Calderas de calefacción por pirólisis: principio de funcionamiento y tipos de calderas de combustión prolongada.
Pasan los años, la ciencia y la tecnología avanzan y los combustibles sólidos siguen teniendo demanda.Quemar leña en una estufa tradicional o en una estufa de barriga no es muy efectivo, pero las calderas de calefacción por pirólisis han cambiado la situación: las unidades se caracterizan por una alta eficiencia y un funcionamiento relativamente simple.
De acuerdo, estos son argumentos bastante importantes a la hora de organizar la calefacción autónoma. Si está buscando una caldera eficiente para su hogar, entonces debería echar un vistazo más de cerca a las calderas de pirólisis.
Le diremos cómo están diseñadas y funcionan las unidades de combustión prolongada, cuáles son sus características técnicas y operativas, y también le brindaremos una descripción general de los modelos mejor calificados de fabricantes nacionales y extranjeros.
El contenido del artículo:
¿Qué es la pirólisis?
La leña es quizás el primer combustible de la historia de la humanidad. Casi todo el mundo sabe lo rápido que se queman al aire libre y que no desprenden mucho calor. Pero la situación cambia radicalmente si se crean diferentes condiciones para el proceso de combustión.
La denominada combustión por pirólisis se realiza en cámaras cerradas. Allí se carga leña u otros combustibles sólidos de tipo similar: pellets, serrín, restos de madera, etc.
El combustible se enciende y luego se reduce la cantidad de aire que ingresa a la cámara.
Como se sabe, durante la combustión se producen procesos oxidativos, uno de cuyos principales participantes es el oxígeno contenido en el aire. Si hay poco oxígeno, la reacción se ralentiza y la madera arde lentamente; de hecho, en tales condiciones simplemente arde. Esto libera una cierta cantidad de energía térmica, cenizas y gases inflamables.
El proceso de pirólisis no termina ahí.El gas obtenido al quemar el combustible primario se mezcla con masas de aire y también arde. Como resultado, libera mucha más energía térmica que cuando se utilizan generadores de calor estándar.
Por lo tanto, las calderas de pirólisis demuestran una eficiencia muy decente en comparación con las puras. “hermanos” de combustibles sólidosy, a menudo, también brindan la oportunidad de ahorrar significativamente en costos de calefacción.
La ventaja de los equipos de calefacción de este tipo es que el principio de funcionamiento y diseño es relativamente sencillo. La cantidad de aire que ingresa a las cámaras de combustión se controla mediante un amortiguador mecánico convencional. El diseño simple garantiza la confiabilidad del dispositivo; las averías en las calderas de pirólisis no son frecuentes.
Otra "ventaja" de las calderas de pirólisis es un largo período de combustión. Cargar completamente el dispositivo con combustible le permite no interferir con el proceso durante varias horas, a veces más de un día, es decir. No es necesario agregar leña constantemente a la cámara de combustión, como ocurre con la quema al aire libre.
Por supuesto, esto no significa que la caldera de pirólisis pueda dejarse desatendida. Al igual que con otros equipos de calefacción, existen estrictas normas de seguridad.
Vale la pena recordar que una caldera de pirólisis no es omnívora: el contenido de humedad del combustible debe ser bajo. De lo contrario, parte de la preciosa energía térmica no se gastará en calentar el refrigerante, sino en secar el combustible.
Cuando se realiza la combustión por pirólisis, el combustible se quema casi por completo, el dispositivo deberá limpiarse con mucha menos frecuencia que cuando se utiliza una caldera de combustible sólido tradicional. La ceniza fina obtenida tras la limpieza se utiliza como fertilizante. La combustión de combustible en tales calderas se produce de arriba a abajo.
Por tanto, las posibilidades de circulación natural del aire en el hogar son notablemente limitadas. El uso de inyección de aire forzado mediante un ventilador mejora significativamente la eficiencia del dispositivo, pero al mismo tiempo hace que la caldera dependa de la energía, ya que el ventilador necesita electricidad para funcionar.
Diseño y funcionamiento de una caldera de pirólisis.
La cámara de combustión de una caldera de pirólisis se divide en dos secciones. En el primero se quema leña y en el segundo se realiza la combustión secundaria de una mezcla de gases de pirólisis y aire. La primera cámara está separada de la segunda por una rejilla sobre la que se coloca el combustible.
El aire suele ser impulsado por un pequeño ventilador. Aunque en los modelos pequeños a veces se utiliza un extractor de humos para crear corrientes de aire.
La presencia de ventilación forzada puede considerarse la principal diferencia entre una caldera de pirólisis y un modelo clásico de combustible sólido. El cuerpo del dispositivo consta de dos partes insertadas entre sí. El espacio entre las paredes se llena con un refrigerante, cuyo papel tradicionalmente desempeña el agua.
Primero, se carga combustible en el primer compartimento del horno de la caldera de pirólisis, luego se enciende el ventilador y se enciende el combustible.Los gases inflamables resultantes pasan al segundo compartimento, se mezclan con el aire y se queman.
La temperatura de combustión puede alcanzar los 1200°C. El agua del intercambiador de calor externo se calienta y circula a través del sistema de calefacción de la casa. Los restos de productos de combustión se eliminan a través de la chimenea.
A los dispositivos que utilizan el principio de combustión por pirólisis se les puede reprochar un precio relativamente alto. Una caldera de combustible sólido convencional cuesta mucho menos. Pero en las calderas de combustión prolongada, la leña se quema casi por completo, lo que no se puede decir de una caldera clásica.
Al elegir una caldera de pirólisis, debe recordarse que los modelos económicos de bajo consumo generalmente están diseñados solo para leña. Modificaciones costosas pueden funcionar en diferentes tipos de combustible.
Además, tendrá que cargar combustible en el dispositivo al máximo; reducir la carga conduce a una mayor formación de cenizas y hollín, y también afecta negativamente el funcionamiento de la unidad en su conjunto.
Calderas de combustión superiores
Una de las opciones para un dispositivo de pirólisis es una caldera de combustión superior. El principio de funcionamiento de estas dos unidades es muy similar.
De la misma manera, se carga una gran cantidad de combustible sólido de baja humedad en la cámara de combustión, se introduce aire y se deja que el combustible arda lentamente con una cantidad reducida de oxígeno. La válvula que regula el flujo de oxígeno se instala en la posición deseada.
Pero las calderas de combustión prolongada no tienen cenicero ni parrilla.La parte inferior es una placa de metal en blanco. Estas calderas están diseñadas para que la leña se queme por completo y la pequeña cantidad de ceniza que queda en la cámara de combustión se expulse con aire.
Estos dispositivos se caracterizan por su alta eficiencia y también funcionan a temperaturas superiores a 1000°C.
La característica principal de estos dispositivos es que realmente proporcionan una larga vida útil cuando están completamente cargados. La cámara de combustible en tales dispositivos suele tener forma de cilindro.
El combustible se carga desde arriba y el aire necesario para la combustión se bombea desde arriba, en el centro.
Esto asegura una combustión lenta de la capa superior de combustible. El combustible se quema gradualmente, su nivel en la cámara de combustión disminuye. Al mismo tiempo, cambia la posición del dispositivo para suministrar aire a la cámara de combustión, este elemento en estos modelos es móvil y prácticamente se encuentra sobre la capa superior de leña.
La segunda etapa de combustión tiene lugar en la parte superior del hogar, que está separada del compartimento inferior por un grueso disco de metal. Los gases de pirólisis calientes que se forman como resultado de la combustión del combustible que se encuentra debajo se expanden y se mueven hacia arriba.
Aquí se mezclan con el aire y se queman, transfiriendo además una parte importante de la energía térmica al intercambiador de calor.
La viga que sostiene el disco que divide la cámara de combustión en dos partes, al igual que este disco, está constantemente bajo la influencia de altas temperaturas durante el funcionamiento de la caldera de combustión superior. Con el tiempo, estos elementos se queman y habrá que sustituirlos periódicamente.
Generalmente se instala un regulador de tiro en la salida de la segunda parte de la cámara de combustible.Se trata de un dispositivo automático que determina la temperatura del refrigerante y, según los datos recibidos, regula la intensidad del movimiento del gas combustible. Protege el dispositivo de un posible sobrecalentamiento.
Vale la pena señalar que el intercambiador de calor externo en tales calderas reacciona a los cambios en la velocidad de circulación del líquido en el intercambiador de calor, es decir, a las fluctuaciones de temperatura. Inmediatamente se forma una capa de condensación en la superficie del dispositivo, lo que provoca corrosión, especialmente en calderas de acero.
Es preferible llevar un dispositivo de hierro fundido, que resiste mucho mejor estos efectos.
Aunque el combustible en las calderas de pirólisis de combustión prolongada debería quemarse sin dejar residuos, en la práctica no siempre es así. En ocasiones la ceniza se apelmaza formando partículas difíciles de eliminar con una corriente de aire.
Si se acumula una gran cantidad de estos residuos en la cámara de combustión, se puede observar una disminución notable en la producción de calor de la unidad. Por lo tanto, la caldera de combustión superior debe limpiarse periódicamente.
La peculiaridad de los dispositivos de este tipo es que a medida que se quema el combustible, se puede recargar sin esperar a que se queme toda la carga de combustible. Esto resulta útil cuando necesita deshacerse de los residuos domésticos inflamables.
También existen variedades de calderas de combustión superior que funcionan no sólo con leña, sino también con carbón. En las calderas de pirólisis de este tipo no existen unidades de control automático complejas, por lo que las averías graves son extremadamente raras.
El diseño de la caldera de combustión superior permite cargar el hogar solo parcialmente, si es necesario. Sin embargo, en este caso, encender la capa superior de combustible puede no ser fácil.El combustible en sí debe secarse, la leña de una pila de leña abierta no es adecuada para una caldera de este tipo.
Tampoco se debe utilizar combustible en grandes fracciones para este tipo de equipos, es decir, La madera deberá cortarse en trozos pequeños.
Características del funcionamiento de calderas generadoras de gas.
La eficiencia operativa de una caldera de pirólisis depende en gran medida del tipo y calidad del combustible. Técnicamente, en la cámara de combustión se puede cargar no solo madera, sino también carbón e incluso turba, la mayoría de los modelos de calderas modernas están diseñados para utilizar varios tipos de combustible.
La madera se quema en unas 5-6 horas, según el tipo. Cuanto más dura es la madera, más tiempo arde.
Se necesitarán unas diez horas para quemar carbón negro y la misma cantidad de lignito arderá durante ocho horas. En la práctica, la tecnología de pirólisis demuestra la mayor transferencia de calor cuando se carga con madera seca. La leña óptima se considera con un contenido de humedad de no más del 20% y una longitud de aproximadamente 45-65 cm.
Si no se dispone de acceso a dicho combustible, se puede utilizar carbón u otro combustible orgánico: especial briquetas de aserrín y pellets de madera, residuos obtenidos del procesamiento de la madera, turba, materiales que contengan celulosa, etc.
Antes de poner en funcionamiento la caldera, conviene estudiar detenidamente las recomendaciones del fabricante del dispositivo en cuanto al combustible.
El combustible demasiado húmedo en tales dispositivos es inaceptable.Cuando se quema en la cámara de combustión, se forma vapor de agua adicional, lo que contribuye a la formación de subproductos como alquitrán y hollín.
Las paredes de la caldera se ensucian, la transferencia de calor disminuye y, con el tiempo, la caldera puede incluso dejar de funcionar y apagarse.
Si se coloca combustible seco en la cámara de combustión y la caldera está configurada correctamente, el gas de pirólisis producido como resultado del funcionamiento del dispositivo producirá una llama de color blanco amarillento. Dicha combustión va acompañada de una liberación insignificante de subproductos de la combustión del combustible.
Si el color de la llama es diferente, tiene sentido comprobar la calidad del combustible, así como la configuración del dispositivo.
A diferencia de los dispositivos convencionales de combustible sólido, antes de cargar leña en las calderas de pirólisis que funcionan con combustible sólido, se debe precalentar la cámara de combustión.
Para hacer esto, realice los siguientes pasos:
- Cargue leña seca pequeña (papel, astillas de madera, etc.) en el fondo de la cámara de combustión.
- Le prendieron fuego con una antorcha fabricada con materiales similares.
- Cierre la puerta de la cámara de combustión.
- La puerta de la cámara de carga se deja ligeramente abierta.
- Agregue porciones de leña mientras se quema.
- El proceso se repite hasta que se forma una capa de carbones humeantes en el fondo.
En este momento, la cámara de combustión ya se ha calentado a aproximadamente 500-800°C, creando las condiciones para cargar el combustible principal. No utilice gasolina, queroseno ni ninguna otra sustancia líquida similar para encender la leña.Antes de calentar el horno de una caldera de combustión prolongada, debe asegurarse de que el dispositivo esté listo para usar.
Para hacer esto, verifique la presencia de tiro, la estanqueidad de las puertas, la capacidad de servicio de los mecanismos de bloqueo y el equipo de control, la presencia refrigerante en el sistema de calefacción etcétera.
Luego debe encender el termostato para asegurarse de que se suministre voltaje al dispositivo. Después de esto, abra la compuerta de tiro directo y ventile la caldera durante 5-10 minutos.
Revisión de modelos populares.
Debe entenderse que cualquier caldera de pirólisis es una unidad bastante pesada que no está diseñada para colgarse en la pared. Estos dispositivos se pueden utilizar tanto para calentar una casa pequeña como para cabañas espaciosas. Al igual que otras unidades de calefacción, calderas de combustión prolongada varían en potencia.
Los compradores suelen centrarse en este indicador.
Entre los modelos populares de este tipo de equipos cabe mencionar:
- atmósfera (Ucrania) - están representados por dispositivos que pueden funcionar tanto con madera como con carbón, la potencia varía de 14 a 75 kilovatios.
- Ataque (Eslovaquia): capaz de calentar áreas de hasta 950 m2. m, algunos modelos pueden seguir funcionando incluso durante cortes de energía.
- Bosco (Alemania): productos de alta calidad de una marca conocida, la potencia varía entre 21 y 38 kilovatios.
- buderus (Alemania) representada por gobernantes Electrometálico Y Logano, el primero es bien conocido en Europa como una versión clásica de una caldera de pirólisis, el segundo son versiones más modernas destinadas a hogares privados.
- fiesta (Ucrania): dispositivos de alta potencia con una eficiencia de hasta el 95%.
- KT-2E (Rusia) está especialmente diseñado para grandes locales residenciales, la potencia de la unidad es de 95 kilovatios.
- opop (República Checa): calderas relativamente económicas, fiables y duraderas, con una potencia de 25 a 45 kilovatios.
- stropuva (fabricados en Lituania o Ucrania) con una potencia de siete kilovatios o más son bastante adecuados para una casa pequeña, pero la gama de modelos también incluye dispositivos más potentes.
- Viessmann (Alemania): una opción ideal para hogares privados, la potencia comienza desde 12 kilovatios, el uso de tecnologías modernas le permite ahorrar combustible.
- "Burán" (Ucrania) con una potencia de hasta 40 kilovatios es otra opción popular para los propietarios de casas grandes.
- "Lógicas" (Polonia) los dispositivos de alta potencia de 20 kilovatios calientan fácilmente habitaciones de hasta 2 mil metros cuadrados. m, es más bien una caldera para necesidades industriales: calefacción de talleres, oficinas, invernaderos, etc.
Al elegir una caldera de pirólisis para una casa privada, se debe prestar atención a los modelos con dos circuitos, para no solo calentar la casa, sino también proporcionarle un suministro autónomo de agua caliente.
El intercambiador de calor para suministro de agua caliente puede ser de tipo acumulador o de flujo. Para esta última opción se utilizan modelos de caldera con mayor potencia térmica.
Si desea ahorrar dinero, puede intentar hacer una caldera de pirólisis con sus propias manos. Su tecnología de montaje se describe en Este artículo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Este vídeo muestra claramente el principio de funcionamiento de una caldera de pirólisis:
Aquí encontrará una descripción detallada del funcionamiento de una caldera de combustión superior:
Las calderas de pirólisis no son baratas, pero vale la pena invertir en su compra. Cuando se instalan y mantienen adecuadamente, estos dispositivos proporcionarán a su hogar un calor estable y económico.
¿Estás buscando una caldera de pirólisis para calentar tu hogar? ¿O tiene experiencia operando dichas unidades? Deje comentarios sobre el artículo y comparta sus impresiones sobre el uso de calderas de pirólisis. El formulario de comentarios se encuentra en el bloque inferior.
Una caldera de pirólisis es buena cuando no hay conexión de gas o se vive rodeado de bosque. En otros casos, en mi opinión, simplemente no está justificado. Es demasiado caprichoso para operar y mantener.
Es necesario controlar constantemente la calidad de la leña, deben estar secas, del mismo tamaño, es necesario controlar constantemente el estado de la chimenea, de lo contrario los vapores la obstruirán y la condensación la corroerá. Aunque mis amigos tienen "Stropuva" desde hace 10 años: al principio hubo dificultades, pero ahora hace mucho que no escucho de ellos ni una sola queja sobre la caldera.