Pyrolýzne kotly na vykurovanie: princíp činnosti a druhy kotlov s dlhodobým spaľovaním

Roky plynú, veda a technika napredujú, ale tuhé palivá sú stále žiadané. Spaľovať drevo v tradičnej peci alebo v piecke nie je príliš efektívne, ale situáciu zmenili pyrolýzne vykurovacie kotly – tieto zariadenia sa vyznačujú vysokou účinnosťou a relatívne jednoduchou prevádzkou.

Súhlaste, sú to dosť významné argumenty pri zriaďovaní autonómneho vykurovania. Ak hľadáte efektívny kotol pre dom, oplatí sa bližšie pozrieť na pyrolýzne kotly.

Povieme vám, ako sú konštruované a fungujú agregáty s dlhým spaľovaním, aké sú ich technicko-prevádzkové osobitosti, a tiež uvedieme prehľad najhodnotnejších modelov domácich a zahraničných výrobcov.

Čo je pyrolýza

Drevo – to je, povedzme, najstaršie palivo v ľudskej histórii. Prakticky každý vie, ako rýchlo horí na otvorenom vzduchu a že tepla sa pritom neuvoľňuje až tak veľa. Ale situácia sa radikálne mení, ak sa vytvoria iné podmienky pre proces spaľovania.

Takzvané pyrolýzne spaľovanie prebieha v uzavretých komorách. Do nich sa vkladá drevo alebo iné tuhé palivo podobného typu: pelety, piliny, odpad z drevárskej výroby a pod.

Palivo sa zapáli a potom sa zníži množstvo vzduchu vstupujúceho do komory.

Ako je známe, pri horení prebiehajú oxidačné procesy, jedným z hlavných účastníkov ktorých – kyslík, obsiahnutý vo vzduchu. Ak je kyslíka málo, reakcia sa spomaľuje a drevo horí pomaly, v skutočnosti za takýchto podmienok len tlie. Pritom sa uvoľňuje určité množstvo tepelnej energie, popol a horľavý plyn.

Proces pyrolýzy tým nekončí. Získaný pri spaľovaní primárneho paliva plyn sa mieša so vzduchovými masami a tiež horí. Výsledkom je, že sa uvoľňuje podstatne viac tepelnej energie ako pri práci štandardných tepelných generátorov.

Preto pyrolýzne kotly vykazujú veľmi slušnú účinnosť v porovnaní so svojimi čisto kotlami na tuhé palivo, a tiež často poskytujú možnosť výrazne ušetriť na kúrení.

Výhoda vykurovacej techniky tohto typu spočíva v tom, že princíp jej práce a konštrukcie je relatívne jednoduchý. Množstvo vzduchu vstupujúceho do spaľovacích komôr sa reguluje bežnou mechanickou klapkou. Jednoduchá konštrukcia zabezpečuje spoľahlivosť zariadenia, poruchy pri pyrolýznych kotloch – nie sú častým javom.

Táto schéma názorne demonštruje všetky fázy procesu pyrolýzneho horenia. Teplota vnútri zariadenia môže dosiahnuť 1200 °C (+)

Ďalšie „plus“ pyrolýznych kotlov – dlhé obdobie horenia. Úplné naplnenie zariadenia palivom umožňuje nezasahovať do procesu počas niekoľkých hodín, niekedy aj viac ako deň, t.j. nie je potrebné neustále prikladať drevo do ohniska, ako je to pri otvorenom horení.

Samozrejme, to neznamená, že pyrolýzny kotol možno nechať bez dozoru. Rovnako ako pri inej vykurovacej technike, aj tu existujú prísne pravidlá bezpečnosti práce.

Stojí za to pamätať, že pyrolýzny kotol nie je všežravý – vlhkosť paliva by mala byť nízka. Inak časť vzácnej tepelnej energie odíde nie na ohrev nosiča tepla, ale na sušenie paliva.

Pyrolýzne kotly, najmä tie vyrobené z liatiny, majú značnú fyzickú hmotnosť, preto sú vždy k dispozícii len v stojacích modeloch

Pri realizácii pyrolýzneho horenia palivo horí takmer úplne, čistiť zariadenie bude potrebné oveľa menej často ako pri prevádzke tradičného kotla na tuhé palivo. Jemný popol získaný po čistení sa používa ako hnojivo. Horenie paliva v takých kotloch prebieha v smere zhora nadol.

Preto sú možnosti prirodzenej cirkulácie vzduchu v ohnisku výrazne obmedzené. Použitie núteného vháňania vzduchu pomocou ventilátora výrazne zlepšuje účinnosť zariadenia, ale zároveň robí kotol závislým od energie, pretože na činnosť ventilátora je potrebná elektrická energia.

Konštrukcia a činnosť pyrolýzneho kotla

Ohnisko pyrolýzneho kotla je rozdelené na dve oddelenia. V prvom horia drevo, v druhom prebieha sekundárne spaľovanie zmesi pyrolýznych plynov a vzduchu. Prvú komoru od druhej oddeľuje roštová mriežka, na ktorú sa ukladá palivo.

Vzduch sa zvyčajne vháňa nútene pomocou malého ventilátora. Hoci v malých modeloch sa niekedy na vytvorenie ťahu používa dymosavka.

Na tejto schéme je zobrazené zariadenie pyrolýzneho kotla so spodným horením. Drevo pomaly horí pri malom množstve kyslíka a uvoľňuje horľavý plyn (+)

Prítomnosť núteného vetrania možno považovať za hlavný rozdiel medzi pyrolýznym kotlom a klasickým modelom na tuhé palivo. Teleso zariadenia pozostáva z dvoch častí vložených do seba. Priestor medzi stenami sa vyplňuje teplonosným médiom, ktorého úlohu tradične plní voda.

Najprv sa do prvého oddelenia ohniska pyrolýzneho kotla naloží palivo, potom sa zapne ventilátor a palivo sa zapáli. Vzniknuté horľavé plyny sa presúvajú do druhého oddelenia, miešajú sa so vzduchom a horia.

Teplota horenia môže dosahovať 1200°C. Voda, ktorá je vo vonkajšom výmenníku tepla, sa ohrieva a cirkuluje v systéme vykurovania domu. Zvyšky produktov spaľovania sa odvádzajú cez dymovod.

Výčitkou zariadeniam, pri ktorých práci sa využíva pyrolýzny princíp horenia, možno dať pomerne vysokú cenu. Bežný kotol na tuhé palivo stojí oveľa menej. Ale v kotloch s dlhodobým horením drevo vyhorí takmer úplne, čo sa o klasickom kotli povedať nedá.

Na drevo pre pyrolýzny kotol sú kladené určité požiadavky na veľkosť a vlhkosť. Podrobné informácie možno nájsť v návode výrobcu.

Pri výbere pyrolýzneho kotla treba pamätať na to, že lacné modely s malým výkonom sú zvyčajne určené len na drevo. Drahé modifikácie dokážu pracovať s rôznymi druhmi paliva.

Navyše palivo do zariadenia bude potrebné vkladať na maximum, zníženie zaťaženia vedie k zvýšenej tvorbe popola a sadzí a tiež negatívne ovplyvňuje činnosť agregátu ako celku.

Kotly s vrchným spaľovaním

Jednou z možností pyrolýzneho zariadenia – kotol s horným horením. Princíp činnosti týchto dvoch agregátov je veľmi podobný.

Rovnako sa do ohniska nakladá veľké množstvo tuhého paliva s nízkou vlhkosťou, vzduch je nútený vháňaný a zabezpečuje sa tlenie paliva pri zníženom množstve kyslíka. Klapka, ktorá reguluje prietok kyslíka, sa nastaví do potrebnej polohy.

Schéma zariadenia kotla s horným spaľovaním. Ohnisko takéhoto kotla má slepé dno, čiastočky produktov spaľovania sa odstraňujú cez dymovod (+)

Ale kotly s dlhodobým spaľovaním nemajú ani popolník, ani rošt. Dno predstavuje slepú kovovú dosku. Takéto kotly sú usporiadané tak, aby drevo zhorelo úplne a zvyšné malé množstvo popola v ohnisku bolo vyfúkané vzduchom.

Takéto zariadenia sa vyznačujú vysokou účinnosťou a tiež pracujú pri teplotách nad 1000 °C.

Hlavnou vlastnosťou takýchto zariadení – je, že naozaj zabezpečujú dlhú dobu prevádzky pri plnom zaťažení. Palivová komora v takýchto zariadeniach je zvyčajne vyhotovená v tvare valca.

Do nej sa zhora nakladá palivo, a zhora, v strede, je vháňaný vzduch potrebný na spaľovanie.

V kotloch s horným spaľovaním je zariadenie na vháňanie vzduchu – pohyblivý prvok, ktorý klesá dole, ako drevo prehorieva.

Takto sa uskutočňuje pomalé tlenie hornej vrstvy paliva. Palivo postupne zhorieva, jeho hladina v ohnisku klesá. Súčasne sa mení aj poloha zariadenia na prívod vzduchu do ohniska, tento prvok je v takýchto modeloch pohyblivý a prakticky leží na hornej vrstve dreva.

Druhá etapa spaľovania prebieha v hornej časti ohniska, ktorá je oddelená od spodného oddelenia hrubým kovovým diskom. Horúce pyrolýzne plyny vzniknuté v dôsledku spaľovania paliva dole sa rozpínajú a presúvajú nahor.

Tu sa miešajú so vzduchom a zhorajú, čím dodatočne odovzdávajú výmenníku tepla solidnú porciu tepelnej energie.

Nosník, ktorý drží disk rozdeľujúci spaľovaciu komoru na dve časti, ako aj samotný disk, sú počas prevádzky kotla s horným spaľovaním neustále vystavené vysokým teplotám. Časom tieto prvky zhorajú, a preto ich bude potrebné pravidelne vymieňať.

Na výstupe z druhej časti palivovej komory je zvyčajne nainštalovaný regulátor ťahu. Je to automatický prístroj, ktorý zisťuje teplotu teplonosnej látky a v závislosti od získaných údajov reguluje intenzitu pohybu horľavého plynu. Chráni zariadenie pred možným prehriatím.

Stojí za zmienku, že vonkajší výmenník tepla v takýchto kotloch reaguje na zmenu rýchlosti cirkulácie kvapaliny vo výmenníku, t.j. na kolísanie teploty. Na povrchu zariadenia sa okamžite vytvorí vrstva kondenzátu, ktorá spôsobuje koróziu, najmä pokiaľ ide o oceľové kotly.

Je vhodnejšie brať zariadenie z liatiny, ktoré oveľa lepšie odoláva takémuto pôsobeniu.

Hoci palivo v pyrolýznych kotloch s dlhým horením by malo zhorieť bez zvyšku, v praxi to tak nie je vždy. Niekedy sa popol speká a vytvára častice, ktoré je ťažké odstrániť prúdom vzduchu.

Ak sa v ohnisku nahromadí veľké množstvo takýchto zvyškov, môže dôjsť k výraznému zníženiu tepelného výkonu agregátu. Preto by sa mal kotol s horným horením pravidelne čistiť.

Zvláštnosťou zariadení tohto typu je, že počas horenia paliva je možné ho prikladať bez čakania na vyhorenie celej dávky. To je výhodné, keď je potrebné zbaviť sa horľavého domového odpadu.

Existujú aj varianty kotlov s horným horením, ktoré pracujú nielen na drevené palivo, ale aj na uhlie. Zložité jednotky automatického riadenia v pyrolýznych kotloch tohto typu chýbajú, preto sú závažné poruchy veľmi zriedkavé.

Konštrukcia kotla s horným horením umožňuje naplniť ohnisko len čiastočne, ak je to potrebné. V tomto prípade však nemusí byť jednoduché zapáliť vrchnú vrstvu paliva. Samotné palivo musí byť suché, drevo z otvorenej hromady na taký kotol nie je vhodné.

Palivo veľkých frakcií by sa tiež nemalo používať pre tento typ techniky, t.j. drevo bude potrebné určite nasekať na malé kusy.

Osobitosti prevádzky splynovacích kotlov

Účinnosť práce pyrolýzneho kotla do značnej miery závisí od typu a kvality paliva. Technicky je možné do ohniska vložiť nielen drevo, ale aj uhlie a dokonca rašelinu, väčšina moderných modelov kotlov je navrhnutá na používanie niekoľkých druhov paliva.

Drevo zhorie približne za 5-6 hodín v závislosti od druhu. Čím tvrdšie drevo, tým dlhšie horí.

Moderné modely pyrolýznych kotlov môžu pracovať na rôznych druhoch dreveného paliva: dreve, briketách, peletách, uhlí, rašeline atď.

Približne desať hodín trvá spálenie čierneho uhlia a rovnaké množstvo hnedého uhlia bude tlieť osem hodín. V praxi pyrolýzna technika vykazuje najvyšší tepelný výkon pri plnení suchým drevom. Za optimálne sa považuje drevo s vlhkosťou najviac 20% a dĺžkou približne 45-65 cm.

Ak nie je prístup k takémuto palivu, možno použiť uhlie alebo iné organické palivo: špeciálne brikety z pilín a pelety z dreva, odpady vznikajúce pri spracovaní dreva, rašelinu, materiály s celulózou atď.

Pred začatím prevádzky kotla je potrebné pozorne preštudovať odporúčania výrobcu zariadenia v súvislosti s palivom.

V kotloch na pyrolýzne spaľovanie je prívod vzduchu regulovaný bežnými mechanickými uzávermi. Absencia zložitej elektroniky zaisťuje vysokú odolnosť voči poruchám zariadenia.

Príliš vlhké palivo v takýchto zariadeniach je neprípustné. Pri jeho spaľovaní v ohnisku vznikajú dodatočné vodné pary, ktoré prispievajú k tvorbe takých vedľajších produktov, ako je decht a sadze.

Steny kotla sa znečisťujú, tepelný výkon klesá, časom môže kotol dokonca prestať pracovať a vyhasnúť.

Ak sa pre kotol na pyrolýzne spaľovanie použije drevo s príliš vysokou vlhkosťou, vnútri zariadenia vzniknú podmienky na tvorbu dechtu, ktorý zhorší tepelný výkon zariadenia a môže viesť k poruchám.

Ak je v ohnisku naložené suché palivo a kotol je správne nastavený, pyrolýzny plyn získaný v dôsledku činnosti zariadenia bude dávať plameň žlto-bielej farby. Takéto spaľovanie je sprevádzané zanedbateľným uvoľňovaním vedľajších produktov spaľovania paliva.

Ak je farba plameňa iná, má zmysel skontrolovať kvalitu paliva, ako aj nastavenia zariadenia.

Pyrolýzne plyny zmiešané so vzduchom horia rovnomerným žlto-bielym plameňom. Ak sa farba plameňa zmenila, možno je potrebné skontrolovať nastavenia kotla alebo kvalitu paliva.

Na rozdiel od bežných zariadení na tuhé palivo, pred naložením dreva do pyrolýznych kotlov na tuhé palivo je potrebné ohnisko predhriať.

Na to sa vykonávajú nasledujúce kroky:

1. Na dno ohniska sa naloží jemná suchá podpáľka (papier, triesky a pod.)
2. Zapáli sa pomocou fakle z podobných materiálov.
3. Zatvorí sa dvierko spaľovacej komory.
4. Dvierko plniacej komory sa nechá mierne pootvorené.
5. Pridávajú sa dávky podpáľky podľa toho, ako sa spaľuje.
6. Proces sa opakuje, kým sa na dne nevytvorí vrstva tlejúceho uhlia.

V tomto okamihu už je ohnisko predhriate približne na 500 – 800 °C, čím sa vytvárajú podmienky na naloženie hlavného paliva. Na podpálenie podpáľky by sa nemal používať benzín, petrolej ani žiadne iné podobné kvapalné látky. Pred predhriatím ohniska kotla s dlhodobým spaľovaním je potrebné uistiť sa, že zariadenie je pripravené na prevádzku.

Charakteristickou črtou kotlov na pyrolýzne spaľovanie – malé množstvo popola a prachu, čo uľahčuje proces čistenia zariadenia a jeho údržby.

Na to sa kontroluje prítomnosť ťahu, tesnosť dvierok, funkčnosť uzavieracích mechanizmov a regulačného zariadenia, prítomnosť teplonosnej kvapaliny vo vykurovacom systéme a pod.

Potom je potrebné zapnúť termoregulátor, aby ste sa uistili, že na zariadenie prichádza napätie. Potom otvorte klapku priameho ťahu a vetrajte kotol počas 5-10 minút.

Prehľad populárnych modelov

Je potrebné si uvedomiť, že akýkoľvek pyrolytický kotol – je pomerne ťažký agregát, ktorý nie je určený na zavesenie na stenu. Takéto zariadenia možno použiť ako na vykurovanie malého domu, tak aj na priestranné chaty. Rovnako ako ostatné vykurovacie agregáty, kotly s dlhým spaľovaním sa líšia výkonom.

Pri výbere pyrolytického kotla by ste sa mali orientovať na ukazovatele, ako je tepelný výkon zariadenia, rozmery plniacej komory, prítomnosť druhého okruhu atď.

Na tento ukazovateľ sa zvyčajne orientujú kupujúci.

Medzi populárne modely takejto techniky treba spomenúť:

• Atmos (Ukrajina) – sú zastúpené zariadeniami, ktoré môžu pracovať na dreve aj na uhlí, výkon sa pohybuje v rozmedzí od 14 do 75 kilowattov.
• Attack (Slovensko) – dokážu zvládnuť vykurovanie plôch až do 950 m², niektoré modely sú schopné pokračovať v práci aj pri výpadkoch elektrickej energie.
• Bosch (Nemecko) – vysoko kvalitné produkty známej značky, výkon sa pohybuje v rozmedzí 21-38 kilowattov.
• Buderus (Nemecko) je zastúpený radmi Elektromet a Logano, prvý je v Európe dobre známy ako klasická verzia pyrolytického kotla, druhý – modernejšie verzie určené pre súkromné domy.
• Gefest (Ukrajina) – vysoko výkonné zariadenia s účinnosťou až 95%.
• KT-2E (Rusko) je špeciálne navrhnutý pre veľké obytné priestory, výkon agregátu je 95 kilowattov.
• Opop (Česko) – pomerne lacné kotly, spoľahlivé a trvácne, výkon 25-45 kilowattov.
• Stropuva (výroba Litva alebo Ukrajina) s výkonom od siedmich kilowattov celkom postačia pre malý dom, ale v modelovom rade sú zastúpené aj výkonnejšie zariadenia.
• Viessmann (Nemecko) – ideálna voľba pre súkromné domácnosti, výkon začína od 12 kilowattov, použitie moderných technológií umožňuje šetriť palivo.
• “Buran” (Ukrajina) s výkonom do 40 kilowattov je ďalšia populárna možnosť pre majiteľov veľkých chát.
• “Logika” (Poľsko) vysoko výkonné zariadenia na 20 kilowattov s ľahkosťou vykurujú miestnosti s plochou až 2 tisíc m², je to skôr kotol pre priemyselné potreby: vykurovanie dielní, kancelárií, skleníkov atď.

Pri výbere pyrolytického kotla pre súkromný dom by ste mali venovať pozornosť modelom s dvoma okruhmi, aby ste nielen vykurovali obydlie, ale aj zabezpečili jeho autonómne zásobovanie teplou vodou.

Teplovýmenník pre ohrev teplej vody môže byť akumulačného alebo prietokového typu. Pre druhú možnosť sa používajú modely kotlov so zvýšeným tepelným výkonom.

Ak chcete ušetriť peniaze, môžete skúsiť vyrobiť pyrolýzny kotol svojpomocne. Technológia jeho montáže je opísaná v tomto článku.

Závery a užitočné video k téme

Na tomto videu je názorne zobrazený princíp činnosti pyrolýzneho kotla:

Podrobný prehľad činnosti kotla s horným spaľovaním si môžete pozrieť tu:

Pyrolýzne kotly nie sú lacné, ale plne opodstatňujú prostriedky vložené do ich kúpy. Pri správnej inštalácii a údržbe takéto zariadenia zabezpečia domu stabilné a lacné teplo.

Hľadáte pyrolýzny kotol na vykurovanie domu? Alebo máte skúsenosti s prevádzkou takýchto zariadení? Zanechajte, prosím, komentáre k článku a podeľte sa o dojmy z používania pyrolýznych kotlov. Formulár spätnej väzby sa nachádza v dolnom bloku.