Caldera de pirólisis

El contenido del artículo

• ¿De dónde proviene la fase gaseosa cuando se quema combustible sólido?
• Caldera de pirólisis: dispositivo y principio de funcionamiento.
• Pros y contras de las calderas de pirólisis.
• Precio y fabricantes, criterios para elegir una caldera de pirólisis.
• Cómo instalar y operar una caldera de pirólisis

En este artículo: cómo se forma el gas generador en las calderas de pirólisis; cómo funciona y funciona la caldera de pirólisis; sus características positivas y negativas; fabricantes, precios y criterios de selección; instalación y funcionamiento de calderas de pirólisis

Un indicador de la combustión completa del combustible en el horno y, en consecuencia, su transformación completa en energía térmica para calentar las viviendas es … el humo que sale de la chimenea. Si este humo es visible, como dicen, a simple vista, los gases del horno escapan por la tubería, que podrían convertirse en energía. Hoy en día solo existe un tipo de calderas capaces de quemar completamente el combustible sólido contenido en ellas, incluso generar y quemar su fase gaseosa, y son las calderas de pirólisis..

¿De dónde proviene la fase gaseosa cuando se quema combustible sólido?

Para ver la fase gaseosa con sus propios ojos, encienda un fósforo normal y apáguelo después de que la llama se haya encendido. ¿Notaste el humo blanco que sale del fósforo tan pronto como se apaga? Ésta es la fase gaseosa que ocurre cuando la madera se calienta fuertemente. El gas de pirólisis (generador) consta de dióxido, monóxido de carbono, metano y otros hidrocarburos. Por cierto, es en la pirólisis de la madera donde se basa el trabajo de los fumadores y el ahumado en sí..

¿Cómo funcionan las estufas domésticas ordinarias, que tradicionalmente están equipadas en casas privadas en áreas rurales? El primer llenado de combustible es de leña, calienta la estufa a la temperatura requerida y luego se coloca carbón. Desde la chimenea, cuando se enciende el primer marcador, sale humo en los clubes, porque la temperatura del horno es demasiado baja para la combustión de combustible de alta calidad, luego la intensidad de la salida de humo disminuye (se quema carbón), pero no se produce la combustión completa de la fase gaseosa del carbón y estos gases salen del horno hacia la chimenea y luego hacia la atmósfera.

Para obtener y encender la fase gaseosa, se requiere una temperatura de 450 a 1100 ° C; como resultado, se genera energía térmica adicional, lo que permite aumentar la eficiencia de la caldera de calefacción. Pero solo una temperatura alta no será suficiente, se requerirá un suministro forzado de porciones de aire cuidadosamente calculadas (una pequeña cantidad no permitirá que el combustible se queme por completo, pero si hay mucho aire, simplemente se calentará y se evaporará en la tubería junto con el calor) y una cámara de combustión de gas que no tiene longitud. menos de medio metro. El suministro de aire ajustable en modo manual no es posible, aquí se necesita una automatización que pueda controlar la temperatura dentro de la caldera y, según estos datos, reducir o aumentar el suministro de aire. En ausencia de una cámara de combustión, los gases de pirólisis se enfriarán, habiendo pasado solo 400 mm a lo largo de las paredes frías de la caldera, su combustión se detendrá y aún se evaporarán en la tubería..

Caldera de pirólisis: dispositivo y principio de funcionamiento.

Su diseño contiene dos cámaras: la superior está diseñada para almacenar y quemar combustible sólido, la inferior se utiliza para quemar gases generadores. La leña colocada en la cámara superior se seca adicionalmente en el proceso de combustión y la formación de la fase gaseosa (el proceso de pirólisis de la madera es exotérmica), en la misma cámara se calienta el aire forzado por el ventilador. Entre las cámaras superior e inferior de la caldera de pirólisis, hay una boquilla de rejilla de cerámica capaz de soportar altas temperaturas; a través de los orificios, los gases formados durante la pirólisis de la madera en condiciones de falta de oxígeno penetran en la cámara inferior. Las cenizas que quedan después de la combustión completa del combustible también se acumulan en la cámara inferior de la caldera..

1 – combustible, 2 – aire primario, 3 – aire secundario, 4 – gases de escape, 5, 6 – entrada y salida de agua
A – cámara de gasificación, B – rejilla, C – postcombustión, D – conducto de gas, E – extractor de humos

El suministro de aire forzado con regulación de su volumen se produce mediante un ventilador que suministra aire a través del conducto de aire ubicado en la cámara superior de la caldera de pirólisis, o con la ayuda de un extractor de humos instalado en el interior del tubo de escape..

La caldera de pirólisis funciona así: se coloca combustible (madera) en la cámara superior, se enciende, la puerta de la cámara se cierra y el ventilador de la caldera se enciende. Tan pronto como la temperatura dentro de la cámara superior sube por encima de los 250 ° C, la madera comienza a carbonizarse, liberando gas generador que fluye a través de la boquilla hacia la cámara inferior. Aquí, se agrega aire secundario a los gases obtenidos como resultado de la pirólisis por presurización y estos se queman, devolviendo parte del calor al nivel inferior del llenado de combustible. Aire secundario: flujo de aire que se dobla alrededor del combustible en la cámara superior a los lados o ingresa a través de ranuras especiales en la puerta de la cámara inferior de la caldera de pirólisis..

La toma de calor de la caldera de pirólisis y su transferencia al refrigerante (agua o aire) se realiza a través del contacto de la tubería con el refrigerante del interior con el fondo de la cámara inferior de la caldera..

Con una carga completa de la cámara de combustible (superior), la caldera de pirólisis genera calor de 6 a 12 horas, según la calidad del combustible y las necesidades de calor..

Si dividimos los procesos que tienen lugar en la caldera de pirólisis en etapas, sucede lo siguiente:

1. Temperatura 450 ° С – el combustible de madera se seca y desgasifica;
2. Temperatura 560 ° С – se incinera el gas del generador conectado al aire secundario;
3. Temperatura 1100 ° С: los residuos de gas de pirólisis se queman, el calor se devuelve a la capa inferior de combustible en la cámara superior;
4. Temperatura 160 ° С – escape de productos de postcombustión en la chimenea.

Pros y contras de las calderas de pirólisis.

En primer lugar, solo las calderas de pirólisis son capaces de quemar gas generador, es decir, capacidades similares a los gases de pirólisis de postcombustión anunciados por los fabricantes de calderas de convección tipo Buleryan no corresponden a la realidad.

Características positivas:

• alta eficiencia lograda por dos etapas de combustión de combustible, alta eficiencia: hasta 90%;
• la generación de calor a partir de una pestaña de combustible dura aproximadamente 12 horas (una estufa de leña convencional funciona en una pestaña durante no más de 4 horas);
• bajo desperdicio debido a la combustión casi completa del combustible de madera, rara vez se requiere limpiar el cenicero en la cámara inferior y los canales de la chimenea;
• el proceso de combustión permite la automatización, se regula y controla fácilmente;
• se integra en casi cualquier sistema de calefacción sin requerir cambios importantes;
• se permite la colocación de troncos no cortados;
• respeto al medio ambiente logrado quemando sustancias más nocivas en la cámara inferior, por lo que no se emiten a la atmósfera.

Características negativas:

• la necesidad de electricidad necesaria para el funcionamiento del ventilador (extractor de humos);
• alto costo, en comparación con las calderas de calefacción convencionales, aproximadamente 2 veces;
• la necesidad de una baja humedad del combustible, es decir la leña debe estar seca, tener un contenido de humedad no superior al 20%;
• requiere una carga alta en funcionamiento, cuando cae por debajo del 50%, se altera la estabilidad de la combustión, se acumula alquitrán en el canal de humo.

Precio y fabricantes, criterios para elegir una caldera de pirólisis.

En el mercado ruso se presentan calderas de pirólisis de las empresas checas «Dakon», «OPOP» y «Atmos», «Attack» esloveno, «Viessmann» alemán, «Wirbel» austriaco. El costo de una caldera de pirólisis con una capacidad de 20 kW promediará 45,000 rublos.

Al elegir una caldera de este tipo, es mejor detenerse en los fabricantes europeos, porque Las calderas de pirólisis domésticas a menudo tienen características de baja calidad. Observe de cerca la caldera, en particular la carcasa de la cámara inferior y la boquilla: la caldera durará más si los elementos mencionados están hechos de cerámica que pueda soportar altas temperaturas. Asegúrese de que haya dos cámaras de combustión en la caldera, que haya un suministro de aire ajustable a ambas cámaras. El canal en el que circula el refrigerante debe estar en contacto solo con la cámara inferior de la caldera de pirólisis y el canal de la chimenea; de lo contrario, no se formarán las altas temperaturas requeridas para la pirólisis y la postcombustión de los gases en las cámaras del horno; el refrigerante eliminará activamente el calor.

La garantía del fabricante para el funcionamiento de la caldera de pirólisis debe ser de más de un año, por posible quemado de las paredes de la cámara, al menos 10 años..

Preste atención a las garantías para la automatización de la caldera y la boquilla: su costo en caso de reparación puede ser hasta el 50% del costo de la caldera en sí..

Al seleccionar la potencia de la caldera, se debe proceder desde el área a calentar. La elección de una caldera de pirólisis de baja potencia o excesivamente potente conducirá a su falla prematura: en el primer caso, debido a cargas extremas; en el segundo, debido a la acumulación de condensado en el canal de la chimenea.

Evalúe meticulosamente el aspecto de la caldera, inspeccione las soldaduras, averigüe el espesor y grado del metal utilizado en su construcción. Las paredes internas de la caldera deben estar hechas de acero de alta aleación para calderas con un espesor de 4 mm o más; si el vendedor llamó al acero del que se forman las cámaras de la caldera de pirólisis «estructural», entonces rechace comprar y salga de esta salida (el acero estructural no resistirá altas temperaturas en los hornos caldera y se quema en dos o tres años).

El diseño de la caldera de pirólisis descrita en este artículo ha sido probado por usuarios europeos y domésticos y es el más efectivo: los modelos improvisados ​​de algunos fabricantes nacionales y europeos, cuyo diseño difiere del «clásico», la mayoría de las veces no tienen la capacidad de generar o quemar gases de pirólisis..

Cómo instalar y operar una caldera de pirólisis

Estas calderas deben colocarse fuera de las zonas residenciales. De acuerdo con las normas de seguridad contra incendios, la base de la caldera de pirólisis debe estar hecha de ladrillo o piedra, el área del piso frente a las cámaras del horno debe cubrirse con una lámina de metal de 1,5-2 mm de espesor. La distancia mínima entre paredes u objetos en la sala de calderas y el tambor de la caldera es de 200 mm. Los fabricantes de calderas de pirólisis recomiendan aislar la chimenea con lana mineral laminada; enfriar los gases de combustión provocará la acumulación de condensado y alquitrán.

Sin embargo, las calderas de pirólisis, como cualquier otra caldera de calefacción que funcione con combustible combustible, necesitan un suministro constante de aire fresco: un orificio de ventilación en la sala de calderas con un área mínima de 100 cm.² absolutamente necesario.

Esté atento al contenido de humedad de los troncos de madera colocados en el horno superior de la caldera; en el funcionamiento de las calderas de pirólisis, este es un factor importante para su exitoso y prolongado servicio..

Importante: los fabricantes prohíben categóricamente quemar cualquier material sintético en las calderas de pirólisis. Los productos de combustión resultantes corroerán activamente el cuerpo interno de la caldera, reduciendo drásticamente su vida útil..

Durante el funcionamiento, es necesario eliminar las cenizas del fondo de las cámaras del horno (aproximadamente una vez a la semana, la frecuencia depende de la intensidad del trabajo y la potencia de esta caldera), asegúrese de que los orificios de la boquilla ubicados entre las cámaras superior e inferior no estén obstruidos con ceniza. Una vez al mes, se requiere limpiar completamente las cámaras del horno, una vez a la semana: las puertas de los hornos con un raspador.