Calderas de pirólisis de combustión prolongada con circuito de agua: características de funcionamiento
ALa combustión de combustible sólido es una alternativa a los dispositivos de calefacción a gas y eléctricos. Las calderas generadoras de gas o de pirólisis para combustión prolongada con circuito de agua son dispositivos que permiten quemar no solo combustible sólido, sino también gases combustibles que se liberan durante este proceso. Este principio de uso de energía es bueno para el medio ambiente y ahorra combustible. También hay desventajas: duras condiciones de funcionamiento y alto precio. Cómo determinar el término medio y obtener el mayor beneficio, en el material a continuación.
Caldera con generador de gas
El contenido del artículo
Calderas generadoras de gas
Las calderas generadoras de gas o de pirólisis de combustión prolongada con circuito de agua son calderas que generan por sí mismas gases combustibles a partir del combustible que se coloca en ellas. El circuito de agua forma parte al mismo tiempo del sistema de calefacción y del sistema de seguridad de la caldera.
Caldera seccional
La pirólisis como proceso fisicoquímico
La combustión es un proceso complejo que produce mucho hollín y gases. El 30% del volumen total de sustancias emitidas es dióxido de carbono, el resto es monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, alcohol metílico, furano, ácido acético, benceno, acetona y una gran cantidad de otras sustancias volátiles. Todo excepto CO2, puede oxidarse, es decir, quemarse nuevamente, mientras recibe algo más de energía térmica.
Proceso de pirólisis
La pirólisis es un proceso de dos etapas en el que primero se estimula la producción de gases combustibles y luego se quema. Para hacer esto, el combustible sólido se prende fuego y se deja trabajar, luego se reduce el suministro de oxígeno, estimulando la combustión sin llama. La leña arde a una temperatura de 200 a 800 grados, el carbón y los materiales de hidrocarburos arden a temperaturas de hasta 1300 a 1500 grados. Al mismo tiempo, se liberan activamente gases, que en condiciones atmosféricas son poco activos o inertes.
Descarga de gases
En la cámara de combustión dentro de la caldera, las temperaturas son extremadamente altas, estos gases reaccionan con el oxígeno suministrado desde el exterior.Al principio, el aire atmosférico pasa a través de conductos de aire especiales, se calienta a las temperaturas descritas anteriormente y solo después de eso se mezcla con gases combustibles. Tiene lugar una postcombustión intensiva de la mezcla de gases. Exteriormente, parece que la combustión de gas natural suministrado a alta presión, se forma una poderosa antorcha estable. El calor generado es del 4 al 10% del calor total producido por la caldera.
Proceso de pirólisis en calderas Bourgeois-K
Como funciona la caldera
Las calderas de pirólisis de combustión prolongada o de generación de gas con circuito de agua son una cámara equipada con particiones especiales y conductos de aire. El diseño especial del soplador le permite regular la cantidad de oxígeno suministrado. En la parte superior de la caldera, donde se produce la postcombustión, hay boquillas que dividen el gas en pequeños chorros para reducir la intensidad de la combustión. La rejilla está ubicada más alta de lo habitual, está instalada de manera que la distancia al fondo no sea menor a ¼ de la altura total de la caldera. Esto es para asegurar que haya suficiente espacio para la evacuación de gases.
Diagrama de caldera con circuito de agua.
El aire fresco, necesario para la oxidación adicional, se suministra desde abajo, pasa a través de un conducto de aire especial hasta la zona de combustión de los gases, mientras se calienta a la temperatura de funcionamiento. En la parte superior de la caldera hay tubos especiales con orificios que ayudan a distribuir los gases de manera uniforme.
Toda la circulación dentro de la caldera es proporcionada por una turbina eléctrica. Sin él, en condiciones de deficiencia de oxígeno, la combustión y la oxidación adicional son imposibles. En caso de corte de energía, es necesario abrir la compuerta para asegurar un tiro natural, mientras la caldera continúa funcionando en el modo de una instalación convencional de combustible sólido.
Después de la combustión, se forma ceniza pura sin impurezas.
Video: caldera de pirólisis: mitos y realidad.
Tipos de calderas generadoras de gas
El principio de funcionamiento de todas las calderas de gas es el mismo, sin embargo, existen diferentes opciones de diseño:
- Una caldera con una camisa de agua: su cuerpo consta de dos capas de metal, entre las cuales fluye el agua.
- Las calderas de bobina son dispositivos con un sistema de intercambio de calor ineficaz; se producen dispositivos de baja potencia.
- Calderas volátiles y no volátiles. El proceso de pirólisis solo es posible con circulación forzada. Las calderas generadoras de gas no volátiles son un mito, sin electricidad este dispositivo solo puede funcionar en modo normal caldera de combustible sólido.
Caldera de bricolaje
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Ventajas y desventajas
El principio de pirólisis, que se implementa parcialmente en calderas domésticas de gas, se utiliza en la industria para la eliminación de diversos desechos. La combustión y la oxidación adicional repetida de los productos de descomposición es una forma de reducir la cantidad de emisiones nocivas a la atmósfera. Después de que el combustible y los gases se queman en un generador de gas o en una caldera doméstica, solo se liberan a la atmósfera dióxido de carbono y vapor de agua.
El humo blanco es un signo de combustión completa de combustible
Los beneficios ambientales de tales calderas son obvios, pero en términos de eficiencia y conveniencia, son muy inferiores a, por ejemplo, las calderas de combustión prolongada. No es fácil acelerar la caldera a tales parámetros que la pirólisis sea posible. Esto requiere una temperatura alta y algo de tiempo. Las calderas de pirólisis de larga duración con circuito de agua se detienen en las siguientes condiciones:
- descenso de la temperatura del agua de retorno;
- corte de energía;
- combustible de calidad inadecuada.
Diagrama de conexión de la caldera al sistema de calefacción.
El proceso de pirólisis debe detenerse inmediatamente tan pronto como la circulación bomba en el sistema de calefacción... Sin enfriamiento, la caldera simplemente explotará.Para detener el proceso, debe abrir la puerta, lo que garantiza un tiro natural y la eliminación de gases combustibles. El ventilador debe estar abierto al mínimo. Después de que la temperatura haya bajado, la caldera debe apagarse. Si el volumen del sistema de calefacción no es grande y la circulación natural es posible, la caldera puede continuar funcionando al 50% de carga con la puerta abierta.
La llama en la caldera, que se ha acelerado al modo de funcionamiento.
términos de Uso
Las calderas de pirólisis pueden funcionar dentro de un rango de temperatura estrictamente definido. El sistema de este dispositivo está cerrado, por lo tanto, debe ajustarse con precisión. Obviamente, no es posible monitorear constantemente la calidad del combustible, su contenido de humedad y medir la masa de leña en el momento de la carga. Siempre existe el peligro de sobrecalentamiento o, por el contrario, de temperatura insuficiente.
El primer problema se puede eliminar con un circuito de agua. El cuerpo de la caldera actúa como intercambiador de calor: sus paredes son dobles, el agua circula entre ellas. A veces se agrega una batería adicional a una de las paredes de la caldera, que sirve como sistema de enfriamiento de emergencia y al mismo tiempo como circuito de ACS.
Bobina para enfriamiento adicional
Si la temperatura es inferior a la temperatura de funcionamiento, el proceso de pirólisis se detiene o no se inicia en absoluto. Al mismo tiempo, la caldera funciona en el modo de un dispositivo de combustible sólido convencional. Por este motivo, la temperatura de retorno debe ser de al menos 60 grados centígrados, y a 40 grados, la pirólisis se detiene en todo tipo de calderas. Por esta razón, se instala un puente adicional en el sistema de calefacción: un bypass, que sirve como un circuito pequeño y permite que la caldera ingrese al modo de pirólisis.
Unidad de control de caldera de pirólisis
Es necesario instalar sensores de temperatura para controlar el proceso, pero deberá abrir y cerrar manualmente las válvulas de bypass. Las calderas de pirólisis son generalmente calderas manuales. De acuerdo con el pasaporte del dispositivo, se pueden usar leña, briquetas y pellets. En la vida real, a la leña se le añaden combustibles que consumen mucha energía, como el carbón. Existe una práctica de quemar los desechos domésticos, pero contiene caucho y otros polímeros, lo que está plagado de consecuencias desagradables.
¡Importante! Está prohibido quemar carbón, caucho y otros combustibles de alto consumo energético en calderas de potencia baja y media (hasta 40 kW). El pequeño tamaño de la cámara, la potencia insuficiente del ventilador y un pequeño volumen de refrigerante provocarán el sobrecalentamiento y la destrucción de la caldera, que se acompaña de una explosión e incendio. En calderas de alta potencia, las proporciones deben observarse estrictamente: el combustible que consume mucha energía no debe ser más del 20% de la carga total.
Cuando las calderas de pirólisis son efectivas
Las ventajas de las calderas de pirólisis de combustión prolongada con circuito de agua son el respeto al medio ambiente. La eficiencia declarada por los fabricantes es solo entre un 4 y un 10% superior al rendimiento de una caldera de combustible sólido convencional. Obviamente, la elección debe basarse en tener en cuenta las características individuales del sistema de calefacción y las preferencias de los propietarios.
Video: el principio de funcionamiento de la caldera de pirólisis DG "Trayan"
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