Nguồn nhiệt tốt: bản vẽ nồi hơi nhiệt phân và nguyên lý hoạt động

Nhiệt phân là phương pháp phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ bằng tác động nhiệt. Nói một cách đơn giản, Các phân tử bị phân hủy thành những phần đơn giản hơn khi bị đun nóng.

Lò nhiệt phân là một thiết bị thuộc loại lò đốt nhiên liệu rắn (thường dùng để đun nước) sử dụng nhiệt lên đến 200–800 °C.

Điểm đặc biệt là quá trình đốt cháy riêng biệt của nhiên liệu và quá trình đốt cháy tiếp các khí và sản phẩm cháy đi kèm trong một buồng riêng của lò hơi.

Nguyên lý hoạt động: hoạt động của nồi hơi nhiệt phân

Nguyên lý hoạt động chung của nồi hơi là trong quá trình đun nóng nhiên liệu hữu cơ ở nhiệt độ cao do thiếu không khí, dẫn đến hình thành các khí dễ cháy.

Chúng đi vào buồng đốt thứ cấp và ở đó, trộn lẫn với oxy, khí bị oxy hóa, giải phóng thêm một phần nhiệt.

Phân loại

Các nồi hơi có sự khác biệt theo vị trí của buồng đốt khí tăng cường:

• có vị trí đắc địa;
• có vị trí thấp hơn.

Các nồi hơi có buồng trên cồng kềnh hơn, cần nhiều vật liệu hơn để lắp ráp ống khói. Nhưng chúng sẽ phải được vệ sinh ít thường xuyên hơn, vì các hạt từ nhiên liệu bị đốt cháy đừng vào máy ảnh cho khí đốt sau.

Trong nồi hơi có phần dưới, nhiên liệu nằm ở phần trên, và khí được thải ra phần dưới, nơi chúng cháy hết. Điều này rất tiện lợi, nhưng bạn sẽ phải thường xuyên loại bỏ các hạt gỗ nhỏ khỏi buồng sử dụng khí.

Theo sự phụ thuộc năng lượng Lò hơi là:

• không sử dụng điện: nồi hơi với luồng gió tự nhiên;
• với bản nháp bắt buộc.

Năng lượng độc lập lò hơi ngụ ý việc bao gồm một ống khói cao trong thiết kế (không ít hơn 5-6 mét) để tăng lực đẩy và đảm bảo đủ chân không trong khoang đốt.

Hiệu suất sưởi ấm của các nồi hơi này sẽ thấp hơn một chút so với nồi hơi có luồng gió cưỡng bức.

Thiết bị với luồng không khí cưỡng bức được trang bị một hoặc hai người hâm mộ, có thể hoạt động ở chế độ phun khí hoặc chế độ hút khí thải.

Một số mô hình nồi hơi sử dụng phương pháp kết hợp với sự tham gia của các thiết bị phun khí và hút khí để tăng công suất.

Theo phương pháp gia nhiệt:

• Nước sưởi ấm - đường ống nước được kết nối với bộ trao đổi nhiệt của lò hơi, qua đó chất lỏng làm việc được đun nóng được phân phối đến các phòng khác nhau.
• Không khí sưởi ấm - thay vì nước, không khí được sử dụng, nhận nhiệt qua cùng một bộ trao đổi nhiệt và phân phối qua các ống dẫn khí. Hiệu quả thấp hơn phương pháp nước, được sử dụng trong các khu vực sản xuất, kho bãi.

Ảnh 1. Lò nhiệt phân có bộ trao đổi nhiệt, được thiết kế để đun nước, chạy bằng gỗ.

Bản vẽ: tổng quan, quy trình làm việc

Có nhiều lựa chọn thiết kế cho nồi hơi nhiệt phân. Kiểu đơn giản nhất theo bản vẽ được sắp xếp như sau.

• Buồng đốt nồi hơi.
• Khoang khí hóa.
• Bộ phận đốt khí phụ.
• Thanh sắt.
• Bộ trao đổi nhiệt (ống dẫn vào/ra).
• Đường ống xả khí (ống khói).
• Thổi lỗ.
• Cửa vào khoang chứa nhiên liệu.

Lò hơi có thể bao gồm cảm biến nhiệt độ và các thiết bị để theo dõi và duy trì chế độ hoạt động bình thường.

Và cũng thế phần cứng lò hơi để tự động hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống sưởi ấm.

Bản chất của những gì xảy ra bên trong lò nhiệt phân được đặc trưng bởi các quá trình sau:

• Một luồng không khí từ bên ngoài đi vào khoang khí hóa với nhiên liệu nằm ở đó.
• Một lượng oxy sẽ hỗ trợ quá trình đốt cháy. (âm ỉ). Các khí là sản phẩm của quá trình đốt cháy đi vào buồng đốt của lò hơi thông qua vòi phun và bị oxy hóa tại đó với sự có mặt của oxy thứ cấp đi vào cùng với không khí từ bên ngoài.
• Một phần khí nhiệt phân bị khử khi có mặt cacbon từ nhiên liệu thành carbon monoxide và nitơ oxit, tiêu thụ một phần năng lượng trong quá trình này. Hỗn hợp đi qua đến phần đốt sau khí và oxy hóa tại đó, trả lại năng lượng đã lấy đi.

Ảnh 2. Bản vẽ nồi hơi nhiệt phân đốt lâu; thiết bị lắp ráp theo nồi hơi này có thể sưởi ấm cho một ngôi nhà lớn.

• Hỗn hợp khí tham gia phản ứng nhiệt phân được thải ra bên ngoài qua ống khói., bỏ qua bộ trao đổi nhiệt của nồi hơi.

Các giai đoạn nhiệt độ:

• sấy khô, nhiệt phân gỗ — 450 °C;
• sự đốt cháy khí gỗ và không khí thứ cấp - 560 °C;
• thổi ngọn lửa và trả lại nhiệt - 1200 °C;
• loại bỏ các sản phẩm cháy còn lại - 160 °C.

Sự khác biệt giữa thiết bị và nồi hơi thông thường

Bao gồm gỗ (củi), than củi đặc biệt (viên nén) và chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất. Một trong những khác biệt chính giữa các nồi hơi là sử dụng các loại nhiên liệu rắn khác nhau, hầu như bất kỳ chất nào có thể cháy.

Thời gian đốt cháy nhiên liệu dài hơn nhiều so với lò hơi thông thường. Từ 8-10 giờ trở lên. Có những mẫu lò hơi có ngăn chứa củi lớn, thời gian hoạt động liên tục là lên đến 24 giờ. Điều này có nghĩa là buồng đốt được bổ sung thêm nhiên liệu mới. 1-2 lần/ngày.

Lựa chọn và tính toán khi mua hàng: sơ đồ

Để lựa chọn nồi hơi phù hợp nhất cho một ngôi nhà hoặc khu phức hợp cơ sở cụ thể, cần cân nhắc những yếu tố sau:

• Số tầng của tòa nhà. Càng có nhiều ống thì việc di chuyển chất làm việc (chất lỏng hoặc khí) qua đường ống càng khó khăn.
• Xác định loại thiết bị, nồi hơi có thiết kế khác nhau hoạt động với hiệu suất khác nhau. Trước khi mua, bạn nên đọc tài liệu để xác định khu vực sản phẩm được thiết kế để sưởi ấm.

Ảnh 3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của lò nhiệt phân cho nhà ở nông thôn có trang bị ống khói.

• Thông số công suất bơm tuần hoàn, khả năng hiện đại hóa hoặc thay thế để cải thiện hiệu suất hoạt động của nó.
• Loại ống khói và khả năng tự do đưa khí thải từ lò hơi vào khí quyển. Thiết kế an toàn ngụ ý nhanh chóng loại bỏ hỗn hợp khí ở thể tích 100%.
• Xác định tổng diện tích cơ sở được sưởi ấm. Có thể có lỗi ở đây: 2–3 m2
• Mức độ cách nhiệt của cơ sở. Một ngôi nhà gạch cách nhiệt cẩn thận sẽ mất nhiệt chậm hơn so với gara kim loại hoặc nhà kho “lạnh”, điều đó có nghĩa là sẽ cần ít năng lượng hơn để duy trì nhiệt độ không khí dễ chịu.
• Khu vực nơi cơ sở tọa lạc. Đối với các vùng lãnh thổ phía nam, một lò nhiệt phân đơn giản là đủ, còn đối với các vùng lãnh thổ phía bắc - một lò mạnh hơn, tốt nhất là có dự trữ.

Video hữu ích

Video hướng dẫn cách bạn có thể tự chế tạo nồi hơi nhiệt phân để sưởi ấm một căn phòng.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

• Hiệu suất 85–90%.
• Nhiệt phân giúp có thể ép ra năng lượng tối đa từ vật liệu rắn trong quá trình đốt cháy.
• Kinh tế, đạt được nhờ sự trợ giúp của quạt có tốc độ có thể điều chỉnh, giúp thay đổi công suất lò hơi khi cần thiết.
• Nhiên liệu trong lò nhiệt phân cháy lâu hơn nhiều, so với nồi hơi thông thường, do đó, cần phải đun nóng và vệ sinh ít thường xuyên hơn.

Nhược điểm:

• Chi phí cao thiết bị nhà máy hạn chế việc sử dụng trong hộ gia đình tư nhân. Giá của một nồi hơi như vậy Cao hơn 2-3 lần, hơn bình thường.
• Thời gian hoàn vốn dài.
• Nhu cầu sử dụng nhiên liệu khô. Độ ẩm khuyến nghị của vật liệu gỗ - lên đến 15–20%. Nếu không, sẽ không có hoạt động ổn định, hiệu suất sưởi ấm sẽ giảm. Lò hơi có thể không hoạt động trên củi ẩm.
• Nếu bạn sử dụng gỗ tạo ra nhiều nhựa (vân sam, thông), thì các ngăn lò và các bộ phận của lò nhanh chóng bị bẩn và gặp khó khăn trong việc vệ sinh chúng.
• Tro có thể được thải ra qua ống khói.
• Sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện. Việc thiếu hoặc thường xuyên mất điện sẽ không cho phép lắp đặt lò hơi ở những vùng xa xôi.