Pirolīzes katla ierīce un darbības princips

Pirolīzes vai tā sauktais gāzes ģenerēšanas katls – apkures iekārtas, kas darbojas ar cieto kurināmo. Cietā kurināmā pirolīzes katlu raksturo augsta efektivitāte un lietderība, termiskās vienības darbības laiks uz vienas kurināmā cilnes var sasniegt no 10 stundām līdz divām dienām. Gāzes ražošanas vienības var izmantot gan dzīvojamo ēku, gan rūpniecības objektu apkurei.

Pirolīzes katla ierīce un darbības princips ↑

Gāzes ģenerējošajam siltummezglam ir diezgan sarežģīts dizains, pirolīzes katla ierīcē ir daudz komponentu un mezglu, galvenā piro katla atšķirība no tradicionālā cietā kurināmā aparāta ir uguns kamera, kas sastāv no divām kamerām.

Dizaina iespējas ↑

• iekraušanas kamera vai pirolīzes kamera;
• sadegšanas kamera;
• droseļvārsts (vārti);
• sarīvē;
• gaisa padeves kanāli (primārie un sekundārie);
• ūdens siltummainis;
• skurstenis.

Kā minēts iepriekš, gāzes ģenerēšanas vienības sadegšanas kamera sastāv no divām kamerām, kas atrodas viena virs otras un ir atdalītas ar režģi. Pirolīzes katla krāsns parasti ir izgatavota no karstumizturīga tērauda. Režģi no čuguna, tērauda vai ugunsizturīgas keramikas. Caur primārā skābekļa padeves kanālu ārējais gaiss tiek novadīts uz pirolīzes kameru, otrais kanāls nodrošina gaisa padevi sadegšanas kamerā. Pirolīzes katla ūdens siltummainis vai tā sauktais «ūdens jaka» Tas ir paredzēts apkures sistēmas šķidrā dzesēšanas šķidruma sildīšanai. Pyrokotlov dizainos izmantojiet cauruļveida vai plākšņu siltummaiņus. Caur skursteni izplūdes gāzu sadegšanas produkti tiek novirzīti atmosfērā.

Gāzes katla dizains nodrošina iespēju sildīšanas vienības jaudu noregulēt no 30 līdz 100%. Vadības elements ir aizbīdnis, kas atrodas siltummezgla aizmugurē. Atkarībā no iestatītās dzesēšanas šķidruma temperatūras izejā kontrolieris automātiski atver vai aizver aizbīdni automātiskajā režīmā.

Pirolīzes katlu veidi ↑

Atkarībā no konstrukcijas, pyrokotla ir sadalīta vienībās ar dabisku vilkmi un piespiedu piepūšanos. Pirolīzes katla ar dabisko iegrimi galvenā priekšrocība ir vienības neatkarība no elektrības. Trūkumi ietver paaugstinātas prasības dūmu kanāliem. Dūmvadu katli ar dabisko iegrimi ir aprīkoti ar skursteņiem, kuru augstums ir vismaz 5 m. Skursteņa iegrimei ir jānodrošina gaisa izdalīšana krāsnī diapazonā no 16 līdz 20 Pa, iegrimei jābūt pietiekamai, lai pārvarētu katla un gaisa dūmu kanāla pretestību..

Piespiedu trieciena pyrokotl dizains ietver ventilatora izmantošanu. Gaisa padevi gazifikācijas un sadedzināšanas kamerai var nodrošināt trīs veidos:

1. pūtēja ventilators ir uzstādīts uz katla priekšējās sienas;
2. uz skursteņa ir uzstādīts ventilators (dūmu izplūdes);
3. aprīkojums ir uzstādīts gan pie izplūdes atveres, gan pie gāzes-gaisa kanāla ieejas.

Gazifikācijas un sadegšanas kameru atrašanās vieta ir atkarīga arī no pirolīzes katla konstrukcijas veida. Vienībās ar skursteņa dabisko iegrimi pēcdeglis atrodas virs gazifikācijas kameras, tādējādi gaisa plūsma notiek virzienā no apakšas uz augšu. Gluži pretēji, ierīcēs ar mākslīgo vilci sadegšanas kamera atrodas virs degšanas kameras, gaiss pārvietojas no augšas uz leju.

Priekšrocības un trūkumi ↑

Pirolīzes termiskās vienības priekšrocības ietver:

• Efektivitāte līdz 90%;
• degvielas ekonomija;
• videi draudzīgums;
• apkopes vieglums;
• minimālais pelnu daudzums, kvēpu nav.

Vēl viena būtiska gāzes ģenerējošo katlu priekšrocība ir to savietojamība ar jebkuru apkures sistēmu..

Mīnusi ir:

• augsta cena;
• sarežģīta būvniecība;
• lielapjoma;
• paaugstinātas mitruma prasības degvielai;
• nepieciešamība pieslēgties elektrībai (attiecas uz katlu modeļiem ar piespiedu gaisa padevi).

Pirolīzes katla darbība ↑

Pirolīzes katla darbības princips ir balstīts uz cietā kurināmā termisko sadalīšanos ķīmiskās sastāvdaļās:

• ogleklis;
• pirolīzes gāze.

Degošas pirolīzes gāzes ģenerēšanas process no koksnes un cita veida cietā kurināmā ir iespējams augstā temperatūrā diapazonā no 200 līdz 800⁰, skābekļa deficīta apstākļos un tam sekojošās izdalītās gāzes sadedzināšanas laikā, kas tiek sajaukta ar sekundāro karsēto gaisu pēcdedzes degli. Pirolīzes sadegšanas procesā dūmgāzes katla izejā galvenokārt satur oglekļa dioksīdu un ūdens tvaikus, kaitīgo piemaisījumu daudzums tiek samazināts līdz minimumam.

Gāzes katla darbības režīmi ↑

Visi pirolīzes katli nodrošina darbību trīs režīmos:

1. aizdedzes režīms. Šajā pirotokļa darbības režīmā droseļvārsts ir maksimāli atvērts, dūmgāzes tiek izvadītas tieši dūmvada kanālā;
2. darbības režīms – vārti ir pilnībā aizvērti, kamerā notiek pirolīzes process. Gaisa padeve atkarībā no katla modeļa tiek nodrošināta ar dabiskiem vai piespiedu līdzekļiem;
3. pārlādēšanas režīms – cietā kurināmā sadalīšanās process temperatūru ietekmē turpinās, droseļvārsts ir atvērts, tiek veikta degvielas iekraušana.

Degvielas iekraušana jāveic ātri, lai izvairītos no oglekļa monoksīda gāzes piepildīšanas un siltuma zudumiem..

Piro katla darbības shēma ↑

Pirolīzes katla shēma sastāv no šādiem procesiem:

• kurināmā iekraušana katla krāsnī, aizdedze;
• pēc tam, kad degviela uzliesmojusi, aizvaru aizver, sadegšanas process pakāpeniski pāriet gruzdēšanas stadijā;
• caur primāro kanālu iekraušanas kamerā tiek piegādāts ārējs gaiss, kura daļu izmanto, lai uzturētu gruzdēšanas procesu un sasniegtu nepieciešamo gazifikācijas temperatūru;
• pirolīzes gāzes caur restīti nonāk sadegšanas kamerā;
• lai nodrošinātu pirolīzes gāzu sadegšanas procesu, gaiss pēc sekundārā kanāla tiek piegādāts pēcdedzināšanas kamerā;
• gaistošie produkti izdeg, atbrīvojot noteiktu daudzumu siltuma, kura daļu nosūta zem režģa un izmanto pirolīzes uzturēšanai, otrais nonāk tieši katla sildīšanai;
• sadegšanas produkti iziet cauri ūdens siltummainim un tiek novadīti skurstenī;
• optimālas sadegšanas temperatūras uzturēšanu atbalsta temperatūras kontroles sistēma.

Papildu informācija par pirolīzes katla darbību atrodama videoklipā.

Pirolīzes katla uzstādīšana ↑

Lai nodrošinātu siltumiekārtu drošu darbību, jāievēro pamatnoteikumi:

• pirolīzes katls ir uzstādīts atsevišķā telpā;
• attālums no siltuma punkta līdz sienai ir vismaz 200 mm;
• ventilācijas kanāla šķērsgriezums katlu telpā nedrīkst būt mazāks par 100 cm².

Degviela pirolīzes katlam ↑

Gāzes ražošanas ierīcēs par degvielu var izmantot šādus materiālus: koks; brūnās un melnās ogles; degvielas briketes; kūdra; kokapstrādes atkritumi.

Degvielas kvalitāte un tips tieši ietekmē termiskās instalācijas efektivitāti, akumulatora darbības laiku uz vienas kravas, siltummezgla kalpošanas laiku. Tātad, koksnes sadedzināšanas laiks pirolīzes katlā atkarībā no materiāla veida un cietības ir apmēram 6 stundas. Brūno akmeņogļu sadegšanas laiks ir 8 stundas, melno – 10 stundas.

Pētījumi rāda, ka visracionālākais kurināmā veids pirotokloviem ir sausa koksne, kuras mitruma saturs nepārsniedz 20%. Neskatoties uz to, ka koksnes degšanas laiks ir mazāks nekā ogļu, tomēr izdalītā pirolīzes gāzes daudzums ir daudzkārt lielāks. Eksperti saka, ka koksne ne tikai palielina pirolīzes katla efektivitāti, bet arī palielina tā kalpošanas laiku.

Koka mitruma saturs ir tieši saistīts ar saražotā siltuma daudzumu, tāpēc kilogramam koksnes ar 20% mitruma saturu siltuma caurlaidība ir 4 kW / h, kad šāds malkas daudzums ar 50% mitrumu ir 2 kW / h. Gāzu ģenerējošā cietā kurināmā katla iekraušanas kamera nodrošina koksnes izmantošanu ar diametru no 10 līdz 250 mm un garumu no 40 līdz 65 cm..