Зміст:
- Принцип дії
- Переваги і недоліки
- Висновок
Самий стародавній і простий спосіб добути тепло – спалити ліпшу під руку поліно. Цей процес настільки банальна, що будь-які розмови про його технологічному вдосконаленні можуть здатися смішними. Але інженери, які розробили газогенераторні котли на твердому паливі, знайшли все-таки можливість зробити традиційний метод отримання теплової енергії більш ефективним.
Принцип дії
Поява піролізного або устаткування газогенераторного наочно показало, що світ високих технологій здатний дотягнутися навіть до таких пристроїв, як прості побутові котли на дровах. Удосконалення, яким були піддані ці агрегати, можна сміливо назвати революційними. У чому ж вони полягають? Як з’ясувалося, звичайну дерев’яну чушку можна спалити дуже хитрим способом, розбивши процес згоряння на дві стадії.
Перша являє собою тління деревини, яке спостерігається при нестачі кисню в камері згоряння. Воно супроводжується виділенням деякої кількості теплоти і, що найбільше порадувало винахідників, утворенням так званого деревного газу. Цей процес називають піролізом або газогенерацией. Деревний газ не має певної хімічної формули, він являє собою суміш, що складається з:
- окису вуглецю (СО 3 – близько 57%, близько 32%);
- водню;
- метану;
- парів вугільної кислоти;
- ненасичених аліфатичних вуглеводнів.
З одного кілограма дров виділяється близько 200 г або 0,15 кубометра (при нормальних умовах) летючих речовин. Чудова особливість деревного газу полягає в тому, що він сам по собі також є паливом. На різних стадіях газогенерації його калорійність може досягати 4800 кал/куб. м. Згоряння цього газу і являє собою другу стадію спалювання палива, що відбувається в газогенераторном котлі.
Оскільки процес утворення деревного газу (перша стадія) і його допалювання (друга стадія) здійснюються при різних умовах, що відрізняються кількістю подаваного повітря, піролізні котли оснащуються двокамерної топкою. У першій камері відбувається тління палива з газогенерацией, потім деревний газ, через форсунку надходить у другу камеру, куди подається повітря і де відбувається його (газу) згоряння. Друга камера може розташовуватися як над першою (піролізної), так і під нею. Обидва варіанти мають свої переваги і недоліки.
Працюють на піролізної технології агрегати є різновидом так званих котлів тривалого горіння. Ця назва зумовлена тим, що порція палива в такому котлі згорає довше, ніж у звичайному, віддаючи закладену в ньому теплову енергію поступово. Головною перевагою котлів тривалого горіння є їх здатність працювати тривалий час (у порівнянні зі звичайним котлом) без участі користувача, тобто без закладки нової порції палива. Для того щоб продовжити цей період, сучасний газогенераторний котел може поєднувати піроліз з принципом верхнього горіння палива. Переваги останнього можна продемонструвати на наочному прикладі з двома одночасно запаленими сірниками. Якщо одну з них розгорнути головкою вгору, а другу – головкою вниз, то перша буде горіти кілька довше.
Експлуатація газогенераторних котлів на дровах є найбільш ефективною, але топити ці агрегати можна і іншими видами палива – вугіллям (бурим і кам’яних) або торфом.
Переваги і недоліки
Перелік основних переваг котлів даного виду виглядає наступним чином:
1. Збільшена тривалість горіння порції палива, про що вже було сказано вище.
2. Високий рівень автоматизації.
Керувати процесом спалювання газу набагато простіше і зручніше, ніж твердого палива в чистому вигляді. Тому піролізні котли більш оперативно реагують на зміни температури теплоносія, ніж інше твердопаливні обладнання.
Залежно від типу застосовуваної автоматики газогенераторні котли діляться на енергозалежні і енергонезалежні. У першому випадку використовуються електронні датчики та блоки управління, які потребують підключення до електрики. Якщо електропостачання внаслідок погодних чи інших причин порушено, такий котел виявляється непрацездатним. Другий варіант – енергонезалежні котли – легко обходяться без електрики, оскільки для керування потужністю в цих агрегатах використовуються механічні регулятори.
Прикладом такого пристрою може служити регулятор FR124 фірми Honeywell. Його головною складовою є біметалічний елемент, який встановлюється теплообмінник котла. Цей елемент пов’язаний ланцюжком з повітряною заслінкою, завдяки чому він може міняти її положення (а відповідно і обсяг подається в камеру згоряння повітря) залежно від температури теплоносія. Механічний регулятор можна пов’язати і з форсункою, через яку деревний газ надходить з газогенератора в камеру згоряння. Таким чином, буде регулюватися кількість спалюваного в одиницю часу палива.
Газогенераторні котли енергонезалежні менш функціональні, ніж їх електронні конкуренти, але для регіонів з частими проблемами електропостачання вони є кращими.
3. Економічність.
Піролізна технологія дозволяє «вичавити» з палива майже весь його теплотворний потенціал. Якщо експлуатувати газогенераторні котли на дровах, їх ККД може досягати 93%. Для інших видів твердопаливного обладнання настільки високий рівень тепловіддачі є поки що недосяжним.
4. Мінімальний догляд.
Спосіб, яким паливо спалюється в піролізних котлі, забезпечує незначне утворення золи і практично повна відсутність сажі. Внаслідок цього власникові доводиться дуже рідко займатися чищенням котла, а димар його уваги взагалі не вимагає.
5. Екологічність.
Виведені з газогенераторного котла в атмосферу продукти згорання палива містять значно менше шкідливих для екології речовин (наприклад, чадного газу), ніж ті, які мають місце в разі застосування будь-якої іншої різновиди твердопаливних нагрівачів.
До недоліків заснованих на принципі газогенерації твердопаливних котлів відносять наступне:
1. Високі вимоги до типу палива і його якості.
Для максимального ефекту в якості палива слід застосовувати лише деревину. Якщо експлуатувати газогенераторні котли на вугіллі, їх ККД буде знижуватися. Вологість деревного палива не повинна перевищувати 20%, при більш високих показниках піроліз буде неможливий.
2. Висока вартість.
3. З-за небезпеки утворення конденсату температура теплоносія на вході в котел повинна бути не менше 60 градусів.
Висновок
Інтерес, який газогенераторні котли піролізні на твердому паливі викликають у споживачів, цілком обґрунтований. Ці агрегати є найбільш прогресивною різновидом твердопаливного опалювального обладнання. Деякі наявні недоліки виявляються досить незначними на тлі таких переваг, як економічність, високий рівень автоматизації і можливість тривалої роботи без участі користувача. Хочеться сподіватися, що виробники таких котлів не будуть зупинятися на досягнутому і в майбутньому запропонують світові чимало цікавих розробок.