Котлы с пиролизным сжиганием топлива

Пиролизные (газогенераторные) котлы на российском рынке - это давно не новость. Потребитель уже знаком с этим названием. Его (потребителя) уже не удивляет, что пиролизные котлы, как правило, в 1,5 - 2 раза дороже традиционных твердотопливных, потому что время их работы на одной загрузке в разы превышает время работы дровяных и угольных котлов. А что, в конечном счете, может быть важнее для потребителя, чем время работы котла? Кому понравится просыпаться среди ночи от холода и, стуча зубами, бежать в котельную, чтобы подбросить дрова в ненасытное жерло?

Почему же пиролизные котлы могут работать на одной закладке топлива сутки и даже дольше? Разумеется, время их работы может измеряться в широких пределах в зависимости от многих факторов, а именно: температуры на улице, необходимой температуры в помещении, степени утепления дома, вида и влажности топлива, а также от того, насколько правильно спроектирована и смонтирована система отопления. Но бесспорно одно - пиролизные котлы существенно эффективнее традиционных.

С чем это связано?

Во-первых, при сжигании дров, особенно влажных, невозможно достичь таких высоких температур, как при сжигании полученного из них газа.

Во-вторых, для горения газа необходимо меньше вторичного воздуха, чем для горения дров, благодаря чему выше температура горения и, следовательно, эффективность и время горения.

В-третьих, процессом горения пиролизного газа легче управлять, поэтому работа газогенераторного котла поддается автоматизации практически так же, как газового или жидкотопливного.

Что такое пиролиз?

В основу работы газогенераторного котла положен принцип пиролизного сжигания (или сухой перегонки) топлива, суть которого заключается в том, что под действием высокой температуры и в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую часть - так называемый пиролизный газ и твердый остаток - древесный уголь (кокс).

Пиролиз древесины осуществляется при температуре 200 - 800°С. Причем процесс этот экзотермический, то есть идущий с выделением тепла, за счет чего, кстати, улучшается прогрев и подсушивание топлива в котле, и происходит подогрев поступающего в зону горения воздуха.

Смешение кислорода воздуха с выделившимся пиролизным газом при высокой температуре вызывает процесс горения последнего, который используется в дальнейшем для получения тепловой энергии. При этом следует отметить, что пиролизный газ в процессе сгорания взаимодействует с активным углеродом, в результате чего дымовые газы на выходе из котла практически не содержат вредных примесей, являясь, по большей части, смесью углекислого газа и водяного пара. И даже СО2 такой котел будет выбрасывать в атмосферу до 3-х раз меньше, чем обычный дровяной и, тем более, угольный котел.

В процессе пиролизного горения образуется минимальное количество сажи и золы, поэтому котел реже, чем обычный, нуждается в чистке.

Из чего выбрать?

На сегодняшний день на российском рынке пиролизные котлы предлагаются несколькими производителями: ATMOS, DAKON, OLYMP, OPOP, VIESSMANN. Как мы видим, большинство из них чешские. Поэтому логично будет рассмотреть конструкцию и работу пиролизного котла на примере одного из чешских производителей, например завода DAKON. Сделать это будет уместно еще и из тех соображений, что "Комфорт-Эко" работает с заводом DAKON уже почти 10 лет и хорошо знакома с его продукцией.

К слову сказать, завод DAKON существует с 1949 года, а к 1970-му году стал одним из крупнейших производителей котлов на твердом топливе. Пиролизные котлы завод начал впервые выпускать в 1996 году, это были котлы марки GASOGEN, которые в 2005 году были сняты с производства и заменены усовершенствованной и более технологичной моделью KP PYRO.

Пиролизные котлы DAKON

Если говорить о пиролизном котле DAKON, то конструкция его такова: корпус котла сварен из стали толщиной 4-6 мм, в верхнюю часть загружается топливо, в нижней расположена камера сгорания с керамическими блоками. Верхняя часть отделена от нижней керамической форсункой. В задней части - коллектор продуктов сгорания с вытяжным вентилятором, в передней части - верхняя (загрузочная) и нижняя дверцы. На верхней панели находится пульт управления с элементами регулировки. Подача основного воздуха обеспечивается с помощью регулировочных сегментов в боковых панелях, вторичный воздух нагревается в задней части коллектора продуктов сгорания и по трубам подводится в форсунку.

Образовавшийся в топке пиролизный газ при помощи вытяжного вентилятора засасывается в камеру сгорания, где, смешиваясь с вторичным воздухом в керамической форсунке, горит с максимально возможной для древесного топлива полезной теплоотдачей. Пиролизное горение обеспечивает котлу КПД на уровне 85-88%.

Как уже было отмечено, к положительным особенностям котла можно отнести, в первую очередь, то, что его работа поддается достаточно точной регулировке, в отличие от обычных твердотопливных котлов. Автоматика котла управляет работой вытяжного вентилятора и циркуляционного насоса. На пульте управления можно менять мощность в диапазоне от 50 до 100% от номинала, а терморегулятором, которым укомплектован котел, устанавливать требуемую температуру теплоносителя.

В настоящее время DAKON начал выпускать пиролизные котлы в чугунном корпусе -DAMAT PYRO. Собственно говоря, материал корпуса является основным отличием котла DAMAT PYRO от уже известного KP PYRO. Чугунный котел долговечнее, так как обладает повышенной, по сравнению со стальным, устойчивостью к смолам и кислотам, образующимся в процессе пиролизного горения. Кроме того, чугун менее подвержен низкотемпературной коррозии, поэтому DAMAT PYRO может работать с 50%-ной мощностью, например, в осенне-весенний период.

К недостатком котлов DAKON, как, впрочем, и большинства пиролизных котлов, можно отнести разве что его энергозависимость - без электричества, от которого питается вентилятор, котел работать не будет. Однако, учитывая то, что вентилятору требуется всего 85 Ватт (как обычно лампочке), эту проблему можно решить путем установки небольшого дизельного генератора.

Пиролизные котлы OPOP

В данном контексте, будет уместно упоминуть пиролизный котел другой чешской фирмы OPOP - H730 PYRO. Это пока единственная газогенераторная модель, производимая заводом OPOP. Коренным отличием этого котла является независимость от электричества. Кроме того, в пиролизных котлах OPOP H730 можно использовать как дрова, так и уголь (причем уголь предпочтительнее).

В котле OPOP H730 образующиеся при пиролизе топлива на колосниковой решетке газы через горелку диффузорного типа поступают в камеру сгорания, где с помощью вторичного воздуха происходит их сжигание. При этом вторичный воздух в камеру сгорания не нагнетается вентилятором, как у большинства пиролизных котлов, а засасывается в процессе движении газов по камере сгорания через специальную перфорированную трубку. Регулировка мощности котла в данном случае осуществляется изменением степени открытия заслонок первичного и вторичного воздуха, при этом котел полностью автономен (не зависит от электричества) и обеспечивает КПД на уровне 85%.

Несколько слов о топливе

Пиролизные котлы рекомендуется топить как можно более сухой древесиной, тогда обеспечивается работа котла на максимальной мощности и длительный срок его службы.

Например, дерево с 12 - 20%-ным содержанием воды имеет теплоту сгорания 4 кВт-час на 1 кг древесины, дерево с 50%-ным содержанием воды имеет теплоту сгорания 2 кВт-час / 1 кг древесины.

Зависимость теплотворной способности топлива от содержания воды в древесине*

Как видно из графика, полезное энергетическое содержание древесины весьма существенно снижается в зависимости от объема содержащейся в нем воды.

Сырая древесина мало греет, плохо горит, сильно дымит и существенно сокращает срок службы котла и дымоходной трубы. Мощность котла снижается до 50%, а расход топлива увеличится в два раза.

Вид древесины	Количество теплоты на 1 кг
	Ккал	кДж	кВт-час
ель	3900	16250	4,5
сосна	3800	15800	4,4
береза	3750	15500	4,3
дуб	3600	15100	4,2
бук	3450	14400	4,0

* - по данным ATMOS

О. Беловол, "Комфорт-Эко"