Знакомьтесь: пиролизный котел

Чтобы спать спокойно

Пиролизный котел, как и любой твердотопливный, удобен для объектов, удаленных от линий газоснабжения. Как правило, в качестве топлива в таких котлах используется древесина – достаточно недорогое и привычное топливо. Отличительная особенность пиролизного котла – наличие двух камер и особая организация процесса горения.
На первой стадии в одной из камер такого котла происходит процесс, подобный технологическому процессу получения древесного угля. При ограниченном поступлении кислорода и высокой температуре дрова тлеют, причем из них выделяется так называемый пиролизный газ.
Газ через форсунку поступает во вторую камеру – сжигания (или дожига), где смешивается с воздухом. В результате на второй стадии сжигаются и полученный древесный уголь, и выделившийся пиролизный газ – каждый в своей камере. По словам производителей, такая схема горения обуславливает высокий КПД котла и длительное горение после одной закладки.
«В пиролизный котел нет необходимости постоянно подкладывать дрова, - поясняет Юрий Выльдеров, заместитель директора по производству ООО «Чудо-печи» (г. Пермь). - Это удобно для потребителя. Экономия происходит за счет того, что дрова горят медленнее и выгорают полностью».
Причем в процесс горения вовлекается не все горючее сразу, а только его необходимое количество, что обеспечивает стабильную мощность. При наличии автоматики, горением пиролизного газа можно управлять приблизительно так же, как горением природного газа. Таким образом, удается частично справиться едва ли не с основным недостатком традиционного твердотопливного котла – необходимостью регулярно, раз в 3-4 часа подбрасывать дрова. Благодаря этому хозяин может спать всю ночь или отсутствовать дома в течение дня, не беспокоясь о состоянии отопительной системы.
«В некоторых пиролизных котлах дополнительно установлен тепло-электронагреватель, который включается, когда твердое топливо прогорело, - добавляет Сергей Коростинский, ведущий специалист завода «Сибэнерготерм» (г. Новосибирск). - ТЭН поддерживает заданную температуру теплоносителя в перерывах между протапливанием. Он потребляет немного электроэнергии, но позволяет системе дольше функционировать без вмешательства человека».
К достоинствам пиролизных котлов также относят их экологические характеристики, в частности меньшие выбросы угарного газа в сравнении с обычным дровяным или угольным котлом.
В числе недостатков, как и всех твердотопливных котлов, - невозможность автоматизировать подачу топлива и необходимость регулярного обслуживания (чистка золы). Кроме того, более высокая стоимость, чем у традиционных котлов и повышенные требования к качеству топлива.

Пиролизный котел «Прометей – Эко» завода «Сибэнерготерм» (г. Новосибирск)

Сушим дровишки

Чтобы пиролизный котел смог работать с максимальным КПД и не доставлял хлопот, в нем рекомендуется использовать хорошо просушенную древесину. Теплотворная способность влажных дров существенно ниже. Кроме того, сырые дрова вредят котлу и стальному дымоходу, в конечном счете сокращая срок службы того и другого.
«Влажность топлива для пиролизного котла должна быть не выше 20%, а то и 15%, - говорит Андрей Карамышев, начальник отдела отопительного оборудования ГК «Теплогаз» (г. Екатеринбург). – Нужно понимать, что в бытовых условиях, в открытом дровянике за год дрова так не просохнут».
«Влажная древесина снижает КПД любого котла, - говорит Сергей Коростинский. – Поэтому мы советуем сушить дрова не менее двух лет в хорошо проветриваемом помещении, дуб - не менее одного года, Можно использовать сухую кору, ее теплотворная способность эквивалентна дереву, но кора имеет более высокий процент зольности. Размеры поленьев ограничиваются только габаритами загрузочной камеры котла. Хороший показатель для длины поленьев - 50см».
«Сгорит все, но если дрова сырые, то будут дымить, - поясняет Юрий Выльдеров. - Желательно, чтобы габариты дров были по размеру топки, тогда горение идет медленнее. Крупная чурка будет гореть 6 – 12 часов. В наших печках можно применять и древесные отходы, и торфяные брикеты».
«По требованиям к топливу котлы стоит разделить на две категории, - считает Иван Гиниятулин, руководитель отдела продаж компании «Теплогарант» (г. Кострома). - Энергозависимые пиролизные котлы очень прихотливы к используемому топливу - не более 25% влажности, только древесина определенной фракции, запрещено использовать макулатуру, древесную щепу, хворост, отходы коры и ДСП. Зато их энергонезависимых собратьев можно назвать утилизаторами древесных отходов, они потребляют любое твердое органическое топливо (древесина, торф, уголь), в том числе отходы влажностью до 50%, размером не более половины проема топочной дверки».

Твердотопливный котел длительного горения (Фото ООО «Чудо-печи»)

Сверху, снизу, сбоку

Как уже упоминалось, пиролизный котел состоит из двух камер. У одних производителей камера, где сжигается пиролизный газ, расположена над камерой, где сгорает твердое топливо, в других случаях – наоборот. Бывает и боковое размещение камер. Мы попросили экспертов пояснить, насколько такие конструктивные различия существенны для потребителя.
«Потребитель не должен задаваться такими глубокими конструктивными вопросами, - считает Иван Гиниятулин, - для него важнее соответствие приобретаемого пиролизного котла заявленным требованиям, эффективности работы (КПД), длительности горения топлива при стабильном поддержании установленной температуры теплоносителя».
«Конструктивное исполнение не существенно, - соглашается Юрий Выльдеров. - Единственное отличие - верхнее размещение камеры сгорания подразумевает дополнительное оборудование для обеспечения принудительной тяги».
«Самое важное для потребителя это удобство эксплуатации (загрузка топлива, управление котлом и др.) и простота обслуживания (чистка котла), - считает Сергей Коростинский. - Как показывает практика, эти пункты наиболее удачно реализованы в котлах с нижним размещением камеры сгорания топлива. При данной конструктивной схеме загрузочный бункер расположен в верхней зоне котла, а нижний отсек - одновременно камера сгорания и зольник. Здесь происходит непосредственно процесс сжигания древесного газа и скапливается зола. Между этими двумя камерами находится газифицирующая камера. Также нижнее расположение камеры сгорания позволяет легче производить чистку, как самой камеры, так и котла в целом. Ведь в данном случае вся зола ссыпается в нижнюю зольную камеру и более удобно удаляется из нее».

В цехе завода «Теплогарант» (г. Кострома)
 

Тепло. Еще теплее. Горячо!

Материал стенок котла на твердом топливе определяет температуру, которая может поддерживаться в камере сгорания. И вот здесь мы подходим, пожалуй, к самому дискуссионному вопросу: какая температура необходима, чтобы обеспечить сгорание пиролизного газа?
Стоит сказать, что российские и зарубежные производители по-разному отвечают на этот вопрос, соответственно и результаты, воплощенные «в металле», существенно отличаются. Так большинство отечественных котлов обеспечивают горение при температуре от 600 до 800 гр., а импортных – более 1000.
«Мы поставляем только импортные пиролизные котлы, - говорит Андрей Карамышев. - По нашему мнению, у большинства отечественных производителей котлы обеспечивают «псевдопиролиз», то есть пиролизный газ частично дожигают, но не сжигают полностью. Естественно, и КПД у таких котлов оказывается ниже. Для настоящего пиролиза необходима температура горения 1200-1300 град., это требует футеровки огнеупором изнутри – а много ли футерованных отечественных пиролизных котлов?»
Свои аргументы у специалистов отечественных предприятий.
«Для более полного сжигания газов необходима высокая температура 700-800°С, что достигается при использовании футерованных камер сгорания. Но лучшим материалом по критерию «цена-качество» для изготовления камеры сгорания считается жаропрочный огнеупорный бетон, - поясняет свою точку зрения Сергей Коростинский. - При отсутствии металла в такой камере нет износа, следовательно, повышается долговечность котла. Также в камерах из жаропрочного бетона достигается оптимальное смешение дымовых газов и кислорода в воздухе».
«Непонятно, зачем нужна температура 1000°С? - задается вопросом Иван Гиниятулин. - Видимо, чтобы как можно быстрее сжечь топливо. Кстати, среднее время горения на одной закладке импортных пиролизных котлов существенно ниже, чем у нас.
Импортные котлы достигают высоких температур в камере догорания благодаря системе наддува и керамической футеровке, которая и аккумулирует это тепло. При этом теплосъем происходит только после этой камеры. В нашей конструкции с использованием полной «водяной рубашки» (выполнена по схеме – продольные каналы шахматными пучками), применение наддува и керамики отпадает. Применение «водяной рубашки» дает эффективный теплосъем по всей площади котла и избавляет конструкцию от хрупких деталей (футеровки), повышая тем самым ее надежность.
За счет водяной рубашки мы упрощаем и удешевляем наш продукт. Самое основное, чего мы добились такой конструкцией - энергонезависимость и возможность регулировки мощности от 20 до 100% при КПД 82-89%. Импортные же производители заявляют диапазон регулировки 70-100%, при мощности ниже 70% котел просто остановится. В средней полосе из шести месяцев отопительного сезона сильные морозы бывают только один месяц, все остальное время 100% мощности котла просто не требуется».
Чему верить и что выбрать, каждый решает сам. И вероятно, не последнюю роль в этом вопросе будет играть цена изделия. Однако есть и другие существенные показатели, на которые предлагают обратить внимание наши эксперты.

Пиролизный котел «Прометей – Эко» завода «Сибэнерготерм» (г. Новосибирск)

Хорошие признаки
Сергей Коростинский рекомендует оценить внешний вид котла, качество сварочных швов, заглянуть под декоративную обшивку, если есть такая возможность. Уточнить, какой металл использовался для котла, его толщину (должна быть не менее 4-5 мм) и марку. В договоре о гарантийном обслуживании проверить, каков срок гарантии котла и что в неё входит. Также он советует обратить особое внимание на выбор мощности котла. Если она будет мала для отапливаемого помещения, котел будет работать на предельных нагрузках. Если, мощность, напротив, превышает потребность, в теплообменнике и каналах дымохода начнет скапливаться конденсат. Оптимальная нагрузка – 70-80% от мощности котла.
Иван Гиниятулин считает признаком качественного котла широкий диапазон регулировки мощности котла без уменьшения КПД сгорания топлива. Неприхотливость, надежность и простоту в эксплуатации, что обеспечивается в котлах с естественной тягой, без сложных электронных приборов и органов управления. «Для удобства пользователя необходимо совмещенное регулирование закрывания – открывания подачи первичного воздуха (окислителя) и заслонки дросселя – их положения должны быть определенными в зависимости от устанавливаемой мощности работы котла (степени горения топлива – от «едва тлеет» до максимально сильного горения). Материалы, из которых изготовлены детали топки, не омываемые теплоносителем, должны быть жаропрочными, омываемые теплоносителем – жаростойкие», - отмечает эксперт.

Приоритет – эффективность
Все-таки самый существенный критерий «удачного» котла – высокий коэффициент полезного действия, ведь собственно ради энергоэффективности и затевается покупка пиролизного котла вместе традиционного.
Как определить КПД котла и что подтверждает соответствие действительности цифр из рекламного проспекта?
«Коэффициентом полезного действия отопительного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку горячей воды, к располагаемой теплоте отопительного котла», - поясняет Сергей Коростинский.
Для определения КПД котла при испытаниях используют газоанализаторы. Они довольно быстро и четко определяют химсостав отходящих газов (СО, СО2, NOx, CxHy), после чего можно рассчитать КПД котла.
Если вы хотите убедиться, что заявленные производителем 85-95% КПД соответствуют действительности, стоит попросить протоколы испытаний, в идеале – испытаний, проведенных независимым аудитором. Серьезная компания сможет вам такие данные предоставить.

Газогенераторная установка КДО-1 (Фото «Ассоциация предприятий БМП»)

Промышленное применение

На сегодняшний день пиролизные котлы чаще всего покупают для отопления коттеджей. На маленькие домики или многоквартирные дома они, как правило, не рассчитаны. Но есть и примеры промышленного использования. Как и в общем случае, главное показание для применения такого котла – удаленность объекта от магистральных линий тепло- и газоснабжения.
«Максимальный отапливаемый объём, на который компания «Чудо-Печи» поставляла котлы – 2500 куб.м, - делится Юрий Выльдеров. - Это производственные базы строителей, лесничества и другие удаленные объекты, до которых нет смысла тянуть газ. К примеру, на удаленной стройке, где несколько бытовок, брошен электрический кабель, но, как правило, есть ограничения по мощности, и отапливаться электричеством невозможно».
«Заводом «Теплогарант» реализованы проекты запуска пиролизных котлов мощностью до 500 кВт, - говорит Иван Гиниятулин. - Котлы меньшей мощности (200-250 кВт) работают в ГУСП Совхоз Рощинский (республика Башкортостан). Котел 300 кВт реализован компании Саан-Дизайн (г. Новосибирск). Запуск промышленной линейки произошел только в конце 2011 г., поэтому реализованных проектов пока немного. Но в планах завода на текущий год запуск пиролизных котлов до 2,5 МВт в одном агрегате».
В целом производители считают применение пиролизных котлов в промышленных масштабах перспективным, так как экономия топлива на таких мощностях получается куда более ощутимой, чем у частного потребителя.

Спрос или вопрос?

«Рынок пиролизных котлов появился лет 7-8 назад, - поясняет Юрий Выльдеров. - Мы производим котлы три года, за это время продажи держатся примерно на одном уровне, есть небольшой рост – 5-6% в год. В сравнении с импортными, наши котлы примерно в три раза дешевле. При выборе котла люди, как правило, ориентируются на свои финансовые возможности».
«Пиролизные котлы пользуются «вопросом», но не спросом, - отмечает Андрей Карамышев. - То есть люди интересуются, спрашивают, но покупают мало. Причиной тому – высокая стоимость. Так, импортные котлы бытовой серии мощностью 20-35 кВт (рассчитаны на коттедж 200-300 кв. м) имеют ценник порядка 100 000 рублей».
Основную конкуренцию пиролизным котлам создают их твердотопливные «братья», и в первую очередь другие котлы длительного горения. Тем не менее, своя ниша у пиролизных котлов все же есть, судя по тому, что на отечественном рынке практически ежегодно появляются новые производители, а имеющиеся – развивают и наращивают производство. Более низкая стоимость позволяет российским предприятиям чувствовать себя достаточно уверенно на фоне зарубежных коллег.

Под другим углом зрения

Мы попросили высказаться и независимого эксперта по спорным вопросам, связанным с пиролизными котлами. Юрий Юрьев, профессор, зав кафедрой химической технологии древесины Уральского лесотехнического университета (г. Екатеринбург), теоретически и практически занимается проблемами пиролиза и газификации древесины более 30 лет, имеет 15 патентов на пиролизные установки, производящие древесный уголь, которые сегодня работают во всех регионах РФ.
«Даже наши прабабушки знали, что на сырых дровах много тепла не получишь, - говорит Юрий Юрьев. - В процессе сжигания вода, имеющаяся в дровах, обязана испариться. Чтобы она перешла в пар, нужно 560 ккал на 1 кг воды, и она их заберет независимо от пожеланий заказчика. Это к вопросу о том, какие дрова лучше – сырые с относительной влажностью 50%, или воздушно-сухие с влажностью после года сушки 25%. Температура горения в топке и определяется в основном исходной влажностью дров (или торфа), так как вся испарившаяся вода попадет в топку, и этот водяной пар надо будет перегревать до температуры горения «за свои деньги», то есть за счет снижения тепловой отдачи.
К примеру, в наших пиролизных установках (производящих древесный уголь), водяной пар от сушки выводится отдельно, а парогазовая смесь от пиролиза древесины (без паров сушки) направляется в топку, где горит при 1200°С и обеспечивает теплом всю установку, и еще остается избыточное тепло даже при переработке свежесрубленной древесины. Если не отделять пары сушки, то температура горения сразу упадет до 700-800°С.
Вывод: или суши дрова за свои деньги, или покупай подсушенное топливо.
Теперь что касается конструкции и материала котла. Плохо изолированные топки – примерно то же, что буржуйка или костёр, то есть греют, пока топятся. Нужна теплоизоляция с низким коэффициентом теплопроводности. Бетон (хоть какой марки) - не тот вариант, даже по сравнению с кирпичом.
Чтобы снять тепло, нужна большая поверхность теплопередачи. Во все времена ценился не тот печник, который быстро выкладывал печь, а у которого печь брала мало дров, а давала много тепла. А это зависело от того, как он выкладывал дымоход, где тепло и снимается.
И, наконец, о терминологии. Как назвать котел – пиролизный, или газогенераторный, или ещё как-нибудь позагадочнее? Это «бантик», потому что процесс сжигания растительного твердого топлива в любом случае идет через стадию образования древесного угля, то есть пиролиз. Даже в костре».

Справка

Пиролиз (сухая перегонка древесины) – разложение твердого топлива при нагревании без доступа воздуха с образованием газообразных и жидких продуктов, а также твердого остатка - древесного угля.
Газификация – разложение твердого топлива при ограниченной подаче воздуха.
Пиролизный газ состоит из десятков углеводородов, основной из них - метан.


Екатерина Зубкова
На первой фото - пиролизный котел «Буржуй-К» производства завода «Теплогарант» (г. Кострома)

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Копирование возможно только для платных подписчиков
Кража контента приведет к пессимизации вашего MFA-сайта