Piroliziniai šildymo katilai: darbo principas ir ilgo degimo katilų rūšys

Metai bėga, mokslas ir technika žengia į priekį, o kietasis kuras vis dar yra paklausus. Deginti malkas tradicinėje krosnyje arba būržujkinėje nėra labai efektyvu, tačiau situaciją pakeitė piroliziniai šildymo katilai – agregatai pasižymi aukštu naudingumo koeficientu ir gana paprastu eksploatavimu.

Sutikite, tai gana reikšmingi argumentai įrengiant autonominį šildymą. Jei ieškote efektyvaus katilo namams, verta atidžiau pasidomėti piroliziniais katilais.

Mes papasakosime, kaip įrengti ir veikia ilgo degimo agregatai, kokios jų techninės ir eksploatacinės savybės, taip pat pateiksime populiariausių vietinių ir užsienio gamintojų modelių apžvalgą.

Kas yra pirolizė

Malkos – tai, ko gero, pats pirmasis kuras žmonijos istorijoje. Beveik kiekvienam žinoma, kaip greitai jos sudega atvirame ore ir kad šilumos išsiskiria ne taip jau daug. Tačiau situacija kardinaliai pasikeičia, jei sukurti kitokias sąlygas degimo procesui.

Vadinamasis pirolizinis degimas vyksta uždarose kamerose. Ten kraunamos malkos ar kita panašaus tipo kieta kuras: granulės, pjuvenos, medienos apdirbimo atliekos ir pan.

Kuras uždegamas, o tada sumažinamas į kamerą patenkančio oro kiekis.

Kaip žinoma, degimo metu vyksta oksidaciniai procesai, kurių vienas pagrindinių dalyvių – ore esantis deguonis. Jei deguonies mažai, reakcija sulėtėja ir malkos dega lėtai, iš tiesų tokiomis sąlygomis jos tiesiog rūksta. Tuo metu išsiskiria tam tikras šiluminės energijos kiekis, pelenai ir degiosios dujos.

Pirolizės procesas tuo nesibaigia. Degant pirminiam kurui gautos dujos susimaišo su oro masėmis ir taip sudega. Dėl to išsiskiria žymiai daugiau šiluminės energijos nei dirbant standartiniams šilumos generatoriams.

Todėl pirolizės katilai demonstruoja labai padorų naudingumo koeficientą, palyginti su savo grynai kietojo kuro „broliais“, taip pat dažnai suteikia galimybę žymiai sutaupyti šildymui.

Šio tipo šildymo technikos privalumas yra tas, kad jos veikimo ir įrenginio principas yra gana nesudėtingas. Į degimo kameras patenkančio oro kiekis reguliuojamas įprasta mechanine sklende. Paprasta konstrukcija užtikrina įrenginio patikimumą, gedimai pirolizės katiluose – nedažnas reiškinys.

Ši schema vaizdžiai demonstruoja visus pirolizės degimo proceso etapus. Temperatūra įrenginio viduje gali siekti 1200°C (+).

Dar vienas pirolizės katilų „pliusas“ – ilgas degimo laikotarpis. Visiškas įrenginio prikrovimas kuru leidžia nesikišti į procesą kelias valandas, kartais net daugiau parą, t. y. nereikia nuolat mesti malkų į krosnį, kaip tai vyksta atvirame degime.

Žinoma, tai nereiškia, kad pirolizės katilą galima palikti be priežiūros. Kaip ir kitos šildymo technikos atveju, čia galioja griežtos saugos technikos taisyklės.

Verta prisiminti, kad pirolizės katilas nėra visaėdis – kuro drėgnumas turi būti nedidelis. Kitaip dalis brangios šiluminės energijos bus panaudota ne šildymo terpės pašildymui, o kuro džiovinimui.

Pirolizės degimo katilai, ypač pagaminti iš ketaus, pasižymi dideliu fiziniu svoriu, todėl jie visada pateikiami tik kaip grindiniai modeliai.

Įgyvendinant pirolizės degimą, kuras sudega beveik visiškai, todėl valyti įrenginį teks daug rečiau nei naudojant tradicinį kietojo kuro katilą. Po valymo gauti smulkūs pelenai naudojami kaip trąša. Kuras tokiuose katiluose degamas kryptimi iš viršaus į apačią.

Todėl natūralios oro cirkuliacijos galimybės krosnyje yra žymiai apribotos. Naudojant priverstinį oro tiekimą ventiliatoriumi, žymiai pagerėja įrenginio darbo efektyvumas, tačiau tuo pat metu katilas tampa energetiškai priklausomas, nes ventiliatoriaus darbui reikalinga elektros energija.

Pirolizinio katilo įrenginys ir veikimas

Pirolyzės katilo krosnis yra padalinta į dvi dalis. Pirmoje dalyje dega malkos, o antrojoje vyksta antrinis pirolizės dujų ir oro mišinio deginimas. Pirmąją kamerą nuo antrosios skiria grotelės, ant kurių ir dedamas kuras.

Oras paprastai tiekiamas priverstinai naudojant nedidelį ventiliatorių. Nors mažuose modeliuose kartais traukai sukurti naudojamas dūmų siurblys.

Šioje schemoje pavaizduotas apatinio degimo pirolizės katilo įrenginys. Malkos lėtai dega su mažu deguonies kiekiu ir išskiria degias dujas (+)

Priverstinės ventiliacijos buvimą galima laikyti pagrindiniu pirolizės katilo skirtumu nuo klasikinio kieto kuro modelio. Įrenginio korpusas sudarytas iš dviejų viena į kitą įstatytų dalių. Tarpas tarp sienelių užpildomas šilumnešiu, kurio vaidmenį tradiciškai atlieka vanduo.

Pirmiausia į pirmąją pirolizės katilo krosnies dalį pakraunamas kuras, tada įjungiamas ventiliatorius ir uždegamas kuras. Susidarančios degiosios dujos persikelia į antrąją dalį, susimaišo su oru ir sudega.

Degimo temperatūra gali siekti 1200 °C. Vanduo, esantis išoriniame šilumokaityje, įkaista ir cirkuliuoja namo šildymo sistemoje. Degimo produktų likučiai pašalinami per dūmtraukį.

Prireikšti priekaištų įrenginiams, kurių darbe naudojamas pirolizės degimo principas, galima dėl gana aukštos kainos. Įprastas kieto kuro katilas kainuoja žymiai mažiau. Tačiau ilgo degimo katiluose malkos sudega beveik visiškai, ko negalima pasakyti apie klasikinį katilą.

Malkoms, skirtoms pirolizės katilui, keliami tam tikri dydžio ir drėgnumo reikalavimai. Išsamią informaciją galima rasti gamintojo instrukcijoje.

Renkantis pirolizės katilą, reikia atsiminti, kad nebrangūs mažos galios modeliai paprastai yra skirti tik malkoms. Brangesni variantai gali veikti su įvairiomis kuro rūšimis.

Be to, kurą į įrenginį teks krauti maksimaliai, sumažinus apkrovą susidaro daugiau pelenų ir suodžių, taip pat neigiamai veikia viso agregato darbą.

Viršutinio degimo katilai

Vienas iš pirolizės įrenginio variantų – viršutinio degimo katilas. Šių dviejų agregatų veikimo principas yra labai panašus.

Taip pat į krosnį kraunamas didelis kiekis kietojo kuro su mažu drėgnumu, oras priverstinai pučiamas ir užtikrinamas kuro rusenimas esant sumažintam deguonies kiekiui. Sklendė, reguliuojanti deguonies srautą, nustatoma reikiamoje padėtyje.

Viršutinio degimo katilo konstrukcijos schema. Tokio katilo krosnis turi aklą dugną, degimo produktų dalelės pašalinamos per dūmtraukį (+)

Tačiau ilgo degimo katilai neturi nei peleninės, nei ardų. Dugną sudaro akla metalinė plokštė. Tokie katilai sukonstruoti taip, kad mediena sudegtų visiškai, o krosnyje likęs mažas pelenų kiekis būtų išpučiamas oru.

Tokie įrenginiai pasižymi dideliu naudingumo koeficientu ir taip pat veikia esant aukštesnei nei 1000°C temperatūrai.

Pagrindinė tokių įrenginių ypatybė – jie tikrai užtikrina ilgą darbo laiką esant pilnai apkrovai. Tokių įrenginių kuro kamera paprastai yra cilindro formos.

Į ją iš viršaus kraunamas kuras, taip pat iš viršaus, centre, pučiamas degimui reikalingas oras.

Viršutinio degimo katiluose oro tiekimo įrenginys – tai judantis elementas, kuris nusileidžia žemyn, kai malkos išdega.

Taip vykdomas lėtas viršutinio kuro sluoksnio rusenimas. Kuras palaipsniui dega, jo lygis krosnyje mažėja. Tuo pačiu metu keičiasi ir oro tiekimo į krosnį įrenginio padėtis; šis elementas tokiuose modeliuose yra judantis ir jis praktiškai guli ant viršutinio malkų sluoksnio.

Antrasis degimo etapas vyksta viršutinėje krosnies dalyje, kuri yra atskirta nuo apatinės skyriaus storu metaliniu disku. Karštos pirolizinės dujos, susidariusios degant kurui apačioje, plečiasi ir juda aukštyn.

Čia jos susimaišo su oru ir sudega, papildomai perduodamos šilumokaičiui solidžią šiluminės energijos porciją.

Sija, laikanti diską, kuris dalija degimo kamerą į dvi dalis, kaip ir pats šis diskas, viršutinio degimo katilo darbo metu nuolat yra veikiama aukštos temperatūros. Laikui bėgant šie elementai perdega, juos teks periodiškai keisti.

Išėjime iš antrosios kuro kameros dalies paprastai yra sumontuotas traukos reguliatorius. Tai automatinis prietaisas, kuris nustato šilumnešio temperatūrą ir pagal gautus duomenis reguliuoja degiųjų dujų judėjimo intensyvumą. Jis apsaugo įrenginį nuo galimo perkaitimo.

Verta paminėti, kad tokių katilų išorinis šilumokaitis reaguoja į skysčio cirkuliacijos greičio pokyčius šilumokaityje, t.y. į temperatūros svyravimus. Ant įrenginio paviršiaus iškart susidaro kondensato sluoksnis, kuris sukelia koroziją, ypač kalbant apie plieninius katilus.

Pageidautina rinktis ketaus įrenginį, kuris žymiai geriau atsparus tokiam poveikiui.

Nors kuras piroliziniuose ilgalaikio degimo katiluose turėtų sudegti be likučių, praktikoje taip būna ne visada. Kartais pelenai sukepėja, sudarydami daleles, kurias sunku pašalinti oro srautu.

Jei krosnyje susikaups didelis kiekis tokių likučių, gali būti pastebimas šiluminės galios sumažėjimas. Todėl viršutinio degimo katilą visgi reikėtų periodiškai valyti.

Šio tipo įrenginių ypatybė yra ta, kad kuro degimo metu jį galima papildyti, nelaukiant, kol visas kuro paketas sudegs. Tai patogu, kai reikia atsikratyti degių buitinių atliekų.

Taip pat yra viršutinio degimo katilų veislių, kurios veikia ne tik medienos kuru, bet ir anglimi. Šio tipo piroliziniuose katiluose nėra sudėtingų automatinio valdymo mazgų, todėl rimti gedimai stebimi itin retai.

Viršutinio degimo katilo konstrukcija leidžia krosnį krauti tik iš dalies, jei to reikia. Tačiau tokiu atveju uždegti viršutinį kuro sluoksnį gali būti nelengva. Pats kuras turi būti džiovintas, malkos iš atviros malkinės tokiam katilui netinka.

Stambių frakcijų kuro taip pat nereikėtų naudoti tokio tipo technikoje, t. y. malkas teks būtinai skaldyti į mažas dalis.

Dujų generatorinių katilų eksploatavimo ypatumai

Pirolizinio katilo darbo efektyvumas daugiausia priklauso nuo kuro tipo ir kokybės. Techniškai į krosnį galima krauti ne tik medieną, bet ir anglį, ir net durpes, dauguma šiuolaikinių katilų modelių yra pritaikyti naudoti kelių rūšių kurą.

Mediena sudega maždaug per 5–6 valandas, priklausomai nuo rūšies. Kuo kietesnė mediena, tuo ilgiau ji dega.

Šiuolaikiniai pirolizinio degimo katilų modeliai gali veikti su įvairių rūšių medienos kuru: malkomis, briketais, granulėmis, anglimi, durpėmis ir pan.

Juodosios anglies sudegimas užtruks maždaug dešimt valandų, o tiek pat rusvosios anglies rusens aštuonias valandas. Praktikoje didžiausią šilumos galią pirolizinė technika demonstruoja kraunant sausą medieną. Optimaliomis laikomos malkos, kurių drėgnumas ne didesnis nei 20 %, o ilgis apie 45–65 cm.

Jei tokio kuro nėra prieinamo, galima naudoti anglį ar kitą organinį kurą: specialius pjuvenų briketus ir medienos granules, medienos apdirbimo atliekas, durpes, celiuliozės turinčias medžiagas ir pan.

Prieš pradedant eksploatuoti katilą, reikėtų atidžiai išstudijuoti gamintojo rekomendacijas dėl kuro.

Pirolizinio degimo katiluose oro padavimas reguliuojamas įprastiniais mechaniniais vožtuvais. Sudėtingos elektronikos nebuvimas užtikrina aukštą prietaiso atsparumą gedimams.

Per daug drėgnas kuras tokiuose įrenginiuose yra neleistinas. Jam degant krosnyje susidaro papildomi vandens garai, kurie skatina tokių šalutinių produktų kaip degutas ir suodžiai susidarymą.

Katilo sienelės susitepa, šilumos perdavimas sumažėja, laikui bėgant katilas gali net nustoti veikti ir užgesti.

Jei pirolizinio degimo katilui naudojama per didelės drėgmės malkos, įrenginio viduje susidarys sąlygos deguto susidarymui, kuris pablogins įrenginio šilumos perdavimą ir gali sukelti gedimus.

Jei į krosnį pakrautas sausas kuras ir katilas sureguliuotas teisingai, pirolizinės dujos, gautos įrenginiui veikiant, suteiks geltonai baltą liepsną. Tokį degimą lydi nežymus kuro degimo šalutinių produktų išsiskyrimas.

Jei liepsnos spalva yra kitokia, verta patikrinti kuro kokybę bei prietaiso nustatymus.

Pirolizinės dujos, sumaišytos su oru, dega tolygia geltonai balta liepsna. Jei liepsnos spalva pasikeitė, galbūt reikia patikrinti katilo nustatymus arba kuro kokybę.

Skirtingai nuo įprastinių kietojo kuro įrenginių, prieš kraunant malkas į pirolizinius katilus, veikiančius kietuoju kuru, krosnį reikia pašildyti.

Tam atliekami šie žingsniai:

1. Į krosnies dugną kraunama smulki sausa užkūrimo medžiaga (popierius, skiedros ir pan.)
2. Ji padegama naudojant deglą iš panašių medžiagų.
3. Uždaroma degimo kameros durelės.
4. Pakrovimo kameros durelės paliekamos šiek tiek praviros.
5. Pridedama užkūrimo medžiagos porcijomis jai degant.
6. Procesas kartojamas tol, kol dugne susidaro rusenančių anglių sluoksnis.

Iki šio momento krosnis jau įšyla iki maždaug 500–800°C, sudarydama sąlygas pagrindiniam kurui pakrauti. Nereikėtų naudoti benzino, žibalo ar bet kokių kitų panašių skystų medžiagų ugnies užkūrimui. Prieš šildant ilgo degimo katilo krosnį, reikėtų įsitikinti, kad įrenginys yra paruoštas eksploatacijai.

Būdingas pirolizinio degimo katilų bruožas – mažas pelenų ir suodžių kiekis, kas palengvina įrenginio valymo ir jo priežiūros procesą.

Tam patikrinama trauka, durelių sandarumas, užrakinimo mechanizmų ir reguliavimo aparatūros veikimas, šilumnešio šildymo sistemoje ir pan.

Tada reikia įjungti termoreguliatorių, kad įsitikintumėte, jog prietaisas gauna įtampą. Po to atidarykite tiesios traukos sklendę ir ventiliuokite katilą 5-10 minučių.

Populiarių modelių apžvalga

Reikia suprasti, kad bet koks pirolizinis katilas – tai gana sunkus agregatas, kuris nėra skirtas kabinti ant sienos. Tokius prietaisus galima naudoti tiek nedidelio namo šildymui, tiek erdviems kotedžams. Kaip ir kiti šildymo agregatai, ilgo degimo katilai skiriasi galia.

Renkantis pirolizinio degimo katilą, reikia orientuotis į tokius rodiklius kaip šiluminė prietaiso galia, pakrovimo kameros matmenys, antrojo kontūro buvimas ir pan.

Į šį rodiklį paprastai ir orientuojasi pirkėjai.

Tarp populiarių tokios technikos modelių reikia paminėti:

• Atmos (Ukraina) – pristatomi prietaisai, kurie gali dirbti ir su malkomis, ir su anglimi, galia svyruoja nuo 14 iki 75 kilovatų.
• Attack (Slovakija) – gali susidoroti su iki 950 kv. m plotų šildymu, kai kurie modeliai gali tęsti darbą net elektros tiekimo sutrikimų metu.
• Bosch (Vokietija) – aukštos kokybės žinomo prekės ženklo gaminiai, galia svyruoja nuo 21 iki 38 kilovatų.
• Buderus (Vokietija) yra atstovaujama linijomis Elektromet ir Logano, pirmoji gerai žinoma Europoje kaip klasikinis pirolizinio katilo variantas, antroji – modernesnės versijos, skirtos privatiems namams.
• Gefest (Ukraina) – didelės galios prietaisai su naudingumo koeficientu iki 95%.
• KT-2E (Rusija) specialiai sukurtas didelėms gyvenamosioms patalpoms, agregato galia yra 95 kilovatai.
• Opop (Čekija) – palyginti nebrangūs katilai, patikimi ir ilgaamžiai, galia 25-45 kilovatai.
• Stropuva (Lietuvos arba Ukrainos gamybos) nuo septynių kilovatų galios puikiai tiks nedideliam namui, tačiau modelių asortimente yra ir galingesnių prietaisų.
• Viessmann (Vokietija) – idealus pasirinkimas privatiems namų ūkiams, galia prasideda nuo 12 kilovatų, šiuolaikinių technologijų taikymas leidžia taupyti kurą.
• „Buranas“ (Ukraina) su galia iki 40 kilovatų dar vienas populiarus variantas didelių kotedžų savininkams.
• „Logika“ (Lenkija) didelės galios 20 kilovatų įrenginiai lengvai šildo patalpas, kurių plotas iki 2 tūkst. kv. m, tai veikiau katilas pramoniniams poreikiams: cechų, biurų, šiltadaržių šildymui ir pan.

Renkantis pirolizinį katilą privačiam namui, reikia atkreipti dėmesį į modelius su dviem kontūrais, kad ne tik šildytumėte būstą, bet ir aprūpintumėte jį autonominiu karšto vandens tiekimu.

Šilumokaitis karštam vandeniui gali būti akumuliacinio arba pratekamojo tipo. Pastarajam variantui naudojami didesnės šiluminės galios katilų modeliai.

Jei norite sutaupyti, galite pabandyti pasigaminti pirolizinį katilą savo rankomis. Jo surinkimo technologija aprašyta šiame straipsnyje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Šiame vaizdo įraše aiškiai parodytas pirolizinio katilo veikimo principas:

Išsamų viršutinio degimo katilo veikimo apžvalgą galite peržiūrėti čia:

Piroliziniai katilai nėra pigūs, tačiau visiškai atsiperka investicijos į jų įsigijimą. Tinkamai sumontavus ir prižiūrint, tokie įrenginiai užtikrins namui stabilų ir nebrangų šilumą.

Ieškote pirolizinio katilo namų šildymui? Ar turite patirties naudojant tokius agregatus? Prašome palikti komentarus prie straipsnio ir pasidalinti įspūdžiais apie pirolizinių katilų naudojimą. Atsiliepimo forma yra apatiniame bloke.