Pürolüüsiküttekatlad: tööpõhimõte ja pikaajalise põlemisega katelde tüübid

Aastad lähevad, teadus ja tehnika arenevad, kuid tahked kütuseliigid on endiselt nõutud. Puude põletamine traditsioonilises ahjus või potbelly-ahjus ei ole kuigi efektiivne, kuid olukorra muutsid pürolüüsiküttekatlad – seadmed eristuvad kõrge kasuteguri ja suhteliselt lihtsa kasutuse poolest.

Nõustuge, need on piisavalt olulised argumendid autonoomse kütte rajamisel. Kui otsite oma koju tõhusat katelt, tasub pürolüüsikateldele lähemalt uurida.

Selgitame, kuidas pikaajalise põlemise seadmed on konstrueeritud ja töötavad, millised on nende tehnilised ja kasutusomadused, ning esitame ülevaate kõrgeima reitinguga mudelitest kodu- ja välismaistelt tootjatelt.

Mis on pürolüüs

Küttepuud on ehk kõige esimene kütus inimajaloos. Igaüks teab, kui kiiresti need lahtises õhus põlevad ja kui vähe soojust seejuures eraldub. Kuid olukord muutub oluliselt, kui luua teistsugused tingimused põlemisprotsessile.

Niinimetatud pürolüüsipõlemine toimub suletud kambrites. Sinna laaditakse küttepuid või muud sarnast tahket kütust: graanulid, saepuru, puidutööstuse jäätmed jne.

Kütus süüdatakse ja seejärel vähendatakse kambrisse siseneva õhu hulka.

Nagu teada, toimuvad põlemisel oksüdatsiooniprotsessid, mille üks peamisi osalejaid – hapnik, mis sisaldub õhus. Kui hapnikku on vähe, aeglustub reaktsioon ja küttepuud põlevad aeglaselt, tegelikult nad lihtsalt hõõguvad sellistes tingimustes. Samal ajal eraldub teatud kogus soojusenergiat, tuhka ja põlevgaasi.

Pürolüüsiprotsess sellega ei lõpe. Esmase kütuse põletamisel saadud gaas seguneb õhumassidega ja põleb samuti ära. Lõpuks eraldub soojusenergiat oluliselt rohkem kui tavaliste soojusgeneraatorite töö korral.

Seetõttu demonstreerivad pürolüüsikatlad väga head kasutegurit võrreldes oma puhtalt tahkekütuseliste sugulastega ning pakuvad sageli ka võimalust märkimisväärselt säästa küttekuludelt.

Seda tüüpi küttetehnika eelis seisneb selles, et selle töö- ja ehituspõhimõte on suhteliselt lihtne. Põlemiskambritesse siseneva õhu hulk on reguleeritav tavalise mehaanilise klapiga. Lihtne konstruktsioon tagab seadme töökindluse, rikked pürolüüsikatelde puhul – harv nähtus.

See skeem demonstreerib selgelt kõiki pürolüüsipõlemise protsessi etappe. Seadme sees võib temperatuur ulatuda 1200°C (+)

Pürolüüsikatelde veel üks pluss – pikk põlemisperiood. Seadme täielik kütusega laadimine võimaldab protsessi mitmeks tunniks mitte sekkuda, mõnikord isegi rohkem kui ööpäevaks, st pole vaja pidevalt küttepuid koldesse lisada, nagu see toimub avatud põlemise korral.

Muidugi ei tähenda see, et pürolüüsikatelt võib järelevalveta jätta. Nagu ka muu küttetehnika puhul, on siin ranged ohutusnõuded.

Tasub meeles pidada, et pürolüüsikatel pole kõigesööja – kütuse niiskusesisaldus peab olema madal. Muidu läheb osa väärtuslikust soojusenergiast mitte soojuskandja soojendamiseks, vaid kütuse kuivatamiseks.

Pürolüüsipõlemiskatlad, eriti need, mis on valmistatud malmist, omavad märkimisväärset füüsilist kaalu, mistõttu on nad alati saadaval ainult põrandamudelitena.

Pürolüüsipõlemise rakendamisel põleb kütus peaaegu täielikult ära, seadet tuleb puhastada palju harvemini kui traditsioonilise tahkekütusekatla kasutamisel. Peent tuhka, mis saadakse pärast puhastamist, kasutatakse väetisena. Kütuse põlemine sellistes kateldes toimub suunaga ülevalt alla.

Seetõttu on loomuliku õhuringluse võimalused koldes märgatavalt piiratud. Ventilaatori abil sundõhu sissepritse kasutamine parandab oluliselt seadme töö efektiivsust, kuid muudab katla elektrisõltuvaks, kuna ventilaatori tööks on vaja elektrit.

Pürolüüsikatla ehitus ja töö

Pürolüüsikatla kolle on jagatud kaheks osaks. Esimeses põlevad puud, teises toimub pürolüüsigaaside ja õhu segu järelpõlemine. Esimest kambrit teisest eraldab rest, millele kütus laotakse.

Õhk surutakse tavaliselt sisse väikese ventilaatori abil. Kuigi väiksemates mudelites kasutatakse aeg-ajalt tõmbe tekitamiseks suitsuimejat.

Sellel skeemil on kujutatud alumise põlemisega pürolüüsikatla seade. Puud põlevad aeglaselt vähese hapniku juures ja eraldavad põlevat gaasi (+).

Sundventilatsiooni olemasolu võib pidada pürolüüsikatla peamiseks erinevuseks klassikalisest tahkekütte mudelist. Seadme korpus koosneb kahest teineteise sisse paigutatud osast. Seintevaheline ruum täidetakse soojuskandjaga, mille rolli täidab traditsiooniliselt vesi.

Kõigepealt laaditakse kütus pürolüüsikatla kolde esimesse sektsiooni, seejärel lülitatakse sisse ventilaator ja süüdatakse kütus. Tekkivad põlevgaasid liiguvad teise sektsiooni, segunevad õhuga ja põlevad ära.

Põlemistemperatuur võib ulatuda 1200°C-ni. Välissoojusvahetis olev vesi soojeneb ja ringleb maja küttesüsteemis. Põlemisjäägid eemaldatakse korstna kaudu.

Seadmetele, mis kasutavad pürolüüsi põlemispõhimõtet, võib ette heita suhteliselt kõrget hinda. Tavaline tahkeküttekatel maksab oluliselt vähem. Kuid pika põlemisajaga kateldes põlevad puud peaaegu täielikult ära, mida klassikalise katla kohta öelda ei saa.

Pürolüüsikatla puudele esitatakse teatud nõuded mõõtmete ja niiskuse osas. Täpsemat teavet leiate tootja juhendist.

Pürolüüsikatelt valides tuleb meeles pidada, et odavad väikese võimsusega mudelid on tavaliselt mõeldud ainult puudele. Kallid modifikatsioonid suudavad töötada erinevate kütuseliikidega.

Pealegi tuleb kütust seadmesse laadida maksimaalselt, koormuse vähendamine põhjustab tuhka ja tahma suurenenud teket ning mõjub negatiivselt kogu agregaadi tööle.

Pealtpõlemiskatlad

Üks pürolüüsiseadme variante – ülemise põlemisega katel. Nende kahe agregaadi tööpõhimõte on väga sarnane.

Samamoodi laaditakse koldesse suur kogus madala niiskusega tahket kütust, õhku surutakse sisse sunniviisiliselt ja tagatakse kütuse hõõgumine vähendatud hapnikukoguse juures. Hapnikuvoolu reguleeriv siiber seatakse vajalikku asendisse.

Ülemise põlemisega katla seadme skeem. Sellise katla koldel on pime põhi, põlemisproduktide osakesed eemaldatakse korstna kaudu (+).

Kuid pika põlemisega kateldel ei ole ei tuhalaekat ega resti. Põhi on pime metallplaat. Sellised katlad on konstrueeritud nii, et puit põleks täielikult ning koldesse jäänud väike kogus tuhka puhutaks õhuga välja.

Sellised seadmed eristuvad kõrge kasuteguriga ja töötavad ka temperatuuridel üle 1000°C.

Selliste seadmete peamine omadus – need tagavad tõepoolest pika tööaja täiskoormusel. Küttekamber on sellistes seadmetes tavaliselt silindrikujuline.

Sellesse laaditakse ülevalt kütust, samuti ülevalt, keskelt, surutakse sisse põlemiseks vajalik õhk.

Ülemise põlemisega kateldel on õhu sissepumpamise seade liikuv element, mis laskub allapoole, kui küttepuud ära põlevad

Nii toimub kütuse ülemise kihi aeglane hõõgumine. Kütus põleb järk-järgult, selle tase koldes langeb. Samal ajal muutub ka õhu koldesse andmise seadme asend; see element on sellistes mudelites liikuv ja ta praktiliselt asub puude ülemisel kihil.

Teine põlemisetapp toimub kolde ülemises osas, mis on alumisest osakonnast eraldatud paksu metallkettaga. Kuumad pürolüüsigaasid, mis tekivad kütuse põlemisel allpool, paisuvad ja liiguvad ülespoole.

Siin segunevad nad õhuga ja põlevad, andes lisaks soojusvahetile soliidse osa soojusenergiat.

Tala, mis hoiab ketast, mis jagab põlemiskambri kaheks osaks, nagu ka see ketas ise, on ülemise põlemisega katla töö käigus pidevalt kõrge temperatuuri mõju all. Aja jooksul need elemendid põlevad läbi, neid tuleb perioodiliselt vahetada.

Küttekambri teise osa väljapääsul on tavaliselt paigaldatud tõmberegulaator. See on automaatseade, mis määrab jahutusvedeliku temperatuuri ja reguleerib saadud andmete põhjal küttegaasi liikumise intensiivsust. See kaitseb seadet võimaliku ülekuumenemise eest.

Tasub märkida, et välimine soojusvaheti sellistes kateldel reageerib vedeliku tsirkulatsiooni kiiruse muutusele soojusvahetis, st temperatuuri kõikumistele. Seadme pinnale tekib kohe kondensaadi kiht, mis põhjustab korrosiooni, eriti kui tegemist on teraskateldega.

Parem on võtta malmist seade, mis talub sellist mõju oluliselt paremini.

Kuigi pürolüüsikatelde pikaajalisel põletamisel peaks kütus põlema ilma jäägita, ei juhtu see praktikas alati nii. Mõnikord paakub tuhk, moodustades osakesi, mida on õhuvoolu abil raske eemaldada.

Kui tulekolde koguneb suur kogus selliseid jääke, võib täheldada agregaadi soojusülekande märgatavat vähenemist. Seetõttu tuleb ülemise põlemisega katelt aeg-ajalt siiski puhastada.

Seda tüüpi seadmete eripära on see, et kütuse põlemise ajal saab seda lisada, ootamata kogu kütusekoorma põlemist. See on mugav, kui on vaja vabaneda põlevast olmejäätmest.

On olemas ka ülemise põlemisega katelde variante, mis töötavad mitte ainult puidukütusel, vaid ka kivisöel. Seda tüüpi pürolüüsikateldel puuduvad keerukad automaatjuhtimisseadmed, mistõttu tõsiseid rikkeid esineb äärmiselt harva.

Ülemise põlemisega katla konstruktsioon võimaldab tulekolde osaliselt laadida, kui see on vajalik. Kuid sel juhul ei pruugi ülemise kütusekihi süütamine olla lihtne. Kütus ise peab olema kuivatatud, avatud puuhunnikust pärit halud sellisele katlale ei sobi.

Suurte fraktsioonidega kütust ei tohiks samuti seda tüüpi tehnika puhul kasutada, st halud tuleb kindlasti väikesteks tükkideks lõhkuda.

Gaasigeneraátorkatelde ekspluatatsiooni eripärad

Pürolüüskatla töö efektiivsus sõltub suuresti kütuse tüübist ja kvaliteedist. Tehniliselt saab tulekolde laadida mitte ainult puitu, vaid ka kivisütt ja isegi turvast, enamik kaasaegseid katlamudeleid on ette nähtud mitut tüüpi kütuse kasutamiseks.

Puit põleb umbes 5-6 tunniga, olenevalt sordist. Mida kõvem puit, seda kauem see põleb.

Kaasaegsed pürolüüsipõlemisega katlamudelid võivad töötada mitmesugustel puidukütuste liikidel: halgudel, brikettidel, pelletitel, kivisöel, turbal jne.

Umbes kümme tundi kulub musta kivisöe põlemisele, sama kogus pruunsütt hõõgub kaheksa tundi. Praktikas näitab pürolüüsiseade kõrgeimat soojusülekannet kuiva puidu laadimisel. Optimaalseks peetakse halge, mille niiskus on kuni 20% ja pikkus umbes 45–65 cm.

Kui sellisele kütusele ligipääs puudub, võib kasutada kivisütt või muud orgaanilist kütust: spetsiaalsed saepurubrikettid ja puidupelletid, puidutöötlemisel saadud jäätmed, turvas, tselluloosi sisaldavad materjalid jms.

Enne katla kasutamist tuleb hoolikalt läbi lugeda seadme tootja soovitused kütuse kohta.

Pürolüüsipõletuse kateldes reguleeritakse õhu sisenemist tavaliste mehaaniliste siibritega. Keeruka elektroonika puudumine tagab seadme kõrge rikketaluvuse.

Liiga niiske kütus on sellistes seadmetes lubamatu. Selle põlemisel koldes tekivad täiendavad veeaurud, mis soodustavad selliste kõrvalsaaduste nagu tõrv ja tahm teket.

Katla seinad määrduvad, soojusülekanne väheneb, aja jooksul võib katel isegi töö lõpetada ja kustuda.

Kui pürolüüsipõletuse katla jaoks kasutatakse liiga suure niiskusega küttepuid, tekivad seadme sees tingimused tõrva tekkeks, mis halvendab seadme soojusülekannet ja võib põhjustada rikkeid.

Kui koldesse on pandud kuiv kütus ja katel on õigesti reguleeritud, annab seadme töö tulemusena saadud pürolüüsigaas kollakasvalget värvi leeki. Sellise põlemisega kaasneb kütuse põlemise kõrvalsaaduste tühine eraldumine.

Kui leegi värvus on teistsugune, tasub kontrollida kütuse kvaliteeti ja seadme sätteid.

Õhuga segatud pürolüüsigaasid põlevad ühtlase kollakasvalge leegiga. Kui leegi värvus on muutunud, tuleb võib-olla kontrollida katla sätteid või kütuse kvaliteeti.

Erinevalt tavalistest tahkekütuse seadmetest tuleb enne küttepuude laadimist tahkel kütusel töötavatesse pürolüüsikateldesse kolle eelsoojendada.

Selleks tehakse järgmised sammud:

1. Koldepõhja laaditakse peenike kuiv süütepuu (paber, laastud jms)
2. See süüdatakse sarnastest materjalidest tõrvikuga.
3. Põlemiskambri uks suletakse.
4. Laadimiskambri uks jäetakse veidi praokile.
5. Süütepuude koguseid lisatakse vastavalt nende põlemisele.
6. Protsessi korratakse seni, kuni põhja tekib hõõguvate süte kiht.

Selleks ajaks on kolle juba soojenenud umbes 500-800°C, luues tingimused põhikütuse laadimiseks. Süütepuude süütamiseks ei tohi kasutada bensiini, petrooleumi ega muid selliseid vedelaid aineid. Enne pika põlemisega katla kolde soojendamist tuleb veenduda, et seade on töövalmis.

Pürolüüsipõletuse katelde iseloomulik omadus – väike tuha ja tuhasisaldus, mis hõlbustab seadme puhastamist ja selle hooldust

Selleks kontrollitakse tõmbe olemasolu, uste tihedust, sulgurmehhanismide ja reguleerimisseadmete korrasolekut, küttesüsteemi soojuskandja olemasolu jms.

Seejärel tuleb lülitada sisse termoregulaator, et veenduda, et seade saab pinget. Seejärel avatakse otsetõmbe siiber ja ventileeritakse katelt 5-10 minuti jooksul.

Populaarsete mudelite ülevaade

Tuleb mõista, et iga pürolüüsikatel on üsna raske seade, mida ei ole ette nähtud seinale riputamiseks. Selliseid seadmeid saab kasutada nii väikese maja kütmiseks kui ka avarate suvilate kütmiseks. Nagu teisedki kütteseadmed, pika põlemisega katlad erinevad võimsuse poolest.

Valides pürolüüsipõlemisega katelt, tuleks juhinduda sellistest näitajatest nagu seadme soojusvõimsus, laadimiskambri mõõtmed, teise kontuuri olemasolu jms.

Sellele näitajale ostjad tavaliselt keskenduvad.

Populaarsete mudelite hulgas tuleks mainida:

• Atmos (Ukraina) – esindatud seadmetega, mis võivad töötada nii puudel kui ka söel, võimsus varieerub vahemikus 14 kuni 75 kilovatti.
• Attack (Slovakkia) – suudavad kuni 950 m² suuruste alade kütmisega hakkama saada, mõned mudelid suudavad tööd jätkata ka elektrikatkestuste korral.
• Bosch (Saksamaa) – tuntud kaubamärgi kvaliteetne toodang, võimsus varieerub vahemikus 21-38 kilovatti.
• Buderus (Saksamaa) on esindatud sarjadega Elektromet ja Logano, esimene on Euroopas tuntud kui klassikaline pürolüüsikatla variant, teine – kaasaegsemad versioonid, mis on mõeldud eramajadele.
• Gefest (Ukraina) – suure võimsusega seadmed, kasuteguriga kuni 95%.
• KT-2E (Venemaa) on spetsiaalselt välja töötatud suurte eluruumide jaoks, seadme võimsus on 95 kilovatti.
• Opop (Tšehhi) – suhteliselt odavad katlad, usaldusväärsed ja vastupidavad, võimsus 25-45 kilovatti.
• Stropuva (toodetud Leedus või Ukrainas) võimsusega alates seitsmest kilovatist sobivad hästi väikesele majale, kuid mudelivalikus on ka võimsamad seadmed.
• Viessmann (Saksamaa) – ideaalne valik eramajapidamistele, võimsus algab 12 kilovatist, kaasaegsete tehnoloogiate rakendamine võimaldab kütust säästa.
• “Buran” (Ukraina) võimsusega kuni 40 kilovatti on veel üks populaarne variant suurte suvilate omanikele.
• “Logika” (Poola) võimsad 20-kilovatised seadmed kergesti kütavad ruume kuni 2000 m², see on pigem tööstuslikuks otstarbeks mõeldud katel: töökodade, kontorite, kasvuhoonete jms. kütmiseks.

Valides pürolüüsikatel eramaja jaoks, tuleks pöörata tähelepanu kahe kontuuriga mudelitele, et mitte ainult kütta elamut, vaid ka tagada selle autonoomne sooja veevarustus.

Soojusvaheti sooja tarbevee jaoks võib olla akumulatsiooni- või läbivoolutüüpi. Viimase variandi puhul kasutatakse suurema soojusvõimsusega katlamudeleid.

Kui soovite raha kokku hoida, võite proovida teha ise pürolüüsikatla. Selle kokkupaneku tehnoloogia on kirjeldatud selles artiklis.

Järeldused ja kasulik video teemal

Sellel videol on selgelt kujutatud pürolüüsikatla tööpõhimõte:

Põlemise ülemise osaga katla töö üksikasjalikku ülevaadet saab vaadata siin:

Pürolüüsikatlad ei ole odavad, kuid õigustavad täielikult nende soetamisse investeeritud vahendeid. Õige paigalduse ja hoolduse korral tagavad sellised seadmed majale stabiilse ja odava soojuse.

Otsite pürolüüsikatelt maja kütmiseks? Või on teil kogemusi selliste agregaatide kasutamisega? Palun jätke kommentaarid artikli juurde ja jagage muljeid pürolüüsikatelde kasutamisest. Tagasisidevorm asub alumises plokis.