Zariadenie a princíp činnosti pyrolýzneho kotla

Pyrolýza alebo tzv. Plynový kotol – vykurovacie zariadenie pracujúce na tuhé palivo. Kotol na tuhé palivo na pyrolýzu sa vyznačuje vysokou účinnosťou a účinnosťou, prevádzková doba tepelnej jednotky na jednej karte paliva môže dosiahnuť 10 hodín až dva dni. Jednotky vyrábajúce plyn sa môžu použiť na vykurovanie obytných budov aj priemyselných zariadení.

Zariadenie a princíp činnosti pyrolýzneho kotla ↑

Tepelná jednotka na výrobu plynu má pomerne komplikovanú konštrukciu, zariadenie na pyrolýzu obsahuje veľa komponentov a zostáv, hlavným charakteristickým znakom pyrolýzového kotla od tradičného zariadenia na tuhé palivo je požiarna komora, ktorá pozostáva z dvoch komôr..

Dizajnové prvky ↑

• nakladacia komora alebo pyrolytická komora;
• spaľovacia komora;
• škrtiaca klapka (brána);
• rošt;
• kanály na prívod vzduchu (primárny a sekundárny);
• vodný výmenník tepla;
• komín.

Ako je uvedené vyššie, spaľovacia komora jednotky na výrobu plynu pozostáva z dvoch komôr umiestnených nad sebou a oddelených roštom. Pec pyrolýzneho kotla je obvykle vyrobená z legovanej ocele odolnej voči teplu. Mriežky zo liatiny, ocele alebo žiaruvzdornej keramiky. Cez kanál prívodu primárneho kyslíka sa externý vzduch dopravuje do pyrolytickej komory, druhý kanál zaisťuje prívod vzduchu do spaľovacej komory. Tepelný výmenník kotlovej vody s pyrolýzou alebo tzv «vodná bunda» Je určený na ohrev chladiacej kvapaliny vykurovacieho systému. Pri konštrukcii pyrokotlov použite rúrkové alebo doskové tepelné výmenníky. Komínom sa spaliny odvádzajú do atmosféry.

Konštrukcia plynového kotla umožňuje možnosť nastavenia výkonu vykurovacej jednotky v rozsahu od 30 do 100%. Ovládacím prvkom je tlmič umiestnený v zadnej časti tepelnej jednotky. V závislosti od nastavenej teploty chladiacej kvapaliny na výstupe regulátor automaticky otvára alebo zatvára klapku v automatickom režime.

Druhy pyrolýznych kotlov ↑

V závislosti od dizajnu sa pyrokotla delí na jednotky s prirodzenou trakciou a nútenou infláciou. Hlavnou výhodou pyrolýzneho kotla s prirodzeným ťahom je nezávislosť jednotky od elektriny. Nevýhody zahŕňajú zvýšené požiadavky na dymové kanály. Komínové kotly s prirodzeným ťahom sú vybavené komínmi s výškou najmenej 5 m. Ťah komína by mal zabezpečovať zriedenie vzduchu v peci v rozsahu od 16 do 20 Pa, ťah by mal byť dostatočný na prekonanie odporu plynovo-vzduchovej cesty kotla a dymového kanála..

Dizajn pyrokotlu s núteným úderom zahŕňa použitie ventilátora. Prívod vzduchu do splyňovacej a spaľovacej komory môže byť zabezpečený tromi spôsobmi:

1. ventilátor je namontovaný na prednej stene kotla;
2. na komíne je nainštalovaný ventilátor (odvod dymu);
3. zariadenie je namontované tak na výstupe, ako aj na vstupe do plynového a vzduchového potrubia.

Umiestnenie splyňovacích a spaľovacích komôr tiež závisí od typu konštrukcie pyrolytického kotla. V jednotkách s prirodzeným ťahom komína je dohorievanie nad spaľovacou komorou, takže prúdenie vzduchu prebieha v smere zdola nahor. Naopak v zariadeniach s umelým ťahom je spaľovacia komora umiestnená nad spaľovacou komorou, vzduch sa pohybuje zhora nadol.

Výhody a nevýhody ↑

Výhody pyrolýznej tepelnej jednotky zahŕňajú:

• Účinnosť až 90%;
• úspora paliva;
• šetrnosť k životnému prostrediu;
• ľahká údržba;
• minimálny popol, žiadne sadze.

Ďalšou významnou výhodou plynových kotlov je ich kompatibilita s akýmkoľvek vykurovacím systémom..

Nevýhody sú:

• vysoká cena;
• zložitá konštrukcia;
• objemnosť;
• zvýšené požiadavky na palivo týkajúce sa vlhkosti;
• potreba pripojenia k elektrine (platí pre modely kotlov s núteným prívodom vzduchu).

Fungovanie pyrolytického kotla ↑

Princíp činnosti pyrolytického kotla je založený na tepelnom rozklade pevného paliva na chemické zložky:

• uhlíka;
• pyrolytický plyn.

Proces výroby horľavého pyrolýzneho plynu z dreva a iných druhov tuhých palív je možný pri vysokých teplotách v rozmedzí 200 – 800⁰, v podmienkach nedostatku kyslíka a následného dodatočného spaľovania uvoľneného plynu, ktorý sa zmiešava so sekundárnym zahrievaným vzduchom v doplnkovom spaľovacom zariadení. Počas procesu spaľovania pyrolýzou obsahujú spaliny na výstupe z kotla hlavne oxid uhličitý a vodnú paru, množstvo škodlivých nečistôt je minimalizované.

Režimy prevádzky plynového kotla ↑

Všetky kotly na pyrolýzu zabezpečujú prevádzku v troch režimoch:

1. režim zapaľovania. Pri tomto režime činnosti pyrokotlu je škrtiaci ventil otvorený tak, ako je to len možné, spaliny sa odvádzajú priamo do spalín;
2. prevádzkový režim – brána je úplne zatvorená, pyrolytický proces prebieha v komore. Prívod vzduchu v závislosti od modelu kotla je zabezpečený prírodnými alebo nútenými prostriedkami;
3. režim doplňovania – pokračuje proces rozkladu pevného paliva pod vplyvom teplôt, škrtiaci ventil je otvorený, vykonáva sa ďalšie nakladanie paliva.

Plnenie paliva by sa malo uskutočňovať rýchlym tempom, aby sa zabránilo plneniu plynného oxidu uhoľnatého a tepelným stratám..

Schéma prevádzky kotla Pyro ↑

Schéma pyrolytického kotla spočíva v slede nasledujúcich procesov:

• nakladanie paliva do kotlovej pece, zapaľovanie;
• po rozšírení paliva sa uzáver uzavrie a proces spaľovania postupne prechádza do fázy tlejenia;
• cez primárny kanál sa do plniacej komory privádza vonkajší vzduch, ktorého časť sa používa na udržanie procesu tlejenia a dosiahnutie požadovanej teploty splyňovania;
• pyrolytické plyny cez mriežku vstupujú do spaľovacej komory;
• na zaistenie procesu spaľovania pyrolytických plynov sa vzduch dodáva do spaľovacej komory sekundárnym kanálom;
• prchavé produkty horia a uvoľňujú určité množstvo tepla, z ktorého časť sa posiela pod mriežku a používa sa na udržanie pyrolýzy, druhá ide priamo na ohrev kotla;
• produkty spaľovania odpadov prechádzajú výmenníkom tepla vody a vypúšťajú sa do komína;
• udržiavanie optimálnej teploty spaľovania je podporované systémom regulácie teploty.

Ďalšie informácie o činnosti pyrolytického kotla nájdete vo videu.

Inštalácia pyrolytického kotla ↑

Na zaistenie bezpečnej prevádzky tepelných zariadení sa musia dodržiavať základné pravidlá:

• kotol na pyrolýzu je inštalovaný v samostatnej miestnosti;
• vzdialenosť od bodu zahrievania k stene je najmenej 200 mm;
• prierez vetracieho potrubia v kotolni nesmie byť menší ako 100 cm².

Palivo pre pyrolytický kotol ↑

V zariadeniach na výrobu plynu sa ako palivo môžu používať tieto materiály: drevo; hnedé a čierne uhlie; palivové brikety; rašelina; drevospracujúci odpad.

Kvalita a druh paliva priamo závisí od účinnosti tepelnej inštalácie, životnosti batérie pri jednom zaťažení, životnosti tepelnej jednotky. Čas spaľovania dreva v pyrolytickom kotle je teda v závislosti od typu a tvrdosti materiálu asi 6 hodín. Čas horenia hnedého uhlia je 8 hodín, čierny poriadok 10 hodín.

Štúdie preukázali, že najracionálnejším druhom paliva pre pyrokotlov je suché drevo, ktorého obsah vlhkosti nepresahuje 20%. Napriek tomu, že doba horenia dreva je kratšia ako uhlie, množstvo uvoľneného pyrolýzneho plynu je však niekoľkokrát väčšie. Odborníci tvrdia, že drevo nielen zvyšuje účinnosť pyrolytického kotla, ale zvyšuje aj jeho životnosť.

Obsah vlhkosti dreva priamo súvisí s množstvom generovaného tepla, takže kilogram dreva s obsahom vlhkosti 20% má prestup tepla 4 kW / h, keď také množstvo palivového dreva s vlhkosťou 50% je 2 kW / h. Nakladacia komora kotla na tuhé palivo na výrobu plynu umožňuje použitie dreva s priemerom 10 až 250 mm a dĺžkou 40 až 65 cm..