Pyrolyse-verwarmingsketels: werkingsprincipe en soorten langbrandende ketels

Jaren gaan voorbij, wetenschap en technologie gaan vooruit, en er blijft nog steeds vraag naar vaste brandstoffen.Het verbranden van hout in een traditionele kachel of buikkachel is niet erg effectief, maar pyrolyse-verwarmingsketels hebben de situatie veranderd - de units worden gekenmerkt door een hoog rendement en relatief eenvoudige bediening.

Mee eens, dit zijn behoorlijk belangrijke argumenten bij het regelen van autonome verwarming. Als u op zoek bent naar een efficiënte ketel voor thuis, kijk dan eens goed naar pyrolyseketels.

We zullen u vertellen hoe langbrandende eenheden zijn ontworpen en werken, wat hun technische en operationele kenmerken zijn, en geven ook een overzicht van de best beoordeelde modellen van binnenlandse en buitenlandse fabrikanten.

Wat is pyrolyse

Brandhout is misschien wel de allereerste brandstof in de menselijke geschiedenis. Bijna iedereen weet hoe snel ze in de open lucht verbranden en dat er niet veel warmte vrijkomt. Maar de situatie verandert radicaal als er andere omstandigheden worden gecreëerd voor het verbrandingsproces.

De zogenaamde pyrolyseverbranding wordt uitgevoerd in gesloten kamers. Daar wordt brandhout of een andere vaste brandstof van een gelijkaardig type geladen: pellets, zaagsel, houtafval, enz.

De brandstof wordt ontstoken en vervolgens wordt de hoeveelheid lucht die de kamer binnenkomt verminderd.

Zoals bekend vinden tijdens de verbranding oxidatieve processen plaats, waarvan zuurstof in de lucht een van de belangrijkste deelnemers is. Als er weinig zuurstof is, vertraagt ​​de reactie en brandt het hout langzaam; in dergelijke omstandigheden smeult het zelfs gewoon. Hierbij komt een bepaalde hoeveelheid thermische energie, as en brandbaar gas vrij.

Het pyrolyseproces eindigt daar niet.Het gas dat wordt verkregen door de verbranding van de primaire brandstof, vermengt zich met luchtmassa's en brandt ook. Hierdoor komt er aanzienlijk meer thermische energie vrij dan bij het gebruik van standaard warmtegeneratoren.

Daarom vertonen pyrolyseketels een zeer behoorlijk rendement in vergelijking met hun pure vaste brandstof “broeders”, en bieden vaak ook de mogelijkheid om aanzienlijk te besparen op de verwarmingskosten.

Het voordeel van dit soort verwarmingsapparatuur is dat het principe van de werking en het ontwerp ervan relatief eenvoudig is. De hoeveelheid lucht die de verbrandingskamers binnenkomt, wordt geregeld door een conventionele mechanische demper. Het eenvoudige ontwerp garandeert de betrouwbaarheid van het apparaat; storingen bij pyrolyseketels komen niet vaak voor.

Dit diagram toont duidelijk alle fasen van het pyrolyse-verbrandingsproces. De temperatuur in het apparaat kan oplopen tot 1200°C (+)

Een ander “pluspunt” van pyrolyseketels is een lange verbrandingsperiode. Door het apparaat volledig met brandstof te laden, kunt u het proces gedurende enkele uren, soms meer dan een dag, niet verstoren, d.w.z. het is niet nodig om voortdurend hout aan de vuurhaard toe te voegen, zoals bij open verbranding gebeurt.

Dit betekent uiteraard niet dat de pyrolyseketel onbeheerd kan worden achtergelaten. Net als bij andere verwarmingsapparatuur gelden er strenge veiligheidsvoorschriften.

Het is de moeite waard eraan te denken dat een pyrolyseketel geen alleseter is: het vochtgehalte van de brandstof moet laag zijn. Anders wordt een deel van de kostbare thermische energie niet besteed aan het verwarmen van de koelvloeistof, maar aan het drogen van de brandstof.

Pyrolyse-verbrandingsketels, vooral die van gietijzer, hebben een aanzienlijk fysiek gewicht, daarom worden ze altijd alleen weergegeven door vloerstaande modellen

Bij het uitvoeren van pyrolyseverbranding verbrandt de brandstof bijna volledig; het apparaat zal veel minder vaak hoeven te worden gereinigd dan bij het gebruik van een traditionele ketel op vaste brandstof. De fijne as die na het reinigen ontstaat, wordt gebruikt als meststof. De brandstofverbranding in dergelijke ketels vindt van boven naar beneden plaats.

Daarom zijn de mogelijkheden voor natuurlijke luchtcirculatie in de vuurhaard merkbaar beperkt. Het gebruik van geforceerde luchtinjectie met behulp van een ventilator verbetert de efficiëntie van het apparaat aanzienlijk, maar maakt de ketel tegelijkertijd energieafhankelijk, omdat de ventilator elektriciteit nodig heeft om te werken.

Ontwerp en werking van een pyrolyseketel

De vuurhaard van de pyrolyseketel is verdeeld in twee secties. In de eerste wordt brandhout verbrand en in de tweede wordt een secundaire verbranding van een mengsel van pyrolysegassen en lucht uitgevoerd. De eerste kamer is van de tweede gescheiden door een rooster waarop de brandstof wordt geplaatst.

De lucht wordt meestal geforceerd door een kleine ventilator. Hoewel bij kleine modellen soms een rookafzuiger wordt gebruikt om tocht te creëren.

Dit diagram toont de structuur van een pyrolyseketel met bodemverbranding. Brandhout brandt langzaam met weinig zuurstof en er komt brandbaar gas vrij (+)

De aanwezigheid van geforceerde ventilatie kan worden beschouwd als het belangrijkste verschil tussen een pyrolyseketel en een klassiek model met vaste brandstof. De behuizing van het apparaat bestaat uit twee delen die in elkaar zijn gestoken. De ruimte tussen de muren is gevuld met een koelmiddel, waarvan de rol traditioneel wordt gespeeld door water.

Eerst wordt brandstof in het eerste compartiment van de oven van de pyrolyseketel geladen, vervolgens wordt de ventilator ingeschakeld en wordt de brandstof ontstoken.De resulterende brandbare gassen verplaatsen zich naar het tweede compartiment, vermengen zich met lucht en verbranden.

De verbrandingstemperatuur kan oplopen tot 1200°C. Het water in de externe warmtewisselaar wordt verwarmd en door het verwarmingssysteem van het huis gecirculeerd. Resten van verbrandingsproducten worden via de schoorsteen afgevoerd.

Apparaten die het pyrolyse-verbrandingsprincipe gebruiken, kunnen een relatief hoge prijs worden verweten. Een conventionele ketel op vaste brandstof kost aanzienlijk minder. Maar bij lang brandende ketels brandt het hout bijna volledig, wat niet gezegd kan worden over een klassieke ketel.

Brandhout voor een pyrolyseketel stelt bepaalde eisen qua formaat en vochtigheid. Gedetailleerde informatie vindt u in de instructies van de fabrikant

Wanneer u een pyrolyseketel kiest, moet u er rekening mee houden dat goedkope modellen met een laag vermogen meestal alleen voor brandhout zijn ontworpen. Dure aanpassingen kunnen op verschillende manieren werken brandstof soorten.

Bovendien zul je maximaal brandstof in het apparaat moeten laden; het verminderen van de belasting leidt tot een verhoogde vorming van as en roet, en heeft ook een negatieve invloed op de werking van de unit als geheel.

Topverbrandingsketels

Een van de opties voor een pyrolyse-apparaat is een bovenste verbrandingsketel. Het werkingsprincipe van deze twee units is zeer vergelijkbaar.

Op dezelfde manier wordt een grote hoeveelheid vaste brandstof met een lage vochtigheid in de vuurhaard geladen, wordt er lucht naar binnen geperst en laat men de brandstof smeulen met een verminderde hoeveelheid zuurstof. De klep die de zuurstofstroom regelt, wordt in de gewenste positie geïnstalleerd.

Schema van een bovenste verbrandingsketel. De vuurhaard van een dergelijke ketel heeft een stevige bodem, deeltjes verbrandingsproducten worden via de schoorsteen verwijderd (+)

Maar lang brandende ketels hebben geen aslade en ook geen rooster.De onderkant is een blanco metalen plaat. Dergelijke ketels zijn zo ontworpen dat het hout volledig verbrandt en de kleine hoeveelheid as die in de vuurhaard achterblijft, met lucht wordt uitgeblazen.

Dergelijke apparaten worden gekenmerkt door een hoog rendement en werken ook bij temperaturen boven de 1000°C.

Het belangrijkste kenmerk van dergelijke apparaten is dat ze bij volledige belasting echt een lange levensduur bieden. De brandstofkamer in dergelijke apparaten is meestal gemaakt in de vorm van een cilinder.

Brandstof wordt er van bovenaf in geladen en de lucht die nodig is voor de verbranding wordt van bovenaf, in het midden, gepompt.

Bij ketels met een hoge verbranding is het luchtinjectieapparaat een beweegbaar element dat naar beneden beweegt als het hout uitbrandt.

Dit zorgt voor een langzaam smeulen van de bovenste laag brandstof. De brandstof verbrandt geleidelijk, het niveau in de vuurhaard neemt af. Tegelijkertijd verandert de positie van het apparaat voor het toevoeren van lucht naar de vuurhaard: dit element is in dergelijke modellen beweegbaar en ligt praktisch op de bovenste laag brandhout.

De tweede verbrandingsfase vindt plaats in het bovenste deel van de vuurhaard, dat door een dikke metalen schijf van het onderste compartiment wordt gescheiden. Hete pyrolysegassen die worden gevormd als gevolg van de verbranding van brandstof eronder, zetten uit en bewegen naar boven.

Hier vermengen ze zich met lucht en verbranden ze, waarbij bovendien een aanzienlijk deel van de thermische energie naar de warmtewisselaar wordt overgebracht.

De balk die de schijf vasthoudt die de verbrandingskamer in twee delen verdeelt, wordt, net als deze schijf zelf, voortdurend blootgesteld aan hoge temperaturen tijdens de werking van de bovenste verbrandingsketel. Na verloop van tijd branden deze elementen door en moeten ze periodiek worden vervangen.

Een trekregelaar wordt meestal geïnstalleerd bij de uitlaat van het tweede deel van de brandstofkamer.Dit is een automatisch apparaat dat de temperatuur van het koelmiddel bepaalt en, afhankelijk van de ontvangen gegevens, de bewegingsintensiteit van het brandbare gas regelt. Het beschermt het apparaat tegen mogelijke oververhitting.

Het is vermeldenswaard dat de externe warmtewisselaar in dergelijke ketels reageert op veranderingen in de snelheid van de vloeistofcirculatie in de warmtewisselaar, d.w.z. aan temperatuurschommelingen. Op het oppervlak van het apparaat vormt zich onmiddellijk een condenslaag, die corrosie veroorzaakt, vooral als het om stalen ketels gaat.

Het verdient de voorkeur om een ​​apparaat van gietijzer te nemen, dat dergelijke effecten veel beter weerstaat.

Hoewel de brandstof in lang brandende pyrolyseketels residuvrij zou moeten branden, is dit in de praktijk niet altijd het geval. Soms koekt de as zich aan en vormt deeltjes die moeilijk te verwijderen zijn met een luchtstroom.

Als een grote hoeveelheid van dergelijke resten zich ophoopt in de vuurhaard, kan een merkbare afname van de warmteafgifte van de unit worden waargenomen. Daarom moet de bovenste verbrandingsketel toch periodiek worden gereinigd.

De eigenaardigheid van apparaten van dit type is dat wanneer de brandstof verbrandt, deze kan worden herladen zonder te wachten tot de volledige brandstoflading is verbrand. Dit is handig als u brandbaar huishoudelijk afval wilt afvoeren.

Er zijn ook varianten van bovenverbrandende ketels die niet alleen op houtbrandstof werken, maar ook op steenkool. Er zijn geen complexe automatische regeleenheden in pyrolyseketels van dit type, dus ernstige storingen zijn uiterst zeldzaam.

Door het ontwerp van de bovenste verbrandingsketel kan de vuurhaard indien nodig slechts gedeeltelijk worden geladen. In dit geval kan het ontsteken van de bovenste laag brandstof echter niet eenvoudig zijn.De brandstof zelf moet worden gedroogd; brandhout van een open houtstapel is niet geschikt voor een dergelijke ketel.

Brandstof uit grote fracties mag ook niet worden gebruikt voor dit soort apparatuur, d.w.z. Het hout zal in kleine stukjes moeten worden gehakt.

Kenmerken van de werking van gasgeneratorketels

Het bedrijfsrendement van een pyrolyseketel hangt grotendeels af van het type en de kwaliteit van de brandstof. Technisch gezien kunnen niet alleen hout, maar ook steenkool en zelfs turf in de vuurhaard worden geladen; de meeste moderne ketelmodellen zijn ontworpen om verschillende soorten brandstof te gebruiken.

Hout brandt afhankelijk van het type in ongeveer 5-6 uur. Hoe harder het hout, hoe langer het brandt.

Moderne modellen van pyrolyse-verbrandingsketels kunnen op verschillende soorten houtbrandstof werken: brandhout, briketten, pellets, steenkool, turf, enz.

Het verbranden van zwarte steenkool duurt ongeveer tien uur, en dezelfde hoeveelheid bruinkool zal acht uur lang smeulen. In de praktijk vertoont de pyrolysetechnologie de hoogste warmteoverdracht bij belading met droog hout. Brandhout met een vochtgehalte van niet meer dan 20% en een lengte van ongeveer 45-65 cm wordt als optimaal beschouwd.

Als er geen toegang tot dergelijke brandstof beschikbaar is, kunt u steenkool of andere organische brandstof gebruiken: speciaal zaagselbriketten en houtpellets, afval verkregen uit de houtverwerking, turf, materialen die cellulose bevatten, enz.

Voordat u de ketel gaat gebruiken, moet u de aanbevelingen van de fabrikant van het apparaat met betrekking tot brandstof zorgvuldig bestuderen.

Bij pyrolyse-verbrandingsketels wordt de luchttoevoer geregeld door conventionele mechanische kleppen. De afwezigheid van complexe elektronica zorgt voor een hoge fouttolerantie van het apparaat

Te natte brandstof in dergelijke apparaten is onaanvaardbaar.Wanneer het in de vuurhaard brandt, ontstaat er extra waterdamp, wat bijdraagt ​​aan de vorming van bijproducten zoals teer en roet.

De wanden van de ketel worden vuil, de warmteoverdracht neemt af en na verloop van tijd kan de ketel zelfs stoppen met werken en uitgaan.

Als u voor een pyrolyse-verbrandingsketel hout met een te hoge luchtvochtigheid gebruikt, ontstaan ​​er in het apparaat omstandigheden voor de vorming van teer, wat de warmteoverdracht van het apparaat verslechtert en tot storingen kan leiden

Als droge brandstof in de vuurhaard wordt geplaatst en de ketel correct is geconfigureerd, zal het pyrolysegas dat wordt geproduceerd als gevolg van de werking van het apparaat een geelwitte vlam produceren. Een dergelijke verbranding gaat gepaard met een onbeduidende uitstoot van bijproducten van de verbranding van brandstof.

Als de kleur van de vlam anders is, is het zinvol om de kwaliteit van de brandstof en de instellingen van het apparaat te controleren.

Pyrolysegassen vermengd met lucht branden met een gelijkmatige geelwitte vlam. Als de kleur van de vlam is veranderd, moet u mogelijk de ketelinstellingen of de brandstofkwaliteit controleren

In tegenstelling tot conventionele apparaten op vaste brandstof moet de vuurhaard worden voorverwarmd voordat brandhout in pyrolyseketels op vaste brandstof wordt geladen.

Voer hiervoor de volgende stappen uit:

1. Plaats klein, droog aanmaakhout (papier, houtsnippers, enz.) op de bodem van de vuurhaard.
2. Ze staken het in brand met een fakkel van vergelijkbaar materiaal.
3. Sluit de deur van de verbrandingskamer.
4. De deur van de laadkamer wordt een stukje opengelaten.
5. Voeg porties aanmaakhout toe terwijl het brandt.
6. Het proces wordt herhaald totdat zich op de bodem een ​​laag smeulende kolen vormt.

Op dit moment is de vuurhaard al opgewarmd tot ongeveer 500-800°C, waardoor omstandigheden ontstaan ​​voor het laden van de hoofdbrandstof. Gebruik geen benzine, kerosine of andere soortgelijke vloeibare stoffen om het aanmaakhout aan te steken.Voordat u de oven van een lang brandende ketel opwarmt, moet u ervoor zorgen dat het apparaat klaar is voor gebruik.

Een kenmerkend kenmerk van pyrolyse-verbrandingsketels is een kleine hoeveelheid as en as, wat het reinigingsproces van het apparaat en het onderhoud ervan vergemakkelijkt

Controleer hiervoor de aanwezigheid van tocht, de dichtheid van de deuren, de bruikbaarheid van vergrendelingsmechanismen en bedieningsapparatuur, de aanwezigheid koelvloeistof in het verwarmingssysteem enzovoort.

Vervolgens moet u de thermostaat inschakelen om er zeker van te zijn dat er spanning op het apparaat staat. Open hierna de directe trekklep en ontlucht de ketel gedurende 5-10 minuten.

Overzicht van populaire modellen

Het moet duidelijk zijn dat elke pyrolyseketel een vrij zware eenheid is die niet bedoeld is om aan de muur te hangen. Dergelijke apparaten kunnen zowel worden gebruikt voor het verwarmen van een klein huis als voor ruime huisjes. Net als andere verwarmingseenheden, lang brandende ketels variëren in kracht.

Bij het kiezen van een pyrolyse-verbrandingsketel moet u zich concentreren op indicatoren zoals het thermische vermogen van het apparaat, de grootte van de laadkamer, de aanwezigheid van een secundair circuit, enz.

Kopers concentreren zich meestal op deze indicator.

Onder de populaire modellen van dergelijke apparatuur moeten we vermelden:

• Atmos (Oekraïne) - worden vertegenwoordigd door apparaten die zowel op hout als op steenkool kunnen werken, het vermogen varieert van 14 tot 75 kilowatt.
• Aanval (Slowakije) - geschikt voor het verwarmen van ruimtes tot 950 m². m, sommige modellen kunnen blijven werken, zelfs tijdens stroomuitval.
• Bosch (Duitsland) - hoogwaardige producten van een bekend merk, het vermogen varieert tussen 21-38 kilowatt.
• Buderus (Duitsland) vertegenwoordigd door heersers Elektromet En Logano, de eerste is in Europa bekend als een klassieke versie van een pyrolyseketel, de tweede is een modernere versie bedoeld voor particuliere woningen.
• Gefest (Oekraïne) - krachtige apparaten met een efficiëntie tot 95%.
• KT-2E (Rusland) is speciaal ontworpen voor grote woongebouwen, het vermogen van de unit is 95 kilowatt.
• Op (Tsjechië) - relatief goedkope ketels, betrouwbaar en duurzaam, vermogen 25-45 kilowatt.
• Stropuva (gemaakt in Litouwen of Oekraïne) met een vermogen van zeven kilowatt of meer zijn redelijk geschikt voor een klein huis, maar het modellengamma omvat ook krachtigere apparaten.
• Viesmann (Duitsland) - een ideale keuze voor particuliere huishoudens, het vermogen begint vanaf 12 kilowatt, door het gebruik van moderne technologieën kunt u brandstof besparen.
• "Buran" (Oekraïne) met een vermogen tot 40 kilowatt is een andere populaire optie voor eigenaren van grote huisjes.
• "Logica" (Polen) krachtige apparaten van 20 kilowatt verwarmen gemakkelijk kamers tot 2.000 vierkante meter. m, het is meer een ketel voor industriële behoeften: verwarming van werkplaatsen, kantoren, kassen, enz.

Wanneer u een pyrolyseketel voor een privéwoning kiest, moet u letten op modellen met twee circuits, om niet alleen het huis te verwarmen, maar ook om het van een autonome warmwatervoorziening te voorzien.

De warmtewisselaar voor warmwatervoorziening kan van het opslag- of stroomtype zijn. Voor de laatste optie worden ketelmodellen met verhoogd thermisch vermogen gebruikt.

Als u geld wilt besparen, kunt u proberen met uw eigen handen een pyrolyse-ketel te maken. De montagetechnologie wordt beschreven in Dit artikel.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Deze video laat duidelijk het werkingsprincipe van een pyrolyseketel zien:

Een gedetailleerd overzicht van de werking van een topverbrandingsketel vindt u hier:

Pyrolyseketels zijn niet goedkoop, maar zijn de investering in aanschaf zeker waard. Als dergelijke apparaten op de juiste manier worden geïnstalleerd en onderhouden, zullen ze uw huis van stabiele en goedkope warmte voorzien.

Bent u op zoek naar een pyrolyseketel voor het verwarmen van uw woning? Of heb je ervaring met het bedienen van dergelijke units? Laat reacties op het artikel achter en deel uw indrukken van het gebruik van pyrolyseketels. Het feedbackformulier bevindt zich in het onderste blok.