Cazane de încălzire prin piroliză: principiul de funcționare și tipuri de cazane cu ardere lungă

Anii trec, știința și tehnologia avansează, iar combustibilii solizi rămân în continuare solicitați. Arderea lemnelor într-o sobă tradițională sau într-o sobă de tip burjui nu este foarte eficientă, dar situația a fost schimbată de cazanele de încălzire prin piroliză – aceste unități se remarcă printr-un randament ridicat și o exploatare relativ simplă.

Recunoașteți, acestea sunt argumente destul de semnificative în amenajarea încălzirii autonome. Dacă sunteți în căutarea unui cazan eficient pentru casă, atunci merită să priviți mai atent cazanele de piroliză.

Vom explica cum sunt construite și cum funcționează unitățile cu ardere îndelungată, care sunt caracteristicile lor tehnico-operaționale și, de asemenea, vom prezenta o prezentare a celor mai bine cotate modele ale producătorilor autohtoni și străini.

Ce este piroliza

Lemnul – este, probabil, primul combustibil din istoria omenirii. Aproape toată lumea știe cât de repede arde în aer liber și că eliberează nu atât de multă căldură. Dar situația se schimbă radical dacă se creează alte condiții pentru procesul de ardere.

Așa-numita ardere prin piroliză are loc în camere închise. Acolo se încarcă lemne sau alt combustibil solid de tip similar: peleți, rumeguș, deșeuri de prelucrare a lemnului etc.

Combustibilul este aprins și apoi se reduce cantitatea de aer care intră în cameră.

După cum se știe, în timpul arderii au loc procese de oxidare, unul dintre principalii participanți fiind oxigenul din aer. Dacă oxigenul este insuficient, reacția încetinește, iar lemnele ard mai lent, practic în astfel de condiții ele doar mocnesc. În acest proces se eliberează o anumită cantitate de energie termică, cenușă și gaz combustibil.

Procesul de piroliză nu se oprește aici. Gazul obținut prin arderea combustibilului primar se amestecă cu masele de aer și arde, de asemenea. În final, se eliberează mult mai multă energie termică decât în cazul funcționării generatoarelor termice standard.

Prin urmare, cazanele de piroliză demonstrează un randament foarte decent în comparație cu omologii lor strict pe combustibil solid, și, de asemenea, oferă adesea posibilitatea de a economisi considerabil la încălzire.

Avantajul echipamentelor de încălzire de acest tip constă în faptul că principiul lor de funcționare și de construcție este relativ simplu. Cantitatea de aer care intră în camerele de ardere este reglată de o clapetă mecanică obișnuită. Construcția simplă asigură fiabilitatea dispozitivului; defecțiunile la cazanele de piroliză sunt un fenomen rar.

Această schemă demonstrează clar toate etapele procesului de ardere prin piroliză. Temperatura din interiorul dispozitivului poate atinge 1200°C (+)

Un alt avantaj al cazanelor de piroliză – perioada lungă de ardere. Încărcarea completă a dispozitivului cu combustibil permite să nu se intervină în proces timp de câteva ore, uneori chiar mai mult de o zi, adică nu este nevoie să se adauge constant lemne în focar, așa cum se întâmplă în cazul arderii deschise.

Desigur, aceasta nu înseamnă că cazanul de piroliză poate fi lăsat nesupravegheat. La fel ca și în cazul altor echipamente de încălzire, există reguli stricte de siguranță.

Trebuie să ne amintim că cazanul de piroliză nu este universal – umiditatea combustibilului trebuie să fie scăzută. Altfel, o parte din prețioasa energie termică va fi folosită nu pentru încălzirea agentului termic, ci pentru uscarea combustibilului.

Cazanele de ardere prin piroliză, în special cele din fontă, au o greutate fizică semnificativă, prin urmare, sunt întotdeauna disponibile doar în modele de podea.

În cadrul arderii prin piroliză, combustibilul arde aproape complet, iar curățarea dispozitivului va fi necesară mult mai rar decât în cazul exploatării unui cazan tradițional pe combustibil solid. Cenușa fină obținută după curățare este folosită ca îngrășământ. Arderea combustibilului în astfel de cazane are loc de sus în jos.

Prin urmare, posibilitățile de circulație naturală a aerului în focar sunt considerabil limitate. Utilizarea forțată a aerului cu ajutorul unui ventilator îmbunătățește semnificativ eficiența de funcționare a dispozitivului, dar face cazanul dependent de energie, deoarece funcționarea ventilatorului necesită energie electrică.

Construcția și funcționarea cazanului de piroliză

Focarul cazanului pirolitic este împărțit în două compartimente. În primul ard lemnele, iar în al doilea are loc arderea secundară a amestecului de gaze pirolitice și aer. Separă primul compartiment de al doilea un grătar, pe care se așează combustibilul.

Aerul este de obicei insuflat forțat cu ajutorul unui mic ventilator. Deși în modelele mici, uneori se folosește un exhaustor pentru a crea tiraj.

În această schemă este prezentată construcția cazanului pirolitic cu ardere inferioară. Lemnul arde lent cu o cantitate mică de oxigen și eliberează gaz combustibil (+)

Prezența ventilației forțate poate fi considerată principala diferență între cazanul pirolitic și modelul clasic pe combustibil solid. Corpul dispozitivului este format din două părți introduse una în alta. Spațiul dintre pereți este umplut cu agent termic, al cărui rol este îndeplinit în mod tradițional de apă.

Mai întâi, în primul compartiment al focarului cazanului pirolitic se încarcă combustibilul, apoi se pornește ventilatorul și se aprinde combustibilul. Gazele combustibile rezultate se deplasează în al doilea compartiment, se amestecă cu aerul și ard.

Temperatura de ardere poate atinge 1200°C. Apa din schimbătorul de căldură exterior se încălzește și circulă prin sistemul de încălzire al casei. Reziduurile produselor de ardere sunt evacuate prin coșul de fum.

Un reproș care poate fi adus dispozitivelor care utilizează principiul pirolitic de ardere este prețul relativ ridicat. Un cazan clasic pe combustibil solid costă considerabil mai puțin. Dar în cazanele cu ardere lungă, lemnele ard aproape complet, ceea ce nu se poate spune despre cazanul clasic.

Lemnul pentru cazanul pirolitic trebuie să îndeplinească anumite cerințe privind dimensiunile și umiditatea. Informații detaliate pot fi găsite în instrucțiunile producătorului.

Atunci când alegeți un cazan pirolitic, trebuie să rețineți că modelele ieftine de putere mică sunt de obicei proiectate numai pentru lemn. Modificările scumpe pot funcționa pe diferite tipuri de combustibil.

Mai mult, combustibilul va trebui încărcat la maximum în dispozitiv, reducerea sarcinii duce la o formare crescută de cenușă și funingine și afectează negativ funcționarea agregatului în ansamblu.

Cazane cu ardere superioară

Una dintre variantele dispozitivului pirolitic – cazanul cu ardere superioară. Principiul de funcționare al acestor două agregate este foarte asemănător.

La fel, în focar se încarcă o cantitate mare de combustibil solid cu umiditate scăzută, aerul este insuflat forțat și se asigură arderea lentă a combustibilului cu o cantitate redusă de oxigen. Clapeta care reglează fluxul de oxigen este setată în poziția corespunzătoare.

Schema dispozitivului cazanului cu ardere superioară. Focarul unui astfel de cazan are un fund orb, particulele produselor de ardere sunt eliminate prin coșul de fum (+)

Dar cazanele cu ardere îndelungată nu au nici cenușar, nici grătar. Fundul este o placă metalică oarbă. Aceste cazane sunt concepute astfel încât lemnul să ardă complet, iar cantitatea mică de cenușă rămasă în focar să fie suflată de aer.

Astfel de dispozitive se disting printr-un randament ridicat și funcționează, de asemenea, la temperaturi de peste 1000°C.

Caracteristica principală a acestor dispozitive – ele asigură într-adevăr o durată lungă de funcționare la încărcare completă. Camera de combustibil la astfel de dispozitive este de obicei realizată sub formă de cilindru.

În ea se încarcă combustibilul de sus, iar de sus, în centru, se insuflă aerul necesar pentru ardere.

În cazanele cu ardere superioară, dispozitivul pentru insuflarea aerului – este un element mobil care coboară pe măsură ce lemnele ard

Astfel se realizează arderea lentă a stratului superior de combustibil. Combustibilul arde treptat, nivelul său în focar scade. Simultane se modifică și poziția dispozitivului de alimentare cu aer în focar, acest element la astfel de modele este mobil și se află practic pe stratul superior de lemne.

A doua etapă de ardere are loc în partea superioară a focarului, care este separată de compartimentul inferior printr-un disc metalic gros. Gazele fierbinți de piroliză, formate în urma arderii combustibilului în partea de jos, se expandează și se deplasează în sus.

Aici se amestecă cu aerul și ard, transferând suplimentar schimbătorului de căldură o porție substanțială de energie termică.

Grinda care susține discul ce împarte camera de ardere în două părți, la fel ca și discul însuși, în timpul funcționării cazanului cu ardere superioară se află constant sub influența temperaturii înalte. În timp, aceste elemente se ard, va trebui să fie înlocuite periodic.

La ieșirea din a doua parte a camerei de combustibil este instalat de obicei un regulator de tiraj. Acesta este un dispozitiv automat care determină temperatura agentului termic și, în funcție de datele obținute, reglează intensitatea mișcării gazului combustibil. Acesta protejează dispozitivul de o posibilă supraîncălzire.

Merită menționat că schimbătorul de căldură exterior la astfel de cazane reacționează la modificarea vitezei de circulație a lichidului în schimbătorul de căldură, adică la fluctuațiile de temperatură. Pe suprafața dispozitivului se formează imediat un strat de condens, care provoacă coroziune, mai ales când este vorba de cazane din oțel.

Este de preferat să alegeți un dispozitiv din fontă, care rezistă mult mai bine la acest tip de acțiune.

Deși combustibilul din cazanele de piroliză cu ardere lungă ar trebui să ardă fără reziduuri, în practică nu este întotdeauna așa. Uneori, cenușa se sinterizează, formând particule care sunt greu de îndepărtat cu ajutorul unui curent de aer.

Dacă în focar se acumulează o cantitate mare de astfel de reziduuri, se poate observa o scădere semnificativă a randamentului termic al agregatului. Prin urmare, cazanul cu ardere superioară trebuie curățat periodic.

Particularitatea dispozitivelor de acest tip este că, pe măsură ce combustibilul arde, se poate adăuga combustibil fără a aștepta arderea întregii încărcături. Acest lucru este convenabil atunci când trebuie să scăpați de deșeurile menajere combustibile.

Există, de asemenea, variante de cazane cu ardere superioară care funcționează nu numai pe combustibil lemnos, ci și pe cărbune. Unitățile complexe de comandă automată lipsesc la cazanele de piroliză de acest tip, de aceea defecțiunile grave sunt extrem de rare.

Construcția cazanului cu ardere superioară permite încărcarea focarului doar parțial, dacă este necesar. Cu toate acestea, în acest caz, aprinderea stratului superior de combustibil poate să nu fie simplă. Combustibilul în sine trebuie să fie uscat, lemnele dintr-o stivă deschisă nu sunt potrivite pentru un astfel de cazan.

De asemenea, nu trebuie utilizat combustibil din fracții mari pentru acest tip de echipament, adică lemnele trebuie obligatoriu tăiate în bucăți mici.

Caracteristici de exploatare a cazanelor generatoare de gaz

Eficiența de funcționare a cazanului de piroliză depinde în mare măsură de tipul și calitatea combustibilului. Tehnic, în focar se poate încărca nu numai lemn, ci și cărbune și chiar turbă, majoritatea modelelor moderne de cazane sunt concepute pentru utilizarea mai multor tipuri de combustibil.

Lemnul arde în aproximativ 5-6 ore, în funcție de specie. Cu cât lemnul este mai dur, cu atât arde mai mult.

Modelele moderne de cazane cu ardere prin piroliză pot funcționa pe diverse tipuri de combustibil lemnos: lemne, brichete, peleți, cărbune, turbă etc.

Aproximativ zece ore vor fi necesare pentru arderea cărbunelui negru, iar aceeași cantitate de cărbune brun va arde mocnit timp de opt ore. În practică, cea mai mare putere termică o demonstrează tehnica de piroliză atunci când este încărcată cu lemn uscat. Sunt considerate optime lemnele cu umiditate de cel mult 20% și lungime de aproximativ 45-65 cm.

Dacă nu aveți acces la un astfel de combustibil, puteți utiliza cărbune sau alt combustibil organic: brichete speciale din rumeguș și peleți din lemn, deșeuri rezultate din prelucrarea lemnului, turbă, materiale cu celuloză etc.

Înainte de a începe exploatarea cazanului, trebuie să studiați cu atenție recomandările producătorului privind combustibilul.

În cazanele cu ardere prin piroliză, admisia aerului este reglată de obloane mecanice obișnuite. Absența electronicii complexe asigură o fiabilitate ridicată a aparatului.

Combustibilul prea umed în astfel de dispozitive este inacceptabil. La arderea sa în focar se formează vapori de apă suplimentari, care contribuie la formarea de produse secundare precum gudronul și funinginea.

Pereții cazanului se murdăresc, transferul de căldură scade, în timp cazanul poate chiar să înceteze să funcționeze, să se stingă.

Dacă se utilizează pentru cazanul cu ardere prin piroliză lemne cu umiditate prea ridicată, în interiorul dispozitivului se vor crea condiții pentru formarea de gudron, care va deteriora transferul de căldură al dispozitivului și poate duce la defecțiuni.

Dacă în focar este introdus combustibil uscat și cazanul este reglat corect, gazul de piroliză obținut în urma funcționării dispozitivului va da o flacără de culoare galben-alb. O astfel de ardere este însoțită de o eliberare neglijabilă de produse secundare ale arderii combustibilului.

Dacă culoarea flăcării este diferită, merită să verificați calitatea combustibilului, precum și setările aparatului.

Gazele de piroliză amestecate cu aerul ard cu o flacără uniformă galben-albă. Dacă culoarea flăcării s-a schimbat, poate fi necesar să verificați setările cazanului sau calitatea combustibilului.

Spre deosebire de dispozitivele obișnuite cu combustibil solid, înainte de încărcarea lemnelor în cazanele de piroliză care funcționează pe combustibil solid, focarul trebuie preîncălzit.

Pentru aceasta, se efectuează următorii pași:

1. Se încarcă pe fundul focarului o aprindere uscată măruntă (hârtie, așchii etc.)
2. Se aprinde cu ajutorul unei torțe din materiale similare.
3. Se închide ușița camerei de ardere.
4. Ușița camerei de încărcare se lasă ușor întredeschisă.
5. Se adaugă porții de aprindere pe măsură ce arde.
6. Procesul se repetă până când pe fund se formează un strat de cărbuni mocniți.

Până în acest moment, focarul se încălzește deja la aproximativ 500-800°C, creând condiții pentru încărcarea combustibilului principal. Nu trebuie să utilizați pentru aprinderea focului benzină, kerosen sau orice alte substanțe lichide similare. Înainte de a preîncălzi focarul cazanului cu ardere lungă, trebuie să vă asigurați că dispozitivul este gata de exploatare.

O caracteristică distinctivă a cazanelor cu ardere prin piroliză – cantitatea mică de cenușă și scrum, ceea ce ușurează procesul de curățare a dispozitivului și întreținerea acestuia.

Pentru aceasta, se verifică existența tirajului, etanșeitatea ușițelor, funcționalitatea mecanismelor de închidere și a aparaturii de reglare, prezența agentului termic în sistemul de încălzire etc.

Apoi, trebuie să porniți termostatul pentru a vă asigura că aparatul primește tensiune. După aceea, deschideți clapeta de tiraj direct și ventilați cazanul timp de 5-10 minute.

Prezentare generală a modelelor populare

Trebuie să înțelegeți că orice cazan de piroliză este un agregat destul de greu, care nu este destinat pentru montarea pe perete. Astfel de dispozitive pot fi utilizate atât pentru încălzirea unei case mici, cât și a unor căsuțe spațioase. La fel ca și alte aparate de încălzire, cazanele cu ardere lungă diferă în ceea ce privește puterea.

Atunci când alegeți un cazan de ardere prin piroliză, trebuie să țineți cont de indicatori precum puterea termică a dispozitivului, dimensiunile camerei de încărcare, prezența unui al doilea circuit etc.

De obicei, cumpărătorii se orientează după acest indicator.

Printre modelele populare ale acestor echipamente, trebuie menționate:

• Atmos (Ucraina) – prezentat prin dispozitive care pot funcționa atât pe lemne, cât și pe cărbune, puterea variind între 14 și 75 de kilowați.
• Attack (Slovacia) – capabile să facă față încălzirii suprafețelor de până la 950 mp, unele modele fiind capabile să continue funcționarea chiar și în cazul întreruperilor de curent.
• Bosch (Germania) – produse de înaltă calitate ale mărcii renumite, puterea variind între 21 și 38 de kilowați.
• Buderus (Germania) este reprezentată de seriile Elektromet și Logano, prima fiind bine cunoscută în Europa ca variantă clasică a cazanului de piroliză, a doua – versiuni mai moderne, destinate caselor particulare.
• Gefest (Ucraina) – dispozitive de mare putere, cu un randament de până la 95%.
• KT-2E (Rusia) este special conceput pentru încăperi rezidențiale mari, puterea agregatului fiind de 95 de kilowați.
• Opop (Cehia) – cazane relativ ieftine, fiabile și durabile, puterea de 25-45 de kilowați.
• Stropuva (fabricat în Lituania sau Ucraina) cu o putere de la șapte kilowați sunt destul de potrivite pentru o casă mică, însă în gama de modele sunt prezentate și dispozitive mai puternice.
• Viessmann (Germania) – alegerea ideală pentru locuințe private, puterea începând de la 12 kilowați, utilizarea tehnologiilor moderne permițând economisirea combustibilului.
• “Buran” (Ucraina) cu o putere de până la 40 de kilowați este încă o opțiune populară pentru proprietarii de căsuțe mari.
• “Logica” (Polonia) dispozitive de mare putere la 20 de kilowați încălzesc cu ușurință încăperi cu o suprafață de până la 2.000 mp, acesta fiind mai degrabă un cazan pentru nevoi industriale: încălzirea atelierelor, birourilor, serelor etc.

Atunci când alegeți un cazan de piroliză pentru o casă privată, trebuie să acordați atenție modelelor cu două circuite, pentru a nu doar încălzi locuința, ci și a asigura alimentarea autonomă cu apă caldă.

Schimbătorul de căldură pentru ACM poate fi de tip acumulare sau instantaneu. Pentru ultima variantă se utilizează modele de cazane cu putere termică ridicată.

Dacă doriți să economisiți bani, puteți încerca să construiți un cazan de piroliză manual. Tehnologia de asamblare este descrisă în acest articol.

Concluzii și material video util pe această temă

În acest videoclip este ilustrat clar principiul de funcționare al cazanului de piroliză:

O privire detaliată asupra funcționării cazanului cu ardere superioară poate fi vizionată aici:

Cazanele de piroliză nu sunt ieftine, dar justifică pe deplin investiția. Cu o instalare și întreținere corectă, aceste dispozitive vor asigura casei o căldură stabilă și ieftină.

Căutați un cazan de piroliză pentru încălzirea casei? Sau aveți experiență cu astfel de aparate? Vă rugăm să lăsați comentarii la articol și să împărtășiți impresiile dumneavoastră despre utilizarea cazanelor de piroliză. Formularul de feedback se află în partea de jos.