Котлы с пиролизным сжиганием топлива (газогенераторные котлы)

Пиролизные котлы (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”

 

 

Какое топливо лучше всего использовать в пиролизных котлах? — ремонтируем котел отопления

Ремонт котлов отопления

Как и у других типов твердотопливных котлов, эффективность работы пиролизных устройств зависит от качества используемого топлива, в частности древесины

Котлы отопления, использующие для нагрева теплоносителя физический принцип пиролиза (температурное разложение органической материи), в последнее время пользуются все большей популярностью в мире. Владельцев частных домов и коттеджей подкупает длительность промежутков времени между закладками топлива, их экономичность и удобство в обслуживании.

Какие именно виды древесины наиболее оптимально сжигать в бытовых пиролизных котлах?

Дубовые дрова

Древесина дуба отлично зарекомендовала себя в качестве топлива для пиролизных котлов. Мало того, что дубовые дрова выделяют при горении больше всего тепла, они еще и горят намного дольше других видов древесины. Приятным бонусом является также особый аромат, который распространяют дубовые поленья при сгорании. Наиболее предпочтительно использовать древесину деревьев среднего возраста.

Ольховые дрова

Дрова из этой лиственной породы деревьев удобны в растопке, быстро загораются, дают отличный жар и практически не выделяют смолы при горении.

Березовые дрова

Принадлежат к твердым породам лиственных деревьев, легко разгораются. Однако негативным фактором является выделение при горении большого количества смолы.

Дрова из липы

Можно сказать, что поленья из этой твердой породы деревьев тяжело разгораются, но зато горят долгое время с выделением большого количества тепловой энергии.  

Еловые и сосновые дрова

Принадлежат к хвойным породам деревьев. Легко поддаются заготовке: удобно колются и режутся. Достаточно просто разжигаются и долго горят.

Все перечисленные виды древесины можно использовать в пиролизных твердотопливных котлах, однако каждый из них различается своим удельным весом и теплотворностью.

Удельный вес древесины

Так как обычно дрова учитывают по объему занимаемой ими поленницы (сложенные в штабели дрова), то для использования в твердотопливных котлах считается выгодным приобретать дрова с более высоким удельным весом. Правильно сложенная поленница должна содержать не менее 70% твердой древесной массы. 

Для справки можно сказать, что кубометр дров из различных пород древесины, если условно предположить, что он полностью состоит из древесной массы с влажностью 20%, примерно весит:

• Дубовых – 720 кг;
• Березовых – 670 кг;
• Сосновых – 530 кг;
• Осиновых – 500 кг;
• Еловых – 470 кг.

Теплотворная способность

Теплотворная способность различных пород древесины тоже отличается. Скажем, при сгорании 1 килограмма дров различных пород выделяется тепла:

• Дубовых – 3100 ккал;
• Березовых – 2700 ккал;
• Ольховых – 2100 ккал;
• Сосновых – 1850 ккал;
• Еловых – 1750 ккал.
• Осиновых – 750 ккал.

Опыт сжигания топлива мгновенного пиролиза в котлах средней мощности

Перейти к основному содержанию

Опыт сжигания топлива мгновенного пиролиза в котлах среднего размера

Сжигание жидкостей мгновенного пиролиза в котлах

• Стивен Гаст ³  

• Глава

• 68 доступов

• 11 Цитаты

Abstract

Жидкость мгновенного пиролиза сжигалась с помощью простого оборудования для распыления под давлением, обычно используемого с легкими мазутами в котлах среднего размера. С помощью ряда модификаций системы сжигания оксид углерода (CO) и закись азота (NOx) могут быть снижены до приемлемых уровней: CO < 30 частей на миллион и NOx < 140 частей на миллион. С другой стороны, выбросы твердых частиц были более чем в 2 раза выше, чем при использовании легкого мазута. Вклад в высокие выбросы твердых частиц вносили высокое содержание твердых частиц (0,5–0,7% по массе) и плохое распыление, вызванное высокой вязкостью образцов (> 20 сСт при 80 °C).

Изменения в системе/условиях сжигания по сравнению с легким мазутом: кислотостойкий шнековый насос, более высокая температура предварительного подогрева масла и более высокое давление масла, огнеупорная секция между горелкой и котлом прогрета не менее чем до 800 °C. Кроме того, необходимо было хранить пробы пиролизной жидкости в инертных условиях и промывать форсунки растворителем после остановки для предотвращения закоксовывания. Сложность и стоимость этих модификаций считаются слишком высокими для текущих сортов жидкого пиролиза для мгновенного пиролиза, которые можно продавать в качестве замены легкого жидкого топлива.

Ключевые слова

• котлы
• сжигание
• выбросы
• жидкость для мгновенного пиролиза

Скачать главу в формате PDF

Ссылки

1. Shihdah, A., et al. Характеристика горения древесных масел флэш-пиролиза в турбулентном диффузионном пламени промышленного масштаба. Доклад представлен на Международном семинаре «Свойства и применение пиролизных масел» Эстес Парк, Колорадо, США, 19 сентября.94.

   Google Scholar

2. Росси, К. Испытания горения биотоплива в ENEL» Доклад, представленный на международном семинаре «Свойства и применение пиролизных масел» Эстес Парк, Колорадо, США, сентябрь 1994 г.

   Google Scholar

3. Бакстер, Л. Дженкинс, Б. Базовые выбросы NOx при сжигании пиролизных масел, полученных из древесины. Доклад представлен на Международном семинаре «Свойства и применение пиролизных масел» Эстес Парк, Колорадо, США, 19 сентября.94.

   Google Scholar

4. Ворнат, М., и др., Однокапельное сжигание пиролизных масел из биомассы. Энергия и топливо 8 (1994) 1131–1142.

   Перекрёстная ссылка КАС Google Scholar

5. Хаффман Д.Р., Вогиацис А.Дж. и Кларк, Д.А. Сжигание бионефти при производстве и использовании бионефти, Материалы 2-го семинара ЕС-Канада по термической переработке биомассы под ред. Бриджуотер и Хоган.

   Google Scholar

6. Солантауста Ю., Найлунд Н.О., Гаст С. Использование пиролизного масла в испытательном дизельном двигателе для изучения осуществимости концепции дизельной электростанции. Биомасса и биоэнергия 7 (1994) 1–6, 397–306.

   Перекрёстная ссылка Google Scholar

Ссылки на скачивание

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Neste Oy, Порвоо, Финляндия

   Steven Gust

Авторы

1. Steven Gust

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Информация о редакторах

Редакторы и филиалы

1. Факультет химического машиностроения и прикладной химии, Астонский университет, Бирмингем, Великобритания

   А. В. Бриджуотер (D директор группы энергетических исследований) (директор группы энергетических исследований Группа)

2. Факультет химического машиностроения и прикладной химии, Университет Торонто, Торонто, Канада

   Д. Г. Б. Буокок (заведующий кафедрой химического машиностроения и прикладной химии) (заведующий кафедрой химического машиностроения и прикладной химии)

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Информация об авторских правах

© 1997 Springer Science+Business Media Dordrecht

Об этой главе

7 производителей котлов на биомассе в 2023 году

В этом разделе представлен обзор котлов на биомассе, а также их применение и принцип работы. Также, пожалуйста, взгляните на список 7 производителей котлов на биомассе и их рейтинги компаний. Вот лучшие компании по производству котлов на биомассе по состоянию на июль 2023 года: 1. Triple Green Products, 2.AC BOILERS SpA, 3.Messersmith Manufacturing, Inc..

Котел на биомассе представляет собой источник тепла, который производит пар и горячую воду, используя в качестве топлива промышленные отходы, такие как древесная щепа, бумажные отходы и утиль шин, вместо ископаемого топлива, такого как мазут, который обычно использовался для производства пара и горячая вода.

Одной из основных особенностей котлов, работающих на биомассе, является то, что они могут значительно сократить выбросы двуокиси углерода, парникового газа, по сравнению со сжиганием ископаемого топлива.

Сжигая биомассу при температуре выше 800 градусов Цельсия, эти котлы чрезвычайно безопасны для окружающей среды, уменьшая образование диоксина, загрязняющего вещества.

Использование котлов, работающих на биомассе

Котлы, работающие на биомассе, используются в различных целях, наиболее распространенными из которых являются системы малой выработки электроэнергии.

Они производят примерно 4 тонны пара в час, который приводит в действие силовую турбину, которая может производить 300 киловатт электроэнергии.

Кроме пара система производит и горячую воду, которая используется для отопления и обогрева сельскохозяйственных объектов и для обеспечения горячей водой термальных ванн.

Котлы на биомассе также используются на крупных химических предприятиях, которым требуется большое количество пара, горячей воды и горячей воды, а также в качестве сушильного оборудования на различных заводах.

Принцип работы котлов на биомассе

Существует три основных метода сжигания в котлах на биомассе: прямое сжигание, пиролизная газификация и биохимический газ.

В методе прямого сжигания топливо из биомассы непосредственно сжигается для получения пара и горячей воды. Пар, образующийся в процессе сгорания, вращает турбину для выработки электроэнергии.

В методе пиролизной газификации используются те же виды топлива, что и в методе прямого сжигания (древесная щепа, истонченная древесина, горючий мусор и т. д.), но горючий газ образуется при нагреве, а пар и горячая вода – при сжигании газа.

Биохимический газовый метод использует в качестве топлива навоз домашнего скота, необработанный мусор или осадок сточных вод.

Вместо сжигания этих видов топлива они ферментируются для получения газа, называемого метаном, который затем используется для вращения газовой турбины для выработки электроэнергии.

Хотя заманчиво думать, что оба метода способствуют увеличению так называемых парниковых газов, они основаны на идее «углеродно-нейтрального». Это связано с тем, что они эффективно получают энергию непосредственно из биосферы, а не из ископаемого топлива, тем самым замыкая углеродный цикл и не приводя к увеличению выбросов углекислого газа. Это основано на идее «углеродной нейтральности», которая не приводит к увеличению содержания CO2.

Что следует учитывать при внедрении котлов на древесной биомассе

1. Стоимость топлива

   Котлы, работающие на древесной биомассе, имеют более низкие затраты на топливо, чем котлы, работающие на ископаемом топливе. Топливо может быть получено в лесном хозяйстве, обрабатывающей промышленности (деревообработка), строительстве (в основном, обычное жилищное строительство) и промышленности по удалению промышленных отходов. Для поддержания низкой стоимости топлива необходимы совместные усилия многих секторов государственного и частного секторов, чтобы обеспечить стабильные поставки как массы, так и топлива.

2. Стоимость оборудования

   По сравнению с котлами, работающими на ископаемом топливе, котлы на древесной биомассе имеют меньшую теплотворную способность древесного топлива и различаются по качеству. Это означает, что стоимость оборудования будет выше для получения той же производительности. Для популяризации использования этих котлов в будущем желательно расширить субсидии со стороны государства, а также технологические усовершенствования.

3. Удаление золы сгорания

   В случае использования древесного топлива зола при сжигании образуется примерно на 10 % от вводимого топлива. Хотя разумно возвращать золу в почву, поскольку она имеет экологическое происхождение, это также является деликатным вопросом, поскольку в соответствии с некоторыми законами она считается отходом промышленной деятельности. Решение остается за каждым муниципалитетом, и на практике разные муниципалитеты принимают разные решения.

Топливо для котлов на древесной биомассе

Топливо для котлов на древесной биомассе включает дрова, щепу и древесные гранулы.

Дрова — это древесина, нарезанная из бревен до приемлемых размеров и высушенная для повышения эффективности сгорания. Древесная щепа представляет собой измельченные древесные отходы лесного хозяйства, обрабатывающей промышленности и строительства, и их легче транспортировать, чем дрова. Древесные гранулы изготавливаются из древесной стружки, опилок и т. д., которые формируются в виде мелких кусочков и обрабатываются для облегчения сгорания. Цена варьируется в зависимости от количества человеко-часов, задействованных в обработке.