Caldeiras de aquecimento por pirólise: princípio de funcionamento e tipos de caldeiras para queima longa

Os anos passam, a ciência e a tecnologia avançam, e os combustíveis sólidos ainda estão em demanda. A queima de madeira em um fogão tradicional ou em um fogão a lenha não é muito eficaz, mas a situação foi alterada pelas caldeiras de aquecimento por pirólise - as unidades são caracterizadas por alta eficiência e operação relativamente simples.

Concordo, estes são argumentos bastante significativos ao organizar o aquecimento autônomo. Se você está procurando uma caldeira eficaz para o lar, deve dar uma olhada nas caldeiras de pirólise.

Informaremos quanto tempo as unidades de queima são organizadas e funcionam, quais são as características técnicas e operacionais e também forneceremos uma visão geral dos modelos mais bem classificados de fabricantes nacionais e estrangeiros.

O que é pirólise

A lenha é talvez o primeiro combustível da história humana. Quase todo mundo sabe com que rapidez eles queimam ao ar livre, e que nem tanto calor é liberado. Mas a situação muda cardinalmente se você criar condições diferentes para o processo de combustão.

A chamada combustão de pirólise é realizada em câmaras fechadas. Lá, lenha ou outros combustíveis sólidos de tipo semelhante são carregados: pellets, serragem, resíduos de madeira, etc.

O combustível é inflamado e a quantidade de ar que entra na câmara é reduzida.

Como você sabe, os processos de oxidação ocorrem durante a combustão, sendo um dos principais participantes o oxigênio contido no ar. Se houver pouco oxigênio, a reação diminui e a madeira queima lentamente, de fato, nessas condições, elas simplesmente queimam. Nesse caso, uma certa quantidade de energia térmica, cinzas e gás combustível é liberada.

O processo de pirólise não termina aí. O gás obtido pela queima do combustível primário é misturado com as massas de ar e também queima. Como resultado, emite muito mais energia térmica do que ao usar geradores de calor padrão.

Portanto, as caldeiras de pirólise demonstram uma eficiência bastante decente em comparação com suas "irmãos" de combustível sólido, além de frequentemente oferecer a oportunidade de economizar significativamente em aquecimento.

A vantagem de equipamentos de aquecimento desse tipo é que o princípio de sua operação e dispositivo é relativamente simples. A quantidade de ar que entra na câmara de combustão é regulada por um amortecedor mecânico convencional. Um design simples garante a confiabilidade do dispositivo, avarias nas caldeiras de pirólise - esse não é um fenômeno frequente.

Este diagrama demonstra claramente todas as etapas do processo de combustão da pirólise. A temperatura dentro do dispositivo pode atingir 1200 ° C (+)

Outra vantagem das caldeiras de pirólise é um longo período de queima. O carregamento completo do dispositivo com combustível permite que você não interfira no processo por várias horas, às vezes mais de um dia, ou seja, não há necessidade de jogar constantemente lenha no forno, como acontece com a queima aberta.

Obviamente, isso não significa que a caldeira de pirólise possa ser deixada sem vigilância. Como em outros equipamentos de aquecimento, existem rígidas normas de segurança.

Vale lembrar que a caldeira de pirólise não é onívora - a umidade do combustível deve ser baixa. Caso contrário, parte da preciosa energia térmica não será gasta no aquecimento do líquido de arrefecimento, mas na secagem do combustível.

As caldeiras de combustão de pirólise, especialmente feitas de ferro fundido, têm peso físico significativo, portanto são sempre representadas apenas por modelos de piso

Quando a combustão da pirólise é realizada, o combustível queima quase completamente, será necessário limpar o dispositivo com muito menos frequência do que quando se usa uma caldeira tradicional de combustível sólido. As cinzas finas obtidas após a limpeza são usadas como fertilizante. A combustão de combustível nessas caldeiras é realizada de cima para baixo.

Portanto, as possibilidades de circulação de ar natural no forno são visivelmente limitadas. O uso de injeção forçada de ar com a ajuda de um ventilador melhora significativamente a eficiência do dispositivo, mas ao mesmo tempo torna a caldeira volátil, porque o ventilador precisa de energia elétrica.

O dispositivo e operação da caldeira de pirólise

O forno da caldeira de pirólise é dividido em dois compartimentos. No primeiro, a lenha é queimada e, no segundo, uma mistura de gases de pirólise e ar é reciclada. Separa a primeira câmara da segunda grelha, na qual o combustível é depositado.

O ar é geralmente forçado por um pequeno ventilador. Embora em modelos pequenos, às vezes um exaustor de fumaça seja usado para criar tração.

Este diagrama mostra o dispositivo da caldeira de pirólise de combustão mais baixa. A lenha queima lentamente com uma pequena quantidade de oxigênio e emite gás combustível (+)

A presença de ventilação forçada pode ser considerada a principal diferença entre a caldeira de pirólise e o modelo clássico de combustível sólido. A caixa do dispositivo consiste em duas partes inseridas uma na outra. O espaço entre as paredes é preenchido com um líquido de arrefecimento, cujo papel é tradicionalmente desempenhado pela água.

Primeiro, o combustível é carregado no primeiro compartimento do forno da caldeira de pirólise, depois o ventilador é ligado e o combustível é incendiado. Os gases combustíveis resultantes são transferidos para o segundo compartimento, misturados ao ar e queimados.

A temperatura de combustão pode atingir 1200 ° C. A água no trocador de calor externo é aquecida e circulada pelo sistema de aquecimento doméstico. Os resíduos de produtos de combustão são removidos pela chaminé.

Um preço relativamente alto pode ser criticado por dispositivos que usam o princípio de pirólise da combustão. Uma caldeira convencional de combustível sólido custa significativamente menos. Mas em caldeiras de queima longa, a lenha queima quase completamente, o que não pode ser dito sobre a caldeira clássica.

A lenha para a caldeira de pirólise tem certos requisitos de tamanho e umidade. Informações detalhadas podem ser encontradas nas instruções do fabricante.

Ao escolher uma caldeira de pirólise, deve-se lembrar que os modelos de baixo consumo e baixo consumo de energia geralmente são projetados apenas para lenha. Modificações caras são capazes de trabalhar em diferentes tipos de combustível.

Além disso, será necessário carregar combustível no dispositivo ao máximo, reduzir a carga leva a um aumento da formação de cinzas e fuligem e também afeta negativamente o funcionamento da unidade como um todo.

Caldeiras a lenha

Uma das opções para um dispositivo de pirólise é uma caldeira de queima superior. O princípio de operação dessas duas unidades é muito semelhante.

Da mesma forma, uma grande quantidade de combustível sólido de baixa umidade é carregada no forno, o ar é forçado e o combustível arde com uma quantidade reduzida de oxigênio. Uma válvula que controla o fluxo de oxigênio é colocada em posição.

Esquema do dispositivo da caldeira de combustão superior. O forno de uma caldeira desse tipo tem um fundo morto, partículas de produtos de combustão são removidas pela chaminé (+)

Mas caldeiras de queima longa não têm cinzeiro nem grelha. O fundo é uma placa de metal em branco. Essas caldeiras são projetadas para que a madeira se queime completamente e a pequena quantidade de cinza restante no forno seja soprada pelo ar.

Tais dispositivos são caracterizados por alta eficiência e também operam em temperaturas acima de 1000 ° C.

A principal característica desses dispositivos é que eles realmente oferecem uma vida útil longa a plena carga. A câmara de combustível nesses dispositivos é geralmente na forma de um cilindro.

O combustível é carregado de cima para cima, de cima, no centro, o ar necessário para a combustão é bombeado.

Nas caldeiras de queima superior, um dispositivo de injeção de ar é um elemento móvel que desce à medida que a madeira queima

Assim, uma lenta combustão lenta da camada superior de combustível. O combustível queima gradualmente, seu nível no forno diminui. Ao mesmo tempo, a posição do dispositivo de fornecimento de ar ao forno muda, esse elemento é móvel nesses modelos e praticamente fica na camada superior da lenha.

O segundo estágio da combustão é realizado na parte superior do forno, que é separada do compartimento inferior por um disco de metal grosso. Os gases quentes de pirólise resultantes da combustão do combustível abaixo se expandem e sobem.

Aqui eles se misturam com o ar e queimam, transferindo adicionalmente ao trocador de calor uma porção sólida de energia térmica.

O feixe que segura o disco, que divide a câmara de combustão em duas partes, como esse próprio disco, é constantemente exposto a alta temperatura durante a operação da caldeira de combustão superior. Com o tempo, esses elementos se esgotam e precisam ser substituídos periodicamente.

Na saída da segunda parte da câmara de combustível, geralmente é instalado um regulador de tiragem. Este é um dispositivo automático que determina a temperatura do líquido de arrefecimento e, dependendo dos dados recebidos, regula a intensidade do movimento de gás combustível. Ele protege o dispositivo de possível superaquecimento.

Vale a pena notar que o trocador de calor externo nessas caldeiras responde a alterações na taxa de circulação de fluido no trocador de calor, isto é, flutuações de temperatura. Uma camada de condensado se forma imediatamente na superfície do dispositivo, causando corrosão, especialmente quando se trata de caldeiras de aço.

É preferível usar um dispositivo de ferro fundido, que é muito melhor resistente a esse impacto.

Embora o combustível nas caldeiras de pirólise de queima longa deva queimar sem resíduos, na prática isso nem sempre acontece. Às vezes, a cinza é sinterizada, formando partículas difíceis de remover com a ajuda de uma corrente de ar.

Se um grande número desses resíduos se acumular no forno, poderá ser observada uma diminuição perceptível na produção de calor da unidade. Portanto, a caldeira de combustão superior deve ser limpa periodicamente.

Um recurso de dispositivos desse tipo é que, à medida que o combustível queima, ele pode ser carregado sem aguardar a queima de todo o marcador de combustível. Isso é conveniente quando você precisa se livrar do lixo doméstico combustível.

Existem também variedades de caldeiras de queima superior que funcionam não apenas no combustível para madeira, mas também no carvão. Não existem unidades de controle automático complexas em caldeiras de pirólise desse tipo; portanto, avarias graves são extremamente raras.

O projeto da caldeira de combustão superior permite que o forno seja carregado apenas parcialmente, se necessário. No entanto, nesse caso, não é fácil disparar a camada superior de combustível. O combustível em si deve ser seco, a lenha de toras abertas não é adequada para essa caldeira.

O combustível de grandes frações também não deve ser usado para este tipo de equipamento, ou seja, a lenha terá que ser cortada em pedaços pequenos.

Características de operação de caldeiras geradoras de gás

A eficiência da caldeira de pirólise depende do tipo e da qualidade do combustível. Tecnicamente, você pode carregar no forno não apenas madeira, mas também carvão e até turfa, os modelos de caldeiras mais modernos são projetados para usar vários tipos de combustível.

A madeira queima em cerca de 5-6 horas, dependendo da variedade. Quanto mais firme a árvore, mais ela queima.

Modelos modernos de caldeiras de combustão por pirólise podem trabalhar com vários tipos de combustível para madeira: lenha, briquetes, pellets, carvão, turfa, etc.

Cerca de dez horas serão gastas na combustão do carvão preto, e a mesma quantidade de carvão marrom queimará em oito horas. Na prática, a técnica de pirólise demonstra a maior transferência de calor quando carregada com uma árvore seca. Lenha com teor de umidade não superior a 20% e comprimento de cerca de 45 a 65 cm é considerada ideal.

Se não houver acesso a esse combustível, carvão ou outros combustíveis fósseis podem ser usados: briquetes de serragem e pellets de madeira, resíduos de processamento de madeira, turfa, materiais de celulose, etc.

Antes de iniciar a operação da caldeira, estude cuidadosamente as recomendações do fabricante do dispositivo em relação ao combustível.

Nas caldeiras de combustão de pirólise, a entrada de ar é regulada por válvulas mecânicas convencionais. A falta de eletrônicos sofisticados fornece alta tolerância a falhas

Combustível muito úmido nesses dispositivos é inaceitável. Quando queimado, forma-se vapor de água adicional na fornalha, o que contribui para a formação de subprodutos como alcatrão e fuligem.

As paredes da caldeira ficam sujas, a transferência de calor diminui com o tempo, a caldeira pode até parar de funcionar e morrer.

Se você usar lenha com umidade muito alta para uma caldeira de pirólise, surgirão condições no interior do dispositivo para a formação de alcatrão, o que degradará a transferência de calor do dispositivo e pode levar a falhas.

Se o combustível seco for colocado no forno e a caldeira estiver configurada corretamente, o gás de pirólise obtido como resultado da operação do dispositivo produzirá uma chama branca amarelada. Essa combustão é acompanhada por uma emissão insignificante de subprodutos da combustão de combustível.

Se a cor da chama for pintada de maneira diferente, faz sentido verificar a qualidade do combustível e as configurações do dispositivo.

Os gases de pirólise misturados ao ar queimam com uma chama amarelo-branca constante. Se a cor da chama mudou, pode ser necessário verificar as configurações da caldeira ou a qualidade do combustível

Ao contrário dos dispositivos convencionais de combustível sólido, antes de carregar lenha nas caldeiras de pirólise que funcionam com combustível sólido, o forno deve ser aquecido.

Para fazer isso, execute as seguintes etapas:

1. Pequenos gravetos secos (papel, lascas de madeira, etc.) são carregados no fundo do forno
2. Atear fogo com uma tocha de materiais semelhantes.
3. Feche a porta da câmara de combustão.
4. A porta da câmara de carregamento fica ligeiramente entreaberta.
5. Adicione porções de gravetos enquanto queima.
6. O processo é repetido até que uma camada de carvão fumegante seja formada na parte inferior.

Neste ponto, o forno já está aquecendo a cerca de 500-800 ° C, criando condições para o carregamento do combustível principal. Não use gasolina, querosene ou qualquer outra substância líquida semelhante para acender o graveto. Antes de aquecer o forno de uma caldeira de queima longa, verifique se o dispositivo está pronto para operação.

Uma característica das caldeiras de combustão por pirólise é uma pequena quantidade de cinzas e cinzas, o que facilita o processo de limpeza do dispositivo e sua manutenção

Para fazer isso, verifique a tração, o aperto das portas, a facilidade de manutenção dos mecanismos de travamento e equipamento de ajuste, a presença de líquido de arrefecimento no sistema de aquecimento etc.

Em seguida, ligue o termostato para garantir que o dispositivo esteja recebendo voltagem. Depois disso, o portão de tiragem direta é aberto e a caldeira é ventilada por 5 a 10 minutos.

Procurar modelos populares

Deve-se entender que qualquer caldeira de pirólise é uma unidade bastante pesada, que não se destina a pendurar na parede. Esses dispositivos podem ser usados ​​tanto para aquecer uma casa pequena quanto para cabanas espaçosas. Como outras unidades de aquecimento, caldeiras de queima longa variar em poder.

Ao escolher uma caldeira de combustão de pirólise, deve-se orientar por indicadores como a potência térmica do dispositivo, o tamanho da câmara de carregamento, a presença de um segundo circuito, etc.

Esse indicador geralmente é orientado pelos compradores.

Entre os modelos populares dessa técnica, destacam-se:

• Atmos (Ucrânia) - representada por dispositivos que podem operar com madeira e carvão, a energia varia de 14 a 75 quilowatts.
• Ataque (Eslováquia) - capaz de lidar com aquecimento ambiente de até 950 metros quadrados. m, alguns modelos podem continuar trabalhando mesmo em caso de falta de energia.
• Bosch (Alemanha) - produtos de alta qualidade de uma marca bem conhecida, a potência varia entre 21 e 38 quilowatts.
• Buderus (Alemanha) representada por governantes Elektromet e Logano, o primeiro é bem conhecido na Europa como uma versão clássica da caldeira de pirólise, o segundo são versões mais modernas projetadas para residências particulares.
• Gefest (Ucrânia) - dispositivos de alta potência com eficiência de até 95%.
• KT-2E (Rússia) é projetado especialmente para grandes instalações residenciais, a capacidade da unidade é de 95 quilowatts.
• Opop (República Tcheca) - caldeiras relativamente baratas, confiáveis ​​e duráveis, com potência de 25 a 45 quilowatts.
• Stropuva (produzido na Lituânia ou na Ucrânia) com uma capacidade de sete quilowatts é bastante adequado para uma casa pequena, mas também são apresentados dispositivos mais poderosos na linha de modelos.
• Viessmann (Alemanha) - uma escolha ideal para residências particulares, a energia começa em 12 quilowatts, o uso de tecnologias modernas permite economizar combustível.
• "Buran" (Ucrânia) com capacidade de até 40 quilowatts é outra opção popular para os proprietários de casas grandes.
• "Lógica" (Polônia) dispositivos de alta potência de 20 quilowatts aquecem com facilidade salas de até 2 mil metros quadrados. m, é sim uma caldeira para necessidades industriais: oficinas de aquecimento, escritórios, estufas etc.

Ao escolher uma caldeira de pirólise para uma casa particular, você deve prestar atenção aos modelos com dois circuitos, para não apenas aquecer a habitação, mas também fornecê-la com água quente autônoma.

O trocador de calor para água quente sanitária pode ser do tipo armazenamento ou fluxo. Para a última opção, modelos de caldeira com maior potência térmica são usados.

Se você quiser economizar dinheiro, pode tentar fazer uma caldeira de pirólise com suas próprias mãos. A tecnologia de sua montagem é descrita em este artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Este vídeo ilustra o princípio de operação da caldeira de pirólise:

Uma visão geral detalhada da operação da caldeira de combustão superior pode ser encontrada aqui:

As caldeiras de pirólise não são baratas, mas justificam totalmente os fundos investidos em sua compra. Com instalação e manutenção adequadas, esses dispositivos fornecerão à casa calor estável e barato.

Procurando uma caldeira de pirólise para aquecer uma casa? Ou tem experiência em operar essas unidades? Deixe comentários no artigo e compartilhe suas impressões sobre o uso de caldeiras de pirólise. O formulário de feedback está localizado no bloco inferior.