Использование эффекта пиролиза – причина появления нового типа котлов длительного горения. Внешне они схожи с традиционными твердотопливными моделями, за исключением наличия дополнительной камеры сгорания. Один из примеров усовершенствования отопительного оборудования – пиролизный котел Попова, работающий на древесном топливе.
Суть пиролиза заключается в разложении органических веществ во время тления, при минимальном доступе кислорода. В результате формируются летучие горючие газы с высоким показателем теплотворности – водород, окись углерода, этилен, метанол. Они же являются основным источником тепла.
Базовая конструкция котла Попова включает в себя такие элементы:
Котел Попова в разрезе не отличается сложностью. Его конструкция схожа с традиционными «шахтными» моделями. Инновационные решения – возможность увеличения топливной камеры, спиралевидный теплообменник. В некоторых моделях можно подключить бак косвенного нагрева.
Для контроля процесса горения в конструкции предусмотрены такие компоненты:
Это основные особенности, которыми обладает твердотопливный котел Попова. Дополнительная информация – зона горения газов сделана из жаропрочной стали толщиной 10 мм. Это влияет на стоимость в сторону повышения, но значительно увеличивает энергоресурс оборудования.
В отличие от стандартных твердотопливных моделей нужно знать, как правильно топить котел Попова. Рекомендуется применять сыпучее топливо – опилки, древесную стружку. Их масса создает требуемое давление на зону пиролиза, плотность не позволяет газу подниматься вверх.
На первом этапе важно обеспечить хорошую тягу. Верхний шибер должен быть открыт полностью. После 20-30 минут работы его можно частично закрыть. Если в котельную попадают продукты сгорания – шибер снова открывают.
Корректная установка пиролизного котла Попова начинается с выбора места монтажа. Рекомендуется обустроить котельную, правила изложены в СНиП 42-01-2002. Делают естественную и принудительную вентиляцию, материал отделки стен и пола в зоне установки отопительного оборудования не горюч. Топливо хранится в отдельном помещении.
Дополнительно учитываются специфические требования:
При подключении бака косвенного нагрева длина магистралей минимальная. Это снизит тепловые потери при транспортировке теплоносителя.
Высокая стоимость отопительного оборудования один из отрицательных факторов. Можно попытаться сделать котел попова длительного горения своими руками – чертежи и порядок сборки частично есть в Сети. На практике это проблематично – нет точных схем с размерами компонентов оборудования. Известно лишь марка и толщина используемой стали.
В процессе проектирования и изготовления можно столкнуться со следующим проблемами:
Для самостоятельного изготовления можно рассмотреть альтернативные варианты пиролизных котлов. В качестве примера часто используют схему модели НЕУС-Т. Она характеризуется простотой сборки, наличием турбины для контроля подачи воздуха.
Автор
Что может быть лучше того, что сделано своими руками? Любой хозяин приусадебного участка мечтает о многофункциональной печи, но часто варианты на прилавках магазинов не подходят по функционалу или по ценовой категории, поэтому единственный выход – сделать печь своими руками. Котел Попова – это отопительный современный агрегат, на основе которого можно сделать отопление, провести горячую воду, утилизировать отходы. Принцип работы агрегата достаточно прост, поэтому его легко сделать своими руками.
Термохимическая энергоустановка (ТЭУ) предназначается для отопительных целей, в качестве теплоносителя может быть использован воздух или вода. Тепло выделяется при и дожига выделяемых газов.
Котел относится к длительного горения. Во время горения твердого топлива при недостаче кислорода происходит процесс тления, что замедляет разложение и позволяет на одной закладке выработать максимум тепловой энергии. Такой процесс удобен и тем, что котел не нужно постоянно проверять и докладывать топливо. При разложении твердого топлива образуется газ , который поднимается в камеру дожига и нагревает теплообменники.
Технические характеристики правильно изготовленного котла позволяют отказаться от использования . При правильной установке дымоходной трубы образуемой тяги достаточно, чтобы отвести дым. Также камера сгорания должна быть герметична для осуществления пиролиза, это важно учесть в работе своими руками. Для работы котла не требуется электричество, агрегат полностью независим от энергии, температура регулируется механически. Одной закладки дров при достаточном объеме топки может хватить на сутки полноценной работы.
Устройство топки и камер дожига позволяет максимально очистить выделяемый дым от смол и копоти (так как они сгорают), поэтому обслуживание печи становится проще. Дымоход меньше загрязняется, его легче чистить. В зольник попадают полностью прогоревшие отходы – зола.
Для изготовления своими руками важно иметь чертежи и знать, как устроена печь изнутри , из чего она состоит и как работает каждый ее элемент.
Читайте также: Изготовление водородного котла
Топка . Наверно, это самый важный элемент печи, ей нужно уделить особое внимание. Котлы Попова имеют две камеры:
Если нижняя камера состоит из одного отсека, в который загружаются дрова, то верхняя камера устроена чуть сложнее. Камера для дожига разделена перегородкой на две горизонтальные секции.
Также над камерой сжигания располагается блок, куда поступает вторичный воздух для дожига газов; в блоке есть лопасти, их задача – равномерно распределить газы по всему пространству камеры.
Регуляторы . Все процессы горения и мощности зависят всего от трех регуляторов:
После пиролиза и дожига пиролизных газов выделяется большое количество тепла, происходит нагрев теплообменников. Для сохранения тепла и исключения потерь агрегат можно утеплить наружным изолирующим слоем
или водной рубашкой.
Пиролизные котлы – это котлы, работающие на твердом топливе. Работа их заключается в газификации топлива. Их именуют и газогенераторными котлами. Одним из самых экономичных приборов такого типа является пиролизный котел Попова (рис 1), функционирование которого возможно как на газу, так и угле, дровах, может быть использован в роли утилизатора отходов.
Работа следующим образом: под действием высокой температуры и малого количества воздуха в погрузочной верхней камере дрова выделяют газ. Газ, с помощью дымососа, втягивается в нижнюю камеру, где он смешивается с воздухом. Происходит процесс сгорания, откуда часть тепла возвращается к нижнему слою дров и поддерживает пиролиз. Обычно, корпус прибора изготавливается из стали, а топка обделана термокрепкой керамикой или из кусочков кирпича.
Пиролизные котлы имеют высокий КПД, практически 90%. Сгорание топлива абсолютное, выброс токсических веществ минимальный. Такие агрегаты очень популярны не территории европейских стран.
Термическое разложение – основа функционирования котла. Образование горючих компонентов метанола, метана, водорода оксида углерода, этилена, пиролозной смолы происходит благодаря ограниченному доступу воздуха во время перегорания топлива. При высоких температурных показателях (в среднем 300 градусов) разлаживается топливо. Продукты разложения поступают в камеру для догорания, где они и полностью разлагаются, выделяя большое количество тепла. К теплоносителю тепло поступает по теплообменным поверхностям. На картинке можно наблюдать отопительный агрегат изнутри (рис 2).
Рис. 1К достоинствам котлов относят:
Работа данной отопительной системы, используя механическую регулировку, не зависит от электричества. Поддержание температуры возможно с невероятной точностью в полградуса. В зависимости от объема камеры сгорания, топливо закладывают раз или два раза на 24 часа. Дымососы необходимы, чтобы тяга была достаточной. Поэтому, дымовая труба обязана быть правильно устроенной.
Рис. 2
Что касается золы, то ее удаление не нуждается в абсолютно ее очистки – можно оставить слой до 5см. Так же радует и то, что чистка возможно и во время работы пиролизного агрегата. Она служит и защитой труб от окисления.
Работа котла Попова можно остановить в любой нужный момент регулирующей системой. Трубы дымохода защищены от сбора сажи, благодаря отсутствию газов углерода, смол. Проводить очистку может каждый.
Использовать котел Попова можно для отопительного процесса помещения любого размера и конструкции.
Такими приборами отапливают:
Котел Попова может функционировать на влажном, не качественном сырье. Но это снижает его тепловую отдачу в два раза. Мощность прибора остается снижено до тех пор, пока вся влага из топлива не испариться.
Рис. 3
Подготовка деревянного материала имеет свои секреты. Не имеет значения, каких габаритов камера сгорания, твердое топливо для котла не нуждается в делении на мелкие части, стружке на щепки. Все наоборот, большие круглые колодки горят и дольше, и эффективней, снижают подготовительный расход материала (рис 3).
Различные отходы для утилизации, листья, трава, помещающаяся в мешок, с легкостью проходит процесс погружение в котел через широкую дверцу агрегата. Важно правильно и качественно хранить сырье для топки, чтобы оно не гнило, не заводилась плесень. А где и в чем происходит хранение не принципиально.
Отопительный пиролизный аппарат имеет не сложную конструкцию (рис 3). Нижняя камера пиролиза и верхняя камера дожигания газов лежат в его основе. Камеру, дожигающая газ, разделяет перегородка на две секции. Агрегат оснащен регулятором под дверцей, на дымоходе и в центре. Первый регулятор представлен малыми трубами окислителей. С их помощью регулируется мощь котла через подачу кислорода к камере пиролиза. Второй вверху котла помогает в регулировке экономических показателей, изменяя скорость вывода газов после работы. С помощью третьего регулирующего шибера предотвращается попадание газогенераторных газов в помещения.
Узел, который подает вторичный воздух к камере дожигания газа, имеет загибы, которые распределяют подогретый воздух, заполняя камеру. Данный прибор находится ниже от камеры горения. Дымовые газы, продвигаясь на выход, способствуют активному теплообмену непосредственно с теплоносителем. Такой принцип дает возможность снижению температурных показателей отходящих газов (140 градусов). Эксперименты, которые проводились во время работы пиролизных котлов Попова, выявили методы, помогающие уменьшить потери тепла работающего обогревателя. Экономично применить метод водяной рубашки, а также внешней теплоизоляции. В результате использования такого рода котла стало еще экономичней.
Чтобы тяга прибора была полноценной, длина дымохода должна мыть не ниже 7-ми метров, а участок трубы по горизонтали – не длиннее 1-го метра. Во избежание попадания газов на выходе ветром обратно в котельное помещение, уровень расположения дымохода к козырьку крыши минимально должен составлять 30 см. для удобного очищения дымохода можно вмонтировать дверцу, которая должна располагаться у основы дымохода.
Утепление дымоотвода проводиться во всей его длине, со всех сторон, контактирующих с холодом.
Котел Попова может не только обогревать пространство, но и использоваться как бойлер для нагрева воды. Если такой бак для воды присутствует, то присутствие трехходовых клапанов, циркулирующий теплоноситель по кругу, очень даже желательное. На входе в пиролизный котел теплоноситель будет обеспечен высокой температурой. А, благодаря высокой температуре в процессе возврата теплоносителя по трубопроводу на входе в агрегат, повышается КПД, снижается количество сажи, срок эксплуатации котла значительно пролонгируется.
Рис. 4
Проводя топку данного отопительного оборудования на разном топливе установлено, что данная конструкция может полноценно работать с хорошими тепловыми показателями до 16 часов, при одной лишь загрузке сырья.
Обслуживания котла Попова – не сложный процесс. При его работе на твердотопливном материале дымоотсос и другие устройства не обязательны. Главное соорудить правильную дымовую трубу.
Оборудование не нуждается в электрическом питание. Температура регулируется механически, с большой точностью.
Топливо закладывается 1-2 раза в 24 часа. Каждая последующая закладка топлива поддерживает заданную температуру стабильно. Это удобно для большого предприятия, где кочегару нет необходимости каждый час подкладывать сырье для поддержания стабильной температуры. Не нужно проводить чистку от золы каждый несколько дней, труба не засоряется и не поддается термическим разрушениям. Для остановки работы котла не нужен песок в ящике, изощренные способы, а всего лишь система регулировки прибора.
Отопление с помощью котла Попова беспрерывное, не зависимо от размеров установки. А использование пиролизных отопительных агрегатов приближенно к комфортному центральному отоплению.
Влажность твердого материала для отопления должно быть не выше 65%. Это касается любого вида: и углевого топлива, и торфяного. Встречаются и приборы с газовыми горелками, которые работают от газовых магистралей или на сниженном газе (метане, пропане). Отопление возможно помещений 200-2000 куб. м. испытание проходили и агрегаты с мощность в 500кВт. Их использование, в перспективе, возможно и в многоквартирном доме, где нет газа.
Данный вид отопления очень экономичный, удобный и безопасный. Нет потребности в частом уходе за прибором, очищении, покупки дорого сырья в больших количествах. Обогреть помещение можно не только деревом и углем, но и бумагой, палочками, травянистыми отходами, главное фантазия. С небольшим семейным бюджетом, который не может позволить себе дизельный прибор, газовый, пиролизный котел на твердом топливе выполнит все предназначенный функции не хуже свои собратьев.
ТЭУ (термохимические энергоустановки) «Котлы Попова» представляют собой оборудование для нагрева теплоносителя – водяного или воздушного.
Нагрев происходит благодаря термохимическим процессам преобразования твёрдого топлива в газообразное состояние с последующим сжиганием этих газов.
Это оборудование применяется для отопления в аварийных ситуациях и в отопительных системах помещений различных размеров и назначения – жилых комнат, саун, бань, парников, теплиц, для просушки сельскохозяйственной продукции и пиломатериалов.
Котёл Попова может работать как газовый, угольный, дровяной аппарат, а также как устройство-утилизатор отходов.
В основе работы этого отопительного оборудования лежит принцип пиролиза (термического разложения) твёрдого топлива.
В процессе сгорания топлива, при условии ограниченного доступа воздуха, образуются горючие компоненты, имеющие высокую теплотворную способность. Это метан, метанол, водород, этилен, оксид углерода, пиролизная смола. Процесс разложения твёрдого топлива происходит в диапазоне температур 200-350 0 С. Летучие продукты пиролиза переправляются в камеру дожига, в которой при достаточном количестве кислорода происходит их полное сжигание с выделением значительного количества тепла. Через теплообменные поверхности тепло передаётся теплоносителю.
Внимание! Получение дополнительной тепловой энергии и продлённый во времени процесс горения увеличивают длительность горения на одной закладке.
Котельная на основе ТЭУ не нуждается в дымососах, поскольку для отведения продуктов сгорания достаточно тяги, которая обеспечивается правильно устроенной дымовой трубой.
Пиролизный котёл Попова с механической регулировкой теплоносителя не зависит от электропитания. Он может поддерживать требуемую температуру с точностью до полуградуса. Топливо закладывается в установку один-два раза в сутки, что определяется объёмом загрузочной камеры.
Внимание! Из-за отсутствия в отводимых газах углерода и смол дымоходные трубы сохраняют гладкую поверхность, что предохраняет их от накопления сажи. Чистку теплогенератора может осуществлять любой разнорабочий в сочетании с выполнением других работ.
Золу можно убирать из агрегата даже во время работы, причём полностью её удалять не требуется. Вокруг больших труб окислителей специально оставляют золу слоем толщиной 5-50 мм, служащую катализатором термохимических процессов.
Работу отопительной установки Попова в любой момент можно остановить с помощью регулирующей системы.
Отопительный агрегат Попова состоит из двух камер: нижней – пиролизной и верхней – камеры дожига пиролизных газов.
Камера дожига состоит из двух разделённых горизонтальной перегородкой секций. Агрегат оснащён тремя регуляторами:
Над камерой горения располагается блок поступления вторичного воздуха для дожига пиролизных газов. Блок содержит завихрители, которые равномерно распределяют подогретый воздух по всему объёму камеры.
В процессе движения дымовых газов к выходу происходит их интенсивный теплообмен с теплоносителем, что даёт возможность снизить температуру продуктов сгорания до 140 0 С.
Внимание! Для снижения теплопотерь агрегата служат водяная рубашка и наружный теплоизоляционный слой.
Необходимая для работы ТЭУ тяга обеспечивается дымовой трубой, длина которой не менее 7 м. При этом, горизонтальный участок не должен превышать одного метра. Верхняя точка дымохода должна находиться выше козырька крыши хотя бы на 300 мм, что позволит избежать задувания дымовых газов в помещение. Дымоотводящая труба по всему участку, контактирующему с внешней средой, должна быть утеплена. Для чистки дымохода внизу предусматривают отверстие с дверцей.
Если к системе подключен бак-накопитель для воды, то желательна установка трёхходового клапана. Это позволит теплоносителю двигаться по малому кругу через накопительную ёмкость, что повышает температуру теплоносителя на входе обратной трубы в агрегат. Повышение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе позволяет продлить срок службы отопительной установки.
В качестве энергоносителя для этого отопительного оборудования могут использоваться все виды твёрдого органического топлива, влажность которого не превышает 65%, в том числе, все типы угля и торфа. Выпускаются также модификации с газовыми горелками, обеспечивающими работу с магистральным или сжиженным газом.
