Buona fonte di riscaldamento: schema e principio di funzionamento della caldaia a pirolisi

La pirolisi è un metodo di decomposizione di composti organici e inorganici mediante l'azione termica. In parole povere, Le molecole si scompongono in parti più semplici quando vengono riscaldate.

Una caldaia a pirolisi è un dispositivo del tipo caldaie a combustibile solido (più spesso per il riscaldamento dell'acqua) che utilizza il riscaldamento fino a 200–800 °C.

La particolarità è la combustione separata del combustibile stesso e la postcombustione dei gas di scarico e dei prodotti della combustione in una camera separata della caldaia.

Principio di funzionamento: funzionamento di una caldaia a pirolisi

Il principio generale di funzionamento della caldaia è nel riscaldamento ad alta temperatura di combustibile organico in assenza di aria, con conseguente formazione di gas infiammabili.

Entrano nella camera di combustione secondaria e lì, mescolandosi con l'ossigeno, il gas si ossida, liberando una quota aggiuntiva di calore.

Classificazione

Le caldaie hanno differenze dalla posizione delle camere di postcombustione del gas:

• con posizione superiore;
• con una posizione più bassa.

Le caldaie con camera di combustione superiore sono più ingombranti e richiedono più materiale per il montaggio della canna fumaria. Tuttavia, dovranno essere pulite molto meno frequentemente, perché le particelle provenienti dal combustibile bruciato vengono rilasciate. non entrare nella telecamera per i gas di postcombustione.

Nelle caldaie con sezione inferiore, il combustibile si trova nella parte superiore e i gas vengono scaricati nella parte inferiore, dove vengono bruciati. Questa soluzione è comoda, ma richiede la frequente rimozione di piccole particelle di legno dalla camera di utilizzo del gas.

Per dipendenza energetica Le caldaie sono:

• senza usare elettricità: caldaie con tiraggio naturale;
• con tiraggio forzato.

Indipendente dal punto di vista energetico le caldaie implicano l'inserimento di un camino alto nella progettazione (non meno di 5-6 metri) per aumentare la spinta e garantire un vuoto sufficiente nella camera di combustione.

L'efficienza termica di tali caldaie sarà leggermente inferiore a quella delle caldaie a tiraggio forzato.

Dispositivi con flusso d'aria forzato sono equipaggiati uno o due fan, che può funzionare in modalità di iniezione dell'aria o in modalità di estrazione dei gas di scarico.

Alcuni modelli di caldaie utilizzano metodo combinato con la partecipazione di dispositivi di iniezione e aspirazione del gas per aumentare la potenza.

Con il metodo di riscaldamento:

• Acqua riscaldamento: le tubazioni dell'acqua sono collegate allo scambiatore di calore della caldaia, attraverso il quale il fluido di lavoro riscaldato viene distribuito nei vari ambienti.
• Aria Riscaldamento: al posto dell'acqua, viene utilizzata l'aria, che riceve calore attraverso lo stesso scambiatore di calore e lo distribuisce attraverso i condotti dell'aria. L'efficienza è inferiore a quella del metodo ad acqua e viene utilizzata nelle aree di produzione e nei magazzini.

Foto 1. Caldaia a pirolisi con scambiatore di calore, progettata per il riscaldamento dell'acqua, alimentata a legna.

Disegno: vista generale, processo di lavoro

Esistono molte opzioni progettuali per una caldaia a pirolisi. Il modello più semplice, secondo il disegno, è strutturato come segue.

• Camera di combustione caldaia.
• Compartimento di gassificazione.
• Sezione di postcombustione del gas.
• Grattugiare le barre.
• Scambiatore di calore (tubi di ingresso/uscita).
• Conduttura di scarico del gas (camino).
• Fare buchi.
• Sportello per il vano di carico del carburante.

La caldaia può comprendere sensori di temperatura e dispositivi per il monitoraggio e il mantenimento delle normali modalità operative.

E anche hardware caldaia per automatizzare il funzionamento dell'intero complesso termico.

L'essenza di ciò che avviene all'interno della caldaia a pirolisi è caratterizzata dai seguenti processi:

• Un flusso d'aria dall'esterno entra nel vano di gassificazione con il carburante che si trova lì.
• Una certa quantità di ossigeno favorirà il processo di combustione. (fumo senza fiamma). I gas, prodotti della combustione, entrano nella camera di combustione della caldaia attraverso l'ugello e lì vengono ossidati in presenza di ossigeno secondario, che entra con l'aria esterna.
• Una parte dei gas di pirolisi viene ridotta in presenza di carbonio dal combustibile al monossido di carbonio e all'ossido di azoto, consumando parte dell'energia nel processo. La miscela passa alla sezione di postcombustione gas e lì si ossida, restituendo l'energia sottratta.

Foto 2. Disegno di una caldaia a pirolisi a combustione lunga; un dispositivo assemblato secondo questa tecnica è in grado di riscaldare una casa di grandi dimensioni.

• Le miscele di gas che prendono parte alla reazione di pirolisi vengono scaricate all'esterno attraverso il camino., bypassando lo scambiatore di calore della caldaia.

Fasi di temperatura:

• essiccazione, pirolisi del legno — 450 °C;
• combustione di gas di legna e aria secondaria - 560 °C;
• soffiando sulla fiamma e restituendo il calore - 1200 °C;
• rimozione dei prodotti di combustione rimanenti - 160 °C.

Differenze tra il dispositivo e le caldaie convenzionali

Inclusi legna da ardere, bricchette di combustibile speciali (pellet) e scarti generati durante la produzione. Una delle principali differenze tra le caldaie è utilizzo di diversi tipi di combustibile solido, praticamente qualsiasi sostanza che può bruciare.

La durata del processo di combustione del carburante è molto più lunga rispetto a quella delle caldaie convenzionali. Da 8-10 ore in su. Esistono modelli di caldaie con un ampio vano per la legna da ardere, la durata del funzionamento continuo è fino a 24 ore. Ciò significa che la camera di combustione viene rifornita con nuove porzioni di carburante. 1-2 volte al giorno.

Selezione e calcolo all'acquisto: diagramma

Per selezionare la caldaia più adatta per una determinata casa o complesso di locali, si prendono in considerazione i seguenti aspetti:

• Numero di piani dell'edificio. Più ce ne sono, più difficile sarà spostare la sostanza di lavoro (liquida o gas) attraverso le condutture.
• Definizione del tipo di apparecchiaturaLe caldaie di diverse tipologie hanno un'efficienza diversa. Prima dell'acquisto, è consigliabile leggere la documentazione per determinare l'area di riscaldamento prevista dal prodotto.

Foto 3. Schema del principio di funzionamento di una caldaia a pirolisi per una casa di campagna dotata di camino.

• Parametri di potenza della pompa di circolazione, la possibilità di una sua modernizzazione o sostituzione per migliorarne le caratteristiche prestazionali.
• Tipo di camino e la sua capacità di far passare liberamente i gas di scarico dalla caldaia all'atmosfera. Una progettazione sicura implica una rapida rimozione della miscela di gas al 100% del volume.
• Determinazione dell'area totale locali riscaldati. È consentito un errore: 2–3 mq.
• Grado di isolamento termico dei locali. Una casa in mattoni accuratamente isolata disperderà il calore più lentamente di un garage in metallo o di un magazzino "freddo", il che significa che sarà necessaria meno energia per mantenere una temperatura dell'aria confortevole.
• La regione in cui si trovano i locali. Per i territori meridionali basterà una semplice caldaia a pirolisi, per quelli settentrionali una più potente, preferibilmente con una riserva.

Video utile

Il video spiega come realizzare autonomamente una caldaia a pirolisi per riscaldare una stanza.

Vantaggi e svantaggi

Pro:

• Efficienza 85–90%.
• La pirolisi consente di spremere massima energia sprigionata da un materiale solido durante la combustione.
• Economia, ottenuto grazie all'ausilio di una ventola con velocità regolabile, che a sua volta consente di variare la potenza della caldaia a seconda delle esigenze.
• Il combustibile in una caldaia a pirolisi brucia molto più a lungo, rispetto alle caldaie tradizionali, pertanto è necessario riscaldarle e pulirle meno frequentemente.

Contro:

• Costo elevato Le attrezzature di fabbrica ne limitano l'uso nelle abitazioni private. Il prezzo di una caldaia del genere 2-3 volte superiore, del solito.
• Lungo periodo di ammortamento.
• La necessità di utilizzare combustibile secco. Contenuto di umidità consigliato dei materiali in legno - fino al 15–20%. In caso contrario, il funzionamento non sarà stabile e l'efficienza di riscaldamento diminuirà. La caldaia potrebbe non funzionare con legna umida.
• Se si utilizza legno che produce molta resina (abete rosso, pino), allora i vani e le resistenze del forno si sporcano rapidamente e sorgono difficoltà nella loro pulizia.
• La cenere può fuoriuscire dal camino.
• Dipendenza dalla fornitura di energia elettrica. La mancanza o le frequenti interruzioni della fornitura di energia elettrica non consentono l'installazione della caldaia in zone remote.