Если эти загрязняющие вещества не улавливаются и не перерабатываются, сжигание биомассы может привести к образованию смога и даже превысить количество загрязняющих веществ, выделяемых при сжигании ископаемого топлива.

Краткий факт

Баланс биомассы
Союз заинтересованных ученых помог разработать сбалансированное определение возобновляемой биомассы, которое представляет собой практичные и эффективные положения об устойчивом развитии, которые могут обеспечить определенную уверенность в том, что заготовка древесной биомассы будет устойчивой.

Краткий факт

Игра в птицу
3 миллиона кур на огромной птицефабрике Beijing Deqingyuan, недалеко от Пекина, Китай, ежедневно производят 220 тонн навоза и 170 тонн сточных вод. Используя технологию газификации от GE Energy, ферма способна преобразовывать куриный помет в 14 600 мегаватт-часов электроэнергии в год.

Краткий факт

Зеленая энергия в штате Грин-Маунтин
Первый американский завод по газификации биомассы был открыт недалеко от Берлингтона, штат Вермонт, в 1998 году. производит около 50 мегаватт электроэнергии, что почти достаточно для поддержания жизни в Берлингтоне, крупнейшем городе Вермонта.