Boa fonte de aquecimento: desenho e princípio de funcionamento da caldeira de pirólise

A pirólise é um método de decomposição de compostos orgânicos e inorgânicos por meio da ação térmica. Simplificando, As moléculas se decompõem em partes mais simples quando aquecidas.

Uma caldeira de pirólise é um dispositivo do tipo de caldeiras de combustível sólido (na maioria das vezes para aquecimento de água) que utiliza aquecimento até 200–800 °C.

A característica especial é a combustão separada do próprio combustível e a pós-combustão dos gases e produtos de combustão correspondentes em uma câmara separada da caldeira.

Princípio de funcionamento: operação de uma caldeira de pirólise

O princípio geral de funcionamento da caldeira é no aquecimento de alta temperatura de combustível orgânico com falta de ar, resultando na formação de gases inflamáveis.

Eles entram na câmara de combustão secundária e ali, misturados com o oxigênio, o gás é oxidado, liberando uma porção adicional de calor.

Classificação

As caldeiras têm diferenças pela localização das câmaras de pós-combustão de gás:

• com localização privilegiada;
• com uma localização mais baixa.

Caldeiras com câmara superior são mais volumosas, sendo necessário mais material para montar a chaminé. Mas precisarão ser limpas com muito menos frequência, pois partículas de combustível queimado não entre na câmera para gases de pós-combustão.

Em caldeiras com seção inferior, o combustível fica localizado na parte superior e os gases são descarregados na parte inferior, onde são queimados. Isso é conveniente, mas você terá que remover frequentemente pequenas partículas de madeira da câmara de utilização de gás.

Por dependência energética As caldeiras são:

• sem usar eletricidade: caldeiras com tiragem natural;
• com tiragem forçada.

Independente de energia caldeiras implicam a inclusão de uma chaminé alta no projeto (não menos que 5-6 metros) para aumentar o empuxo e garantir vácuo suficiente no compartimento de combustão.

A eficiência de aquecimento dessas caldeiras será um pouco menor do que a das caldeiras com tiragem forçada.

Dispositivos com fluxo de ar forçado estão equipados um ou dois fãs, que pode operar no modo de injeção de ar ou no modo de extração de gases de escape.

Alguns modelos de caldeiras utilizam método combinado com a participação de dispositivos de injeção e sucção de gás para aumentar a potência.

Por método de aquecimento:

• Água aquecimento - tubulações de água são conectadas ao trocador de calor da caldeira, através do qual o fluido de trabalho aquecido é distribuído para vários cômodos.
• Ar Aquecimento - em vez de água, utiliza-se ar, que recebe calor pelo mesmo trocador de calor e o distribui por dutos de ar. A eficiência é menor que a do método aquoso e é utilizado em áreas de produção e armazéns.

Foto 1. Caldeira de pirólise com trocador de calor, projetada para aquecimento de água, funciona com lenha.

Desenho: vista geral, processo de trabalho

Existem muitas opções de projeto para uma caldeira de pirólise. O tipo mais simples, de acordo com o desenho, é organizado da seguinte forma.

• Câmara de combustão caldeira.
• Compartimento de gaseificação.
• Seção de pós-combustão de gás.
• Barras de grelha.
• Permutador de calor (tubos de entrada/saída).
• Gasoduto de exaustão (chaminé).
• Abrindo buracos.
• Porta para o compartimento de carga de combustível.

A caldeira pode incluir sensores de temperatura e dispositivos para monitorar e manter modos operacionais normais.

E também ferragens caldeira para automatizar o funcionamento de todo o complexo de aquecimento.

A essência do que acontece dentro da caldeira de pirólise é caracterizada pelos seguintes processos:

• Um fluxo de ar de fora entra no compartimento de gaseificação com o combustível localizado lá.
• Um pouco de oxigênio auxiliará no processo de combustão. (combustão lenta). Os gases, que são produtos da combustão, entram na câmara de combustão da caldeira através do bico e são oxidados ali na presença de oxigênio secundário, que entra com o ar externo.
• Parte dos gases de pirólise é reduzida na presença de carbono do combustível ao monóxido de carbono e ao óxido de nitrogênio, consumindo parte da energia no processo. A mistura passa para a seção de pós-combustão gases e oxida ali, devolvendo a energia que ele tirou.

Foto 2. Desenho de uma caldeira de pirólise de longa queima; um dispositivo montado de acordo com ela pode aquecer uma casa grande.

• As misturas gasosas que participam da reação de pirólise são descarregadas para o exterior através da chaminé., ignorando o trocador de calor da caldeira.

Fases de temperatura:

• secagem, pirólise de madeira — 450 °C;
• combustão de gás de madeira e ar secundário - 560 °C;
• soprando a chama e devolvendo o calor - 1200 °C;
• remoção dos produtos de combustão restantes - 160 °C.

Diferenças entre o dispositivo e as caldeiras convencionais

Incluindo madeira (lenha), briquetes de combustível especial (pellets) e resíduos gerados na produção. Uma das principais diferenças entre as caldeiras é uso de diferentes tipos de combustível sólido, praticamente qualquer substância que possa queimar.

A duração do processo de combustão do combustível é muito maior do que a das caldeiras convencionais. De 8 a 10 horas ou mais. Existem modelos de caldeiras com grande compartimento para lenha, a duração do funcionamento contínuo é até 24 horas. Isso significa que a câmara de combustão é reabastecida com novas porções de combustível. 1-2 vezes ao dia.

Seleção e cálculo na compra: diagrama

Para selecionar uma caldeira mais adequada para uma determinada casa ou complexo de instalações, são utilizadas as seguintes considerações:

• Número de andares do edifício. Quanto mais deles houver, mais difícil será mover a substância de trabalho (líquido ou gás) através dos dutos.
• Definindo o tipo de equipamentoCaldeiras de diferentes designs operam com eficiências diferentes. Antes de comprar, você deve ler a documentação para determinar qual área o produto foi projetado para aquecer.

Foto 3. Esquema do princípio de funcionamento de uma caldeira de pirólise para uma casa de campo equipada com chaminé.

• Parâmetros de potência da bomba de circulação, a possibilidade de sua modernização ou substituição para melhorar suas propriedades de desempenho.
• Tipo de chaminé e sua capacidade de passar livremente os gases de exaustão da caldeira para a atmosfera. Um projeto seguro implica uma rápida remoção da mistura gasosa em 100% do volume.
• Determinando a área total instalações aquecidas. Um erro é permitido aqui: 2–3 m²
• Grau de isolamento térmico das instalações. Uma casa de tijolos cuidadosamente isolada perderá calor mais lentamente do que uma garagem de metal ou um armazém “frio”, o que significa que será necessária menos energia para manter uma temperatura do ar confortável.
• A região em que as instalações estão localizadas. Para territórios do sul, uma caldeira de pirólise simples será suficiente, para territórios do norte, uma mais potente, de preferência com reserva.

Vídeo útil

O vídeo mostra como você pode fazer uma caldeira de pirólise para aquecer um ambiente.

Vantagens e desvantagens

Prós:

• Eficiência 85–90%.
• A pirólise permite a extrusão energia máxima de um material sólido durante a combustão.
• Economia, conseguido com o auxílio de um ventilador com velocidade regulável, o que, por sua vez, permite alterar a potência da caldeira conforme a necessidade.
• O combustível em uma caldeira de pirólise queima por muito mais tempo, do que em caldeiras convencionais, portanto, é necessário aquecer e limpar com menos frequência.

Contras:

• Alto custo equipamentos de fábrica limitam seu uso em residências privadas. O preço de tal caldeira 2-3 vezes maior, do que o normal.
• Longo período de retorno do investimento.
• A necessidade de usar combustível seco. Teor de umidade recomendado para materiais de madeira - até 15–20%. Caso contrário, não haverá operação estável e a eficiência do aquecimento diminuirá. A caldeira pode não funcionar com lenha úmida.
• Se você usar madeira que produz muita resina (abeto, pinho), então os compartimentos e elementos do forno sujam-se rapidamente e surgem dificuldades com sua limpeza.
• Podem ser liberadas cinzas pela chaminé.
• Dependência do fornecimento de eletricidade. A ausência ou interrupções frequentes no fornecimento de energia elétrica não permitirão que a caldeira seja instalada em regiões remotas.