Пиролиз принцип работы: Схема пиролизного котла: устройство, чертежи, обвязка, расчет

Содержание

Схема пиролизного котла: устройство, чертежи, обвязка, расчет

Из всех видов отопительных установок, работающих на твердом топливе, наиболее эффективными считаются агрегаты, в которых при сжигании дров или угля происходит пиролиз. Это процесс дожигания газов, выделяющихся из дров или угля при их тлении, что позволяет передавать теплоносителю почти всю энергию сгорания топлива. Данный принцип использует схема пиролизного котла, в которой реализовано выделение горючего газа из топлива и его последующее сжигание.

Конструкция и компоновка элементов установки

В отличие от классических твердотопливных установок устройство пиролизных котлов длительного горения предусматривает две камеры сгорания вместо традиционной топки. В первой камере осуществляется медленное горение за счет недостаточного количества воздуха. При этом топливо начинает выделять так называемый пиролизный газ, перетекающий во вторичную камеру вместе с продуктами сгорания. Туда же подается достаточное количество воздуха, вследствие чего газ воспламеняется и сгорает, нагревая водяную рубашку агрегата.

Расположение двух камер может быть различным, поскольку отопительные котлы пиролизного типа могут работать как на естественной тяге дымохода, так и с помощью принудительной подачи воздуха вентилятором. В установках, использующих естественную тягу, вторичная камера расположена над первичной и воздух проходит через топливо снизу вверх. При искусственно создаваемой тяге главная топка, наоборот, находится над камерой дожига и поток воздуха направлен сверху вниз. Это отражают представленные ниже схемы устройства пиролизных котлов с различной компоновкой камер.

Способы подачи воздуха для горения

К высоте и диаметру дымохода предъявляются повышенные требования, когда схема подачи воздуха в пиролизном котле предполагает использование обычной тяги. Ее должно хватать на преодоление сопротивления газовоздушного тракта установки и дымоходной трубы, а также на создание разрежения в топке величиной 16—20 Па. Подобрать диаметр можно по выходному патрубку, а высота должна быть не менее 5—6 м.

Принудительная подача воздуха в обе камеры может осуществляться тремя способами:

Обычно схема пиролизного котла, предусматривает установку вентилятора в режиме нагнетания. Это объясняется тем, что обычный нагнетатель по стоимости доступнее чем дымосос, так как последний должен вытягивать отходящие газы с высокой температурой. По этой причине его конструктивные элементы стоят дороже.

Ведущие производители пиролизных котлов устанавливают на свои изделия дымососы на выходе продуктов горения. Причина – обеспечение безопасности для человека, открывшего дверцу топки в рабочем режиме. Дымосос создает разрежение, поэтому пламя не полыхнет через открытый проем человеку в лицо.

При большой мощности установки производителями применяются вентиляторы для котлов обоих типов, на входе и выходе газовоздушного тракта.

Для того, чтобы понять, как работает пиролизный котел, рекомендуем посмотреть следующее видео.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

аппарат для электросварки;
угловая шлифовальная машина;
дрель электрическая;
набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна. Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка. Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Расчет пиролизного котла

Расчет начинается с определения величины температурного напора, ºС:

Ƭ= (∆Т – ∆t) / ln (∆Т / ∆t)

В этой формуле:

∆Т – перепад температур продуктов сгорания перед теплообменником и после него;
∆t – разница между температурами в трубопроводах подачи и возврата теплоносителя.

Полученное значение Ƭ подставляют в формулу:

S = Q / k / Ƭ, где:

Q – расчетная мощность отопительной установки, Вт;
k – коэффициент теплопередачи, равен 30 Вт / м² ºС.

Укрупненный расчет мощности пиролизного котла (Q, кВт) выполняется исходя из площади здания. Ее значение нужно принимать по наружному обмеру дома, результат разделить на 10. Смысл этого действия в том, что на обогрев каждых 100 м² здания требуется ориентировочно 10 кВт тепловой энергии. Полученный результат – это расчетная мощность системы отопления, а источник тепла принимается с коэффициентом запаса. Он зависит от региона проживания и колеблется от 1,1 до 1,5.

Пусконаладочные работы

После того как сборка пиролизного котла завершена, нужно обязательно проверить герметичность сварных соединений. Водяная рубашка наполняется водой, затем в нее накачивается воздух, создавая избыточное давление. Некачественно сваренные швы дадут о себе знать протечками.

Теперь можно производить испытания, лучше это делать на улице, подавая проточную воду из шланга. Если на агрегате установлена группа безопасности, то можно наполнить резервуар котла водой и проверить его работу при критическом давлении 2—2,5 Бар. Порядок испытаний следующий:

Присоединить временный дымоход, загрузить в камеру топливо и открыть заслонку прямой тяги.
Прекратить подачу проточной воды, предусмотрев для этого временный кран.
Произвести розжиг и запуск пиролизного котла. Как только дрова разгорятся, заслонку прямой тяги нужно прикрывать, чтобы начался процесс пиролиза.
Открыв дверцу вторичной камеры, убедиться в наличии факела пламени. Здесь требуется регулировка пиролизного котла, нужно добиться ровного и устойчивого факела, открывая или закрывая воздушную заслонку.

Закрыть дверцу и наблюдать за показаниями термометра и манометра. В закрытой водяной рубашке процесс парообразования может начаться при достижении давления 1,5 Бар, в это время надо внимательно отслеживать температуру.
Качественно сваренные пиролизные котлы отопления могут выдерживать давление до 3 Бар, но не стоит ставить рекорды. Достаточно, если предохранительный клапан, настроенный на давление 2 или 2,5 Бар начнет сбрасывать пар, тогда можно открывать кран и возобновлять циркуляцию воды. Заслонку подачи воздуха надо закрыть, чтобы топливо начало затухать.

Будьте осторожны, проводя такие испытания, есть опасность обвариться кипятком по неосторожности или при разрыве водяной рубашки.

Подключение котла к системе отопления

Последний этап – подключение пиролизного котла и выполнение его обвязки. Как и во всех твердотопливных установках, надо исключить образование конденсата на внутренних стенках топки во время разогрева. Это явление сокращает срок службы корпуса топки, поскольку конденсат содержит включения серы и будет вызывать интенсивную коррозию металла. По этой причине обвязка котла отопления должна быть выполнена по схеме, не допускающей попадание в рубашку холодной воды при разогреве.

Ниже приведена классическая схема подключения пиролизного котла к системе отопления с балансировочным вентилем между подающим и обратным трубопроводами.

Перемычка образует малый контур, в котором теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом. Приведенная на схеме обвязка пиролизного котла отопления позволяет воде циркулировать по малому контуру, прогреваясь вместе с агрегатом. Термостатический трехходовой клапан начнет подмешивать холодную воду из системы в тот момент, когда в малом контуре температура воды достигнет заданного значения, обычно это 45—50 ºС.

Рабочая температура в системе отопления лежит в пределах 60—80 ºС, поднимать ее выше приходится редко. Если при работе в этом диапазоне температур в вашем доме прохладно, то надо искать причину в самой системе. Увеличивать температуру не имеет смысла, это только увеличит расход дров в пиролизном котле.

Заключение

Пиролизные установки, сделанные своими руками, приобретают все большую востребованность. Причина – высокая стоимость котлов заводского изготовления, самодельные агрегаты часто оказываются единственной альтернативой. Единственный недостаток — топливо для пиролизных котлов должно иметь влажность не выше 25%, иначе процесс пиролиза будет слабым, что влияет на производительность установки.

Принцип работы пиролизных котлов, устройство и схема

Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их работу и разберемся действительно ли они такие эффективные.

Дрова всегда использовались людьми как источник тепла, однако сейчас технологии позволяют применять их с более высоким КПД чем давали старые печи. Современные котлы не только значительно экономят ресурсы, но и время, ведь за ними не нужно следить, а одной закладки дров хватает на 12-24 часа.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

В отличии от классических твердотопливных котлов здесь происходить процесс “горения наоборот”, то есть тепло выделяет не процесс горения древесины, а горение выделяемого газа. Теперь давайте разберемся подробнее.

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

дрова,
различные пеллеты,
щепа,
топливные брикеты,
кокс,
уголь.

При этом содержание канцерогенных веществ в отработанных газах, выбрасываемых наружу, минимальное, что важно для людей, заботящихся об экологии.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

Недостатки:

Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Древесина для пиролизных котлов должна быть просушена до 15-20% влажности. Такой результат сложно получить при естественной сушке, поэтому можно считать это главным недостатком такого типа котлов.

Сырые дрова выделяют большее количество водяного пара, который перемешивается с газо-кислородной смесью и снижает ее энергоемкость. Пример такого снижение в цифрах:

Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

Подробная схема работы, 6 этапов

После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
В это время происходит выделение пиролизных газов.
Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Весь процесс сгорания происходит под контролем системы терморегулирования. Ее можно настроить на определенную температуру в помещении.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Схема котла с нижней камерой сгорания газов

Как вы уже поняли, такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но, по своему расположение, топки могут быть двух видов:

с нижней камерой сгорания,
с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

В этом случаи пиролизный газ с первичной топки подается путем искусственного нагнетания с помощью турбины. Это делает работу установки зависимой от электричества.

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

Камера сгорания газов сверху

В этом случаи дрова горят в нижней камере, а выработанный газ поднимается в верхнюю, где и происходит его сгорание.

Немного теории из эффективности этого оборудования

Как заявляют многие производители расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет не более 10 кг в сутки. В качества дров рекомендуют использовать березу или клен. Хвойные породы менее эффективны так как в выделяемых газах остается смола.

В заключение

Если вы решили установить и пользоваться котлом на твердом топлива, такой вариант как пиролизный будет наиболее рациональным. Не смотря на свою высокую стоимость он окупится довольно быстро за счет своего высокого коэффициента полезного действия. Кроме этого будет экономить ваше время в процессе эксплуатации и обслуживания.

Пиролиз

Продукты пиролиза каменного угля

Итак, в самом начале своей статьи мы упоминали о том, что путем пиролиза из каменного угля можно получить продукты следующих типов:

Твердые
Жидкие
Газообразные

Теперь рассмотрим каждую разновидность продуктов пиролиза подробнее.

При пиролизе каменного угля получают твердый кокс, который сегодня используется в основном в таких отраслях как черная и цветная металлургия. Кокс является более совершенным твердым топливом, чем каменный уголь, поэтому именно его используют для выплавки металлов.

Однако кокс, хотя он и является основным продуктом пиролиза каменного угля, это далеко не самое ценное, что можно извлечь из этого природного ископаемого. Побочным продуктом данного процесса является парогазовая смесь, которая содержит множество химических соединений. Данную смесь путем конденсации разделяют на жидкую и газообразную составляющую, из которых, в свою очередь, можно получить более чем 250 химических соединений.

Основным жидким продуктом пиролиза каменного угля является каменноугольная смола — черный жидкий продукт, представляющий собой сложную смесь органических соединений. Из каменноугольной смолы путем дальнейшей переработки получают такие вещества как:

Фенолы
Нафталин
Антрацен
Различные гетероциклические соединения
Технические масла
Синтетическое топливо

Однако стоит отметить тот факт, что получаемые путем пиролиза каменного угля масла и жидкое топливо являются непригодными для использования в двигателях внутреннего сгорания, поскольку они содержат в своем составе много примесей. По этой причине данные продукты пиролиза для дальнейшего использования нуждаются в дополнительной очистке. А это существенно увеличивает себестоимость данных продуктов пиролиза, делая их производство не очень рентабельным.

Газообразным продуктом пиролиза каменного угля является так называемый пиролизный газ, представляющий собой смесь горючих газов и различных химических соединений. Во многих странах мира пиролизный газ сегодня используется как альтернативный источник энергии, в первую очередь, тепловой.

Если для нас эта технология достаточно новая, то в некоторых европейских странах пиролизный газ уже давно стал привычным топливом. Помимо этого, пиролизный газ также как и каменноугольную смолу можно использовать и для получения различных химических соединений. Так, из данного газа выделяют бензол, фенол и другие вещества.

Комментарии к статье

Содержимое второго блока

Оборудование для производства

Основу производственного процесса по производству древесного угля составляет следующие механизмы:

Устройство для колки дров на гидравлике.
Бензопилы.
Весы.
Углевыжигательная печь.
Генератор электроэнергии.

Для сооружения печи следует оборудовать открытый и ровный участок, сама печь должна быть высокого качества, обеспечивающая невозможность проникновения кислорода. В ином случае часть сырья будет не обрабатываться, а гореть.

Видео: печь для изготовления древесного угля.

Хорошая печь устроена таким образом, чтобы газы, появляющиеся в ходе окисления, подавались в топку, перегорали там и направлялись для поддержания требуемой температуры. Такая экономия энергоресурсов экологична и экономична.

Существует так же оборудование, в котором имеется возможность использовать только одну емкость. В данном случае процесс непрерывности технологического производства древесного угля нарушается и появляются простои. Решает эту ситуацию наличие съемных емкостей, в которых отдельно можно сушить, окислять дрова и оставлять их догорать.

Современные технологии, используемые для изготовления древесного угля, являются безотходными, экологичными и эргономичными. Оборудование не нуждается в дополнительном и специфическом уходе. На производстве, как правило, работает 3 человека, отвечающие за непрерывность процесса и автоматическую наладку машин.

Оборудование различается своей вариативностью, но сгруппировать их можно в 3 основных вида:

Передвижные установки;
Стационарные механизмы;
Вспомогательная аппаратура.

Первая и вторая группа оборудования отличны между собой наличием и отсутствием возможности для его переноса. Причем некоторые из видов оборудования имеют единую функцию для выполнения сушки и пиролиза.

Углевыжигательные печи обладают весом от 6 до 80 тонн. При выборе передвижного оборудования, следует брать небольшие модели, которые позволят менять их дислокацию. Выбор в их пользу обусловлен отсутствием возможности систематически поставлять расходный материал в конкретное место. Передвижные установки состоят из модулей, оперативно собираются и демонтируются. Их можно располагать без создания дополнительных навесов и защитных помещений.

Стационарные установки, напротив, требуют выделения отдельного приспособленного помещения, которое можно использовать одновременно в качестве хранилища готовой продукции.

Монтаж оборудования должен производиться специалистами и соответствовать положениям ГОСТа. Все установки должны отвечать требованиям безопасности и экологичности, поскольку в печах сжигаются отходы и остатки углерода.

Вспомогательная аппаратура желательна для приобретения, поскольку значительно облегчает затраты, в первую очередь временного характера. К такого рода механизмам относятся весовой и фасовочный дозатор, сепаратор.

Достоинства и недостатки котлов пиролизного типа

В газогенераторных котлах топливо используется наиболее эффективно, поскольку сгорает практически полностью. Это не только позволяет получить больше тепла, но и уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Иногда такие котлы используют для утилизации отходов производства с минимальным загрязнением атмосферы. Кроме того, сокращается количество золы, благодаря чему меньше частота очистки (при использовании дров – примерно раз в неделю).

При прямом сжигании твердого топлива довольно сложно регулировать нагрев теплоносителя. В пиролизных котлах длительного горения это возможно, благодаря управлению подачей воздуха.

Размер используемых дров может быть довольно крупным, можно использовать не колотые дрова. Современные модели оснащены электронным оборудованием, делающим управление процессом отопления более простым и удобным.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость оборудования и высокие требования к качеству сырья. Экономия на топливе со временем окупит затраты на оборудование. В качестве топлива рекомендуется использовать дрова, высушенные в течение 12 месяцев, с влажностью 12-20 %.

В противном случае котел не будет работать с заявленной мощностью, а также будет гаснуть при снижении подачи воздуха. При низкой температуре теплоносителя в обратной трубе, понизится температура в первичной камере, из-за чего может погаснуть топливо.

Чтобы этого избежать, иногда монтируют специальную обходную трубу. При этом конструкция системы отопления усложняется, а стоимость монтажа увеличивается.

Использование принудительной тяги

Для обеспечения правильной работы пиролизного котла длительного горения требуется подача первичного и вторичного воздуха. Принудительная тяга обеспечивается вентилятором или дымососом, который функционирует от электропитания.

Это позволяет:

быстро повысить температуру в камере сгорания и системе отопления в целом;
ускорить начало процесса пиролиза;
продлить работу котла на одной загрузке топлива;
автоматически поддерживать температуру теплоносителя.

Единственным минусом является необходимость постоянного наличия электропитания. При его отсутствии работа отопительной системы приостанавливается. Выходом из ситуации может стать использование котла с естественной тягой, которому не требуется подключение к электросети.

Для его полноценной работы необходим грамотно спроектированный и смонтированный дымоход. Очистка таких котлов должна производиться чаще. Благодаря отсутствию электроники, вероятность поломок сводится к минимуму. Однако, эффективность работы таких котлов ниже, что компенсируется более низкой стоимостью.

Использование пиролизных котлов, работающих на твердом топливе, является одним из самых эффективных способов организации автономного отопления. Современное электронное оборудование, контролирующее процесс работы, позволяет автоматизировать процесс отопления.

Отсутствие газовых или недостаточная мощность электрических сетей заставляет домовладельцев решать проблему зимнего отопления с помощью твердотопливного оборудования. Среди этих агрегатов выделяются обособленной группой пиролизные котлы длительного горения (второе распространенное, не совсем точное, правда, название — газогенераторные). Причина тому — их высокий КПД — до 85% и большой диапазон мощности устройства – от 30 до 100 %.

Как правильно топить углем котел с пиролизным сжиганием

Розжиг пиролизного котла на угле – при полностью открытой заслонке, поджигают уголь. Запрещается использовать керосин, бензин и другие составы, позволяющие быстро разжечь пламя. Для розжига применяют небольшое количество сухих дров.
Перевод котла в режим пиролиза – после топки в течение 15-20 минут, заслонку прикрывают и переводят в режим пиролиза. От одной закладки, котел продолжает работать до нескольких суток.

Какой уголь лучше для пиролизных котлов

высокой температуры

В конструкции предусмотрена топка с верхней загрузкой, изготовленная из толстостенной стали или чугуна. Несмотря на изменения во внутреннем устройстве, топить пиролизный котел надо исключительно тем углем, сорт которого указан в технической документации.

Отдельные требования предъявляются к размеру фракции. Автоматические котлы лучше топить мелким углем от 0,5-2 см., это связано с особенностью шнековой подачи топлива.

Антрацит – на угле антраците, работает большинство современных моделей отопительного оборудования. Уголь имеет хорошие теплотворные характеристики и небольшой зольный остаток.
Каменный уголь – применение каменного угля в пиролизных котлах также оправдано. Данный тип топлива является эталоном расчетов тлетворной способности.
Бурый уголь – имеет высокую зольность, вследствие чего, нередко наблюдается пережог колосников. Использовать бурый уголь в пиролизном котле можно, только при наличии системы предварительного подогрева воздуха, перед подачей в топку. Применение высокозольных и влажных сортов породы запрещено.
Длиннопламенный уголь – поставляется в плитах и крупных фракциях. Свое название получил благодаря способности гореть длинным пламенем, подобно древесине. При этом, время горения длиннопламенного угля больше, приблизительно в 2-2,5 раза, по сравнению с дровами.
Угольные брикеты – изготавливаются из отходов угля, методом прессования и добавления цементирующих составов. Брикеты быстро разгораются и имеют хорошие теплотворные характеристики. В качестве достоинств, также выделяют практически полное отсутствие зольных остатков и шлаков.

оптимальными видами

Расход угля в пиролизном котле

окружающей средысильных заморозковтеплая зима

Подсчеты выполняют следующим образом:

Высчитывают отапливаемую площадь – для этого, длину дома умножают на его ширину.
Подсчитывают необходимую мощность котла, используя формулу 1 кВт = 10 м².
Выполняют расчет расходов на отапливаемую площадь. Средние затраты на отопительный сезон, составят 550 кг на каждые 10 кВт котла или 100 м².
Полученное значение умножают на количество месяцев отопительного сезона.

Производители в технической документации указывают, сколько будет работать котел на одной закладке угля, перечисляют все допустимые для использования виды топлива, приблизительный расход и другие характеристики.

Выбор марки производителя пиролизного угольного оборудования

отечественном рынке

Отопительные пиролизные угольные котлы российского производства – выпускаемая продукция адаптирована к отечественным условиям эксплуатации, неприхотлива к качеству топлива. Наиболее популярными моделями являются , Траян, Гейзер, Диво.
Разновидности импортных угольных пиролизных котлов – теплогенераторы, выпускаемые в странах ЕС, изготавливают из стали или чугуна. Допускается комбинированная конструкция, когда вместе со стальным теплообменником, используют чугунные колосниковые решетки.Продукцию отличают высокая надежность, полная автоматизация процесса горения и длительный срок эксплуатации. Популярностью пользуется модельный ряд компаний: Buderus, Atmos и т.п.

российские котлы

Как выбрать пиролизный котел

Рынок предоставляет широкий выбор покупателю. Большинство агрегатов являются творением чешских производителей, но лидерство держат германские представители. Практически все модели нуждаются в электроснабжении, они могут работать на угле, дереве, или быть комбинированными.

При выборе стоит обратить внимание на:

мощность агрегата;
внешний дизайн;
количество контуров.

Приобретая такой отопительный прибор необходимо правильно выбрать его мощность, чтобы тепла было достаточно для помещения. Ориентир следующий: 1кВт мощности пиролизного котла требуется, чтобы отопить 10 кв. м помещения. Это с учетом того, что дом хорошо утеплен, высота стен не превышает 3-х метров. Если же возможны тепловые потери дома, покупатель не уверен в надежности постройки, тогда в расчет берется не 1 кВт, а 1,3 кВт. К примеру, для помещения площадью в 30 кв. м нужен пиролизный агрегат с мощностью не ниже 3,9 кВт (1,3 кВт * 30 кв. м / 10 = 3,9 кВт).

Пиролизные котлы – технологические приборы, имеют большое количество электроники и разнообразных настроек, более дорогостоящие имеют пульт управления и керамическую топку, которая позволяет сохранять тепло длительное время, хороших технических характеристик. Можно встретить и более новые модели: пиролизный котел в чугунном корпусе (немецкий производитель Dakon).

Существуют и модели, которые все же могут функционировать без электричества. Это котлы ОРОР (чешские). Суть их работы в следующем: формирование газов происходит во время пиролиза топлива, их путь проходит горелкой диффузионного типа, где направляются к камере сгорания.

Благодаря вторичному воздуху происходит сгорание. Вторичный воздух не усиливается вентилятором и не направляет к камере сгорания, в отличие от большего количества моделей, его засасывает в камеру во время передвижения газов. Этому способствует специальная порфированая трубка. Благодаря открытию задвижек вторичного и первичного воздуха, регулируется мощность котла. Такие модели работают полностью автономно, гарантируют КПД в 89%.

Автономные системы отопления актуальны прежде всего там, где нет возможности подключения к магистральному теплоснабжению. Одним из современных видов таких систем являются твердотопливные пиролизные котлы, имеющие длительный период горения.

Разнообразные модели, имеющиеся в продаже, отличаются мощностью, комплектацией и ценой. Такие котлы имеют высокую эффективность и минимальное количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания. Возможность автоматизации управления делает их использование более удобным.

Суть работы пиролизного котла

Такой пиролизный котел еще называют газогенераторным. Суть работы в пиролизном сгорании топлива: под действием высоких температур и в условиях недостатка кислорода твердого топливо (бурого угля, угольных древесных брикетов) разлаживается на летучие частички. Получается так называемый пиролизный газ. Температурные показатели нагрева оборудования 200-800 градусов. Данная химическая реакция способствует лучшему прогреванию и подсушиванию топлива в котле, совершается подогревание, которое идет в направлении воздушного сгорания.

Рис. 2

Высокая температура способствует смешиванию кислорода с выделенным пиролизным газом. В итоге газ горит. Из горящего газа образуется тепловая энергия. Нужно заметить, что пиролизный газ взаимодействует и с активным углеродом, во время своего сгорания. Поэтому, выходя из котла, дымовые газы практически не имеют вредных компонентов. Они, скорее, являются смесью, в состав которой входит углекислый газ и водяной пар. Полученного CO2 попадает в окружающую среду в трижды меньше, чем после работы обычных выбросов угольных или древесных котлов. Данные агрегаты считаются экологически чистыми, не загрязняют среду.

Агрегаты данного вида функционируют на угольном и древесном топливе. Если использовать не качественное сырое горючее, отопительный прибор потеряет свою мощность до 50%. Такое топливо плохо горит, дымит, мало греет и сокращает срок эксплуатации котла и дымоходной трубы.

Преимущества пиролизных агрегатов:

регулируется мощность от 30% до 100%;
процесс очистки и обслуживания простые;
небольшая потребность топлива;
подача топлива в сутки только раз;
большое количество топливо сгорает сразу вместе;
использование угольным котлом сырого топлива, влажность которого не выше 20-ти %.

Недостатки:

дорогостоящий прибор отопления;
нуждаются в электричестве.

Каждый вид топлива сгорает по-разному. Что касается угольного топлива, то бурое сгорает за 8 часов, а черное – за 10 часов. С пиролизными котлами возможна экономия, даже учитывая такие недостатки как потребность в электричестве, не низкой стоимости. Электричество необходимо для питания вентилятора, но для его работы нужно всего 85 Ватт (как обычная лампочка). Если это проблема, тогда с ней справиться дизельный генератор.

Преимущества отопительных агрегатов пиролизного типа

Помимо высокого КПД и возможности управления мощностью к плюсам этого оборудования относится длительная продолжительность горения при одной закладке.
Высокая экологичность: процесс горения протекает до почти полного разложения топлива на нейтральные вещества – воду и углекислый газ, дымоходы не зарастают смолами. Побочных газообразных вредных веществ образуется ничтожно мало.
Исключено задымление помещения. Нет образования сажи, количество образуемой золы минимально. Несложная автоматика делает легким управление агрегатом.
Разнообразие топлива: дерево, древесные отходы, уголь — это преимуще

Установка пиролиза (парового крекинга) принцип работы, схема, назначение

Назначение

Пиролиз или паровой крекинг – это нефтехимический процесс, при котором насыщенные углеводороды распадаются на более мелкие, часто ненасыщенные, углеводороды. Это основной промышленный метод получения более легких олефинов, включая этилен и пропилен.

Этилен является одним из основных нефтехимических продуктов в мире, поскольку он является базой для синтеза многих химических веществ и продуктов. Мировое потребление этилена в 2018 году составило 164 млн тонн, а пропилена 106 млн тонн, бутадиена – 16 млн тонн. Согласно исследованиям, спрос на этилен будет расти на 3,3-3,4% ежегодно до 2025 года. В настоящее время паровой крекинг является преобладающей технологией производства этилена. Общая производственная мощность по всему миру составляет более 150 миллионов тонн в год.

Структура потребления продуктов пиролиза

Сырье и продукты

Современная мировая структура сырья пиролиза:

этан — 27,6 % мас.
сжиженные газы (пропан, бутан) — 14,0 % мас.
прямогонный бензин (нафта) — 53,1 % мас.
гидроочищенные керосино-газойлевые фракции — 5,3 % мас.

Нафта в основном является продуктом первичной переработки сырой нефти, в то время как этан более распространен в природном газе, сжиженные газы и газойли также могут являться продуктом первичной переработки нефти.

Химизм пиролиза

Процесс пиролиза протекает при очень высоких температурах, 750-900 °C, при давлении, близком к атмосферному. В этих условиях реакции крекинга одной или нескольких ковалентных углерод-углеродных (С-С) связей происходят по свободно радикальному механизму. Следовательно, образуется большее число более мелких молекул. Одновременно протекает реакция дегидрирования путем крекинга связи углерод-водород (С-Н).

Химизм пиролиза

Побочные реакции:

изомеризация,
циклизация,
полимеризация
циклодегидрирование → образование кокса (полиароматический СН)

Водяной пар добавляется в сырье для уменьшения образования побочных продуктов.

Малое время пребывания сырья в реакционных трубах предотвращает значительную долю побочных реакций, особенно образование кокса.

Технологическая схема

Принципиальная технологическая схема процесса пиролиза

Предварительный подогрев

Поток сырьевой нафты (поток П01) предварительно нагревают и смешивают с паром (С3) до достижения соотношения пара к нафте порядка 0,5 (мас.). Поскольку пар инертен (не вступает в реакцию с этаном или другими компонентами), его присутствие не приводит к образованию побочных продуктов. Поддержание пара в пределах 0,3-0,5 достаточно для снижения парциального давления, чтобы сохранить равновесие реакции по отношению к этилену и уменьшить обратное превращение в этан. Далее смесь нагревают до 500 ^○С (П2) и подают на крекинг.

Печь пиролиза и блок захолаживания

Реакция крекинга проходит в змеевиках печи, где время пребывания сырья составляет порядка 0,6 с. Такое время выбирается с целью увеличить выход олефинов при режиме работы 850 °С и 1 бар. Продукты крекинга (которые выходят из печи при 850 °C в П3) охлаждаются до 230 °C (П4) путем производства пара высокого давления и низкого давления (ВД/НД) (С1 и С2) для выработки электроэнергии.

Типичная печь для проведения процесса пиролиза

Газопродуктовая смесь захолаживается с помощью H₂O и части жидкого продукта фр. С₉₊. В реакционной смеси присутствует значительное количество олефинов, которые легко подвергаются реакциям полимеризации и поликонденсации.

Квенчинг (квенч) – это технологический метод, который дает возможность быстро прекратить реакции крекинга с помощью подачи холодного сырья или охлажденного нефтепродукта в горячие продукты крекинга.

Блок фракционирования

Полученный газ (П5) охлаждается и подается в основную колонну фракционирования, где тяжелые компоненты (C₉₊) выходят с куба колонны (П8). Легкие компоненты (П6) с верха колонны сначала охлаждаются до температуры окружающей среды и направляются в сепаратор, где потоки газа и жидкости разделяются. Газовый поток (П07) сжимается в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением до 3,1 МПа. В процессе компримирования газа с его последующим охлаждением образуется жидкая фаза, которая затем направляется в отпарную колонну для извлечения жидких ароматических углеводородов (П26).

Во время сжатия газа (обычно на последней стадии) газ очищают при помощи каустической соды (NaOH) для удаления кислых газов. Затем очищенный газ (П10) осушают с помощью цеолитов и направляют в секцию фракционирования установки пиролиза. Газ сначала охлаждают до температуры порядка минус 50 °С и подают в деметанизатор.

Деметанизатор

Деметанизатор – ректификационная колонна, предназначенная для выделения из смеси углеводородных компонентов или газового бензина в качестве ректификата метана. Применяются для удаления неконденсирующихся компонентов, содержание которых в реализуемой продукции ограничивается. Деметанизаторы работают при давлении 3,5-4,0 МПа, температуре в рефлюксной емкости от -60 до -90 °С.

Несконденсированные газы выходят из верхней части колонны. Далее газ проходит через турбодетандер, в результате чего его давление снижается до 0,1 МПа и газ охлаждается. Охлажденный поток газа используется для захолаживания сырья на входе в деметанизатор, после чего используется в качестве топлива в печи (Т1) и в котле (Т2).

Турбодетандер, является центробежной или осевой турбиной, проходя через которую сжатый газ высокого давления расширяется с высвобождением энергии, которая часто используется для приведения в действие компрессора или генератора.

Газ низкого давления на выходе из турбины имеет очень низкую температуру минус 150 °С или менее, в зависимости от рабочего давления и свойств газа.

Нижний продукт деметанизатора при давлении 2,6 МПа (П12) подается в деэтанизатор.

Деэтанизатор

Дистиллят деэтанизатора сначала направляется в реактор гидрирования, где ацетилен (C₂H₂) преобразуется в этилен. Затем смесь компонентов С₂ разделяется в ректификационной колонне, работающей при давлении 1,8 МПа.

Кубовый продукт деэтанизатора подается в депропанизатор.

Депропанизатор

Дистиллят депропанизатора сначала направляется в реактор гидрирования для преобразования метилацетилена (C₃H₄) в пропилен (C₃H₆), а затем направляется в колонну разделения C₃, работающую при давлении 2,1 МПа.

Кубовый продукт депропанизатора направляется на разделение в дебутанизатор.

Дебутанизатор

Дистиллят дебутанизатора (П24) смешивается с оставшимися несконденсированными газами и используется в качестве топлива для котла.

Тяжелые углеводороды с куба дебутанизатора (П25) направляются на извлечение и разделение ароматических углеводородов.

Колонны разделения фракций С2 и С3

Ректификационная колонна разделения углеводородов С₂ содержит более 120 тарелок. Этилен выводится с верха колонны и после рекуперации тепла доступен для проведения процесса полимеризации (П17). Колонна разделения С₃ содержит более 240 тарелок для достижения желаемой чистоты пропилена (марки полимера) в выводимом дистилляте (П22).

Установка полностью интегрирована с паровым циклом, в котором пар (различного давления) производится и распределяется на установке. Тепло дымовых газов печи используется для предварительного нагрева реагентов до требуемой температуры и для производства пара. Произведенный пар имеет давление 10,0 МПа и перегревается до 500 °C. Пар низкого давления используется для реакций крекинга и для ребойлеров на установке.

Достоинства и недостатки

Недостатки

высокая стоимость капитальных затрат из-за наличия на установке крайне высоких и низких температур (от -160 до +900 °С)
отложения кокса в змеевиках печи, охладителе паров пиролиза вследствие высоких температур

Достоинства

высокий и постоянно растущий спрос на продукты пиролиза
возможность проектирования установки под любые возможные типы сырья от газа до газойля для получения требуемой корзины нефтепродуктов.

Материальный баланс

Продукты, получаемые в реакции, зависят от состава сырья, отношения углеводородов к пару, а также от температуры крекинга и времени пребывания в печи. Выход продуктов пиролиза в зависимости от типа сырья достаточно вариативен. Из легких углеводородов, таких как этан, пропан, бутан, СПГ или легкая нафта, получают набор продуктов, богатых легкими олефинами, включая этилен, пропилен и бутадиен. Тяжелые углеводороды, получаемые в процессе пиролиза богаты ароматическими углеводородами и углеводородами, подходящими для включения в бензин или мазут.

Продукты, % мас.	Сырье
Продукты, % мас.	Этан	Пропан	Бутан	Нафта	Газойль	Сжиженный природный газ
Н₂+СН₄	13	28	24	26	18	23
Этилен	80	45	37	30	25	50
Пропилен	2,4	15	18	13	14	12
Бутадиен	1,4	2	2	4,5	5	2,5
Смесь бутиленов	1,6	1	6,4	8	6	3,5
С₅₊	1,6	9	12,6	18,5	32	9

Существующие установки

Суммарная мощность российских пиролизных установок по этилену — около 3 млн т в год (менее 2% общемирового показателя). Традиционно, крупные пиролизные комплексы входят в состав добывающих компаний (ТАИФ, «Роснефть», ЛУКОЙЛ). Стратегия развития отрасли предусматривает создание шести крупных конгломератов-кластеров, в рамках которых развивалась бы полная производственная цепочка — от добычи углеводородов до выпуска конечных потребительских товаров. Одним из итогов реализации плана развития нефтехимической отрасли должно было стать наращивание пиролизных мощностей с 3,1 млн т в 2012 году до 7,8 млн т в 2017-м, а к 2020 году они должны составить уже 12,8 млн т.

Самый крупный комплекс пиролиза принадлежит «СИБУР-ЗапСибНефтехим» (г. Тобольск) с мощностью 1,5 млн т/год. Крупные установки пиролиза принадлежат ОАО «Нижнекамскнефтехим» (г. Нижнекамск) и ОАО «Казаньоргсинтез» (г. Казань). Суммарная мощность всех установок составляет порядка 4,5 млн т/ год по этилену. В России сырьем процесса пиролиза преимущественно является этан-пропановая фракция.

Предприятие	Мощность, тыс. т/год
ОАО “Нижнекамскнефтехим”	600
ОАО “Казаньоргсинтез”	654
ООО “Ставролен”	300
ОАО “СИБУР-ЗапСибНефтехим”	1500
ОАО “Ангарский завод полимеров”	200
ОАО “Газпром нефтехим Салават”	340
ООО “СИБУР-Томскнефтехим”	300
ОАО “Уфаоргсинтез”	120
ЗАО “СИБУР-Кстово”	420

Пиролизный котел принцип работы

Пиролизный котел: принцип работы

Одним из видов твердотопливных водонагревательных котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки.

Почему у пиролизного котла такой высокий КПД

Сам процесс пиролиза представляет из себя разложение органических соединений при высокой температуре (200…800°С) и ограниченном количестве кислорода. При этом выделяется газ и отработанный кокс.

Этот принцип работы используют и газогенераторные котлы, где, в качестве органического вещества служит древесина. Выработанный таким образом газ сгорает при температуре до 1200°С и выделяет значительно больше тепловой энергии, нежели сами дрова из которых он получен. Таким образом можно получить до 50% больше тепла. КПД таких котлов достигает 85…89%.

В качестве топлива может использоваться:

дрова,
различные пеллеты,
щепа,
топливные брикеты,
кокс,
уголь.

Принцип работы достаточно простой

1 этап. Дрова разогреваются до температуры выхода пиролизных газов.

2 этап. Начинает выходить газ, начинается процесс пиролиза и он продолжается ровно до тех пор, пока все летучие газы не испарятся из топлива.

3 этап. Окончательное сгорание углей.

Видео работы

//www.youtube.com/embed/twvzsim1DaQ

Преимущества и недостатки

К плюсам такой установки можно отнести:

Самый высокий КПД среди всех твердотопливных котлов, он составляет 90–93%.
Выделяется примерно в 3 раза меньше вредных веществ, что делает их более экологичными.
Большой интервал между загрузками топлива, порядка 12 часов для мягких пород древесины и 24 часа для брикетов, пеллет и твердых сортов.
Низкое количество смол в отработанных газах продлевает срок службы дымоходов.

Недостатки:

Необходимо топливо низкой влажности. Лучший вариант это 20%.
Стоимость таких котлов выше всех остальных типов такого оборудования.
Установка с принудительной тягой делает ее зависимой от электричества.

Схема работы пиролизного и классического котла

Как влияет влажность дров на эффективность

Сжигание 1 кг дров с влажностью 20% – мощность 4 кВт;
Сжигание 1 кг дров с влажностью 50% – мощность 2 кВт.

Если перенести это на работу установки, получается что сырые дрова увеличивают 1 этап работы (см. схему выше). То есть работать котел будет как классический больше времени, а как пиролизный – меньше. Эффективность будет снижаться прямо пропорционально.

Видео обзор газогенерирующего котла

//www.youtube.com/embed/yMieIT0cgt8

Схема работы

После того как дрова разгорелись, заслонка закрывается и начинается стадия тления.
В камеру нагнетается кислород, в небольшом количества, но в достаточном чтобы поддерживать тление.
В это время происходит выделение пиролизных газов.
Газы попадают во вторичную камеру сгорания где соединяются с кислородом, который искусственно нагнетается.
Происходит процесс сгорания смеси с выделением тепла. Часть энергии уходит на теплообменник для прогрева теплоносителя, часть уходит в первичную камеру для поддержания процесса пиролиза.
Отработанные продукты горения выходят через дымоход, проходя при этом через дополнительный теплообменник и отдавая оставшееся тепло.

Какие виды газогенерирующих котлов существуют

Такие котлы содержат две камеры сгорания: первичную топку загрузки (где горят дрова) и камеру сгорания (где непосредственно горит газ). Но по своему расположению топки могут быть двух видов:

с нижней камерой сгорания,
с верхней камерой сгорания.

Особенности котлов с нижней камерой сгорания

Достоинства	Недостатки
Удобная загрузка топлива в камеру	Необходимость очистки от золы камеры сгорания газа
Удобное обслуживание	Более высокая цена, обусловленная сложной конструкцией
КПД выше за счет большей камеры теплообменника

Особенности котлов с верхней камерой сгорания

Достоинства	Недостатки
Газ поступает в камеру естественным образом	Немного ниже КПД
Камеру чистить нужно реже
Отработанные газы выходят благодаря естественной тяге

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

с верхним расположением;
с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

без применения электричества: котлы с естественной тягой;
с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Камера сгорания котла.
Отсек газификации.
Секция дожигания газов.
Колосниковые решётки.
Теплообменник (входной/выходной патрубки).
Трубопровод отвода газов (дымоход).
Отверстия для поддува.
Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе.

Температурные фазы:

сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды.

Принцип работы пиролизных котлов длительного горения

Внешне эти котлы мало чем отличаются от обычных металлических печей. Они имеют такую же загрузочную дверцу, ведущую в первичную камеру сгорания. В нее укладываются обычные дрова, а также брикеты из опилок либо торфа. Используют в этих целях и изобретение последних нескольких лет — гранулы пеллет. Они представляют собой сильно спрессованные отходы столярного производства. В дело идет все, начиная от коры деревьев и заканчивая торфом и сушеным навозом.

На заметку! Лучше всего использовать в качестве топлива пеллетные гранулы. Это топливо имеет маленький размер и может автоматически подаваться в камеру сгорания котла.

Современный котёл длительного горения с бункером для пеллетных гранул.

На дне камеры сгорания располагается колосник, имеющий вид очень тяжелой чугунной решетки. Он необходим для подачи воздуха под топливо. Загруженные дрова поджигают и ждут пока они полностью разгорятся под воздействием первичного потока воздуха. Как только котел выходит на режим, доступ воздуха в первичную камеру практически прекращают, в результате чего горение останавливается. Топливо начинает только тлеть, выпуская пиролизный газ. Он обладает очень высокой горючестью, но так как воздуха мало, то он не вспыхивает.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла.

Затем самотеком или принудительно эта газообразная летучая смесь органики подается во вторичную камеру, которая собственно и является главной рабочей частью пиролизного котла длительного горения. С водяным контуром системы отопления она связана непосредственно. Поступающий в эту камеру газ имеет температуру около 300 градусов и поэтому вспыхивает при поступлении кислорода без промедления. Во вторичную камеру подается достаточное для горения количество воздуха. Пиролизный газ выделяет при сгорании намного больше энергии, чем простые дрова, поэтому нагревание теплоносителя в системе происходит очень быстро.

Пример размещения твердотопливного котла с автоматической подачей пеллет из бункера хранения в подвальном помещении частного дома.

Важным моментом является то, что порция дров, помещенная в топку, расходуется очень медленно, что позволяет отапливать помещение очень небольшим их количеством длительное время.

На заметку! В качестве топлива для газогенераторов рекомендуется использовать очень хорошо просушенные вещества и дрова. Ведь 1 кг дров, которые содержат 20% влаги выделяет 4 кВт/час. энергии, а содержащие 25% влаги, уже только 3 кВт/час.

Принцип работы пиролизного котла с водяным контуром

Преимущества и недостатки котлов на пиролизном газе

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром ценят за их преимущества перед печами с прямым горением. Можно перечислить некоторые из них:

полное сгорание топлива без накопления сажи. Кроме экономии дров это свойство несет гораздо большую пользу. Полное сгорание означает, что в качестве отходов выделяется лишь углекислота и обыкновенная вода. Ни то, ни другое не представляет большого вреда для людей и природы в целом. Этого нельзя сказать о частичном сгорании дров. Вредные токсичные вещества, образующиеся при неполном распаде органики, попадают в атмосферу, вызывая нежелательные последствия, не говоря уже о зловонном едком дыме;

Для увеличения эффективности пиролизного котла используйте только сухие дрова.

благодаря полному сгоранию, в газогенераторах можно использовать любое органическое твердое топливо. По сути им может быть любая органика, способная к активной реакции окисления, то есть горению. Такие котлы можно устанавливать на швейных и кожевенных фабриках, на предприятиях деревопереработки, сельхозпредприятиях. Этим полностью решается проблема утилизации отходов;
высокая экономия средств на топливо, так как пиролизные котлы длительного горения с водяным контуромимеют такое названия по причине того, что от одной дровяной закладки рабочий процесс может продолжаться не менее 12 часов. Простая печь или котел, максимум способны гореть 4 часа;

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления дома.

полностью решен вопрос регулировки процесса горения и нагревания теплоносителя. По причине того, что в рабочей камере сгорает газообразное топливо, его поток легко регулируется, так же, как и интенсивность горения. Это позволяет полностью автоматизировать работу котла, не хуже, чем электрического или газового.

Есть у пиролизных котлов длительного горения и недостатки, о которых следует осведомиться, при приобретении этой техники:

стоимость газогенераторов намного выше, чем у других видов теплотехники. Однако это со временем окупается, благодаря экономии топлива;

Автоматизированная котельная в современном частном доме.

топливо должна быть идеально сухим. Уже 20%-я влажность является серьезным препятствием для горения. Котел просто престанет работать после ограничения доступа воздуха;
в связи с тем, что в конструкции практически всех моделей предусмотрено использование вентиляторов для нагнетания воздуха, то для их работы требуется наличие электроэнергии, что не позволяет использовать эту технику на дачах, не имеющих электроснабжения.

На заметку! Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения говорят о том, что иногда они останавливаются из-за того, что вода из обратной трубы системы попадает в контур котла сильно остывшей. Чтобы этого избежать, надо впаять в систему обходной контур из трубы подачи. Здесь используется обычный трехходовой клапан. Тогда горячая вода смешается с охлажденной, котел не будет отключаться.

Схематическое изображение пиролизного котла с водяным контуром.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Виды пиролизных печей, их принцип работы и устройство, преимущества и недостатки

Одним из вариантов экономии топлива является применение печей или котлов длительного горения. На одной заправке топливом они работают гораздо дольше других видов отопительных устройств. К печам длительного горения относятся пиролизные печи. Рассмотрим их принцип действия пиролизных печей, их устройство, а так же преимущества и недостатки использования этих агрегатов для обогрева помещения и устройство.

Что такое пиролиз

В основе действия таких печей лежит принцип пиролиза— термического разложения органических веществ (в нашем случае топлива) на твердые остатки и пиролизные газы при недостатке кислорода. После чего полученный пиролизный газ при высокой температуре смешивается с воздухом (кислородом), что способствует почти полному сгоранию топлива и самого газа.

Если на промежуточном этапе отделить твердые остатки, то получится готовое производство угля (кокса) — углевыжигательная печь. Но нам это не нужно, мы рассмотрим данный процесс с точки зрения обогрева помещений.

А основной обогрев получается за счет выделения тепла при сгорании полученного газа, смешанного с воздухом. Далее рассмотрим, как достигается это конструктивно.

Устройство пиролизных печей

Классическое устройство пиролизной печи выглядит следующим образом. Имеется общий корпус. В него встроена топка с горелкой для закладки дров. Топка выполняется так, чтобы можно было обеспечить очень малый приток воздуха (герметичная, с плотной дверкой и хорошо работающей задвижкой, оборудованная приточно-вытяжным вентилятором). В нее закладываются дрова, поджигаются горелкой или вручную. После того, как они немного разгорятся, топка ограничивается в доступе кислорода.

Дрова обугливаются, получившийся при этом газ (наполовину азот и на половину — смесь водорода, угарного газа, метана и углекислого газа) снизу вверх по отдельному воздуховоду поступает во вторую камеру сгорания, где смешивается с воздухом (приток вторичного воздуха) в нужной пропорции и сгорает, выделяя тепло. Вторая камера сгорания конструктивно может быть совмещена с самим воздуховодом, или же с началом дымохода. Она может обслуживаться все тем же приточно-вытяжным вентилятором, может быть смонтирован отдельный вентилятор, а может работать только с помощью одних герметичных заслонок на естественной тяге (при хорошо продуманной системе дымохода).

Если твердые остатки от сгорания дров нужны — предусмотрено устройство для их извлечения. В кустарных или промышленных печах его роль, как правило, выполняет поворотная «реторта».

Реторта — это обычно круглая часть корпуса, в которую закладываются дрова, а потом снизу извлекается кокс, уголь.

От обычных печей пиролизная отличается тем, что фактически топливо в ней сгорает не сразу, а в два этапа, разлагаясь при этом на твердые остатки и газ.

Твердые остатки затем тоже сжигаются, тепло от них тоже используется для поддержания постоянства нужной температуры в первичной топке. Практически, дрова сжигаются полностью, от них остается очень мало золы — это еще одна особенность пиролизных печей. Обычно такие печи и котлы требуют удаления золы раз в несколько дней, а то и раз в неделю.

Достоинства и недостатки

У печей такого типа имеется ряд преимуществ. Перечислим основные.

Высокая экономичность печи за счет более полного и длительного сгорания топлива.
Экологически безопасная. В выходящих из дымохода продуктах сгорания очень мала доля вредных и грязных веществ. Практически, это небольшая доля CO и остальное — пар. Данные печи называются бездымные именно по этой причине. Как следствие — чистый дымоход и отсутствие сажи. Конечно, все это верно при использовании обычных дров или угля.
Достаточно быстрый нагрев топлива.
Более высокий КПД (до 85%), чем у обычных печей.
Большой интервал тепловой мощности— печь может работать в диапазоне от 5 до 100% мощности.
Возможность подключения любого контура отопления (с естественной и принудительной циркуляцией, для отопления и для отбора горячей воды для хозяйственных нужд).
Возможно применение различных видов топлива, как твердого (вплоть до сырых дров, мусора и автомобильных покрышек), так и жидкого (существуют модели для сжигания машинного масла — отработки).
Минимальный контроль человека — загрузка топливом раз в сутки и редкая выгрузка золы без останова печи.

Несмотря на многочисленные достоинства, у данных печей есть и ряд недостатков.

Достаточно большие по размерам.
Необходимо наличие площадки для складирования топлива.
При сжигании мусора, различных отходов, все-таки присутствуют запахи и примеси при сжигании. Поэтому при планировании сжигания отходов следует продумать систему вентиляции в помещении с печью.
Для наличия хорошо работающей системы желательна установка вентиляторов в печь (котел) и насосов (в систему отопления), а это влечет за собой зависимость от электросети.
Скапливание конденсата в выходном канале и дымоходе. Обусловлено это низкой температурой выходящих отходящих газов. Как правило, для сбора конденсата в конструкции предусматривают накопитель. Из-за конденсата выходная труба с дымоходом должны быть большого диаметра или сечения, и утеплены на улице — во избежание застывания конденсата при морозах.

Общие выводы

Из перечисления сильных и слабых сторон видно, что печи данного типа могут вполне составить конкуренцию другим источникам тепла. После газа, «пиролиз» будет, пожалуй на втором месте по экономичности, наравне с пеллетным отоплением.

Нужно заметить, котлы обычно меньше по размерам, чем печи. Некоторые котлы и печи заводского изготовления могут работать как в обмуровке кирпичами, так и без нее. Единственное требование при любом варианте — обеспечение хорошего «теплого» дымохода.

Проведем краткий обзор одной из печей заводского изготовления.

Из отечественных серийных моделей популярностью пользуется пиролизная печь марки «Самогрейка». Это довольно функциональная конструкция. Ее можно использовать для обогрева помещений площадью от 100 до 400 кв. метров, отбора горячей бытовой воды (печь двухконтурная и оборудована накопительным 100-литровым баком), и для горячего копчения продуктов.

Данная печь работает с любым видом контура циркуляции. В качестве топлива используется любое твердое. Мало того, что она требует обслуживания раз в несколько суток, так еще имеет запасной электрический котел, что значительно увеличивает ее удобство и универсальность в пользовании. В ее электрической части смонтировано два ТЭНа (по 2,5 кВт каждый) для отопительного контура и один ТЭН (1,2 кВт) в накопительном баке для бытовых нужд. Диапазон работы печи на одной загрузке топливом колеблется от 16 до 82 часов (при максимальном режиме и при минимальном режиме). Внешне выглядит как прямоугольник с размерами 1800*900*600 мм и полным весом 276 кг.

От автора

В настоящее время выбор пиролизных печей и котлов все больше растет. Основные их функции такие же, как у вышеприведенной «Самогрейки». Можно сделать такую печь и самостоятельно. Существует множество самодельных кирпичных и металлических печей. Например, наша инструкция по самостоятельной постройке печи длительного горения.

Пиролизные устройства известны давно, но долгое время использовались в основном в промышленности для получения кокса. В довоенное и военное время прошлого века они даже на грузовые автомобили устанавливались, именуясь газогенераторными установками (это их второе название). Сейчас они начинают выходить из тени, и все чаще и чаще приходят для обогрева частных помещений. Там, где нет возможности подвести газ или задействовать пеллеты, они порой являются самым экономичным вариантом. По своей сути они являются источником своего, «местного» газа, который сразу же сжигается. Кстати, в качестве топлива для пиролизных печей, вполне можно использовать и разные пеллеты и брикеты. Конечно, при их использовании срок работы на одной заправке изменится, в какую сторону — зависит от топлива.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

% PDF-1.4 % 179 0 объект > endobj xref 179 103 0000000016 00000 н. 0000003040 00000 н. 0000003253 00000 н. 0000003280 00000 н. 0000003335 00000 н. 0000003371 00000 н. 0000003699 00000 н. 0000003813 00000 н. 0000003927 00000 н. 0000004040 00000 н. 0000004155 00000 н. 0000004267 00000 н. 0000004409 00000 п. 0000004571 00000 н. 0000004744 00000 н. 0000004904 00000 н. 0000004984 00000 н. 0000005064 00000 н. 0000005144 00000 п. 0000005223 00000 п. 0000005302 00000 н. 0000005380 00000 н. 0000005460 00000 н. 0000005539 00000 н. 0000005619 00000 н. 0000005698 00000 п. 0000005778 00000 н. 0000005857 00000 п. 0000005936 00000 н. 0000006014 00000 н. 0000006093 00000 п. 0000006171 00000 п. 0000006251 00000 н. 0000006515 00000 н. 0000007139 00000 н. 0000007594 00000 н. 0000007979 00000 н. 0000008147 00000 н. 0000011281 00000 п. 0000011660 00000 п. 0000011924 00000 п. 0000012002 00000 п. 0000012039 00000 п. 0000012226 00000 п. 0000012603 00000 п. 0000012910 00000 п. 0000019208 00000 п. 0000019752 00000 п. 0000020135 00000 п. 0000020556 00000 п. 0000025312 00000 п. 0000025700 00000 п. 0000026714 00000 п. 0000027738 00000 п. 0000027892 00000 п. 0000028096 00000 п. 0000029092 00000 н. 0000030112 00000 п. 0000031186 00000 п. 0000031331 00000 п. 0000032295 00000 п. 0000032544 00000 п. 0000032871 00000 п. 0000033096 00000 п. 0000033362 00000 п. 0000033713 00000 п. 0000034729 00000 п. 0000036075 00000 п. 0000036889 00000 н. 0000039583 00000 п. 0000039971 00000 п. 0000040582 00000 п. 0000041965 00000 п. 0000064740 00000 п. 0000095557 00000 п. 0000095761 00000 п. 0000095979 00000 п. 0000096265 00000 п. 0000096324 00000 п. 0000096614 00000 п. 0000096822 00000 н. 0000096878 00000 п. 0000098611 00000 п. 0000098884 00000 п. 0000098942 00000 п. 0000099201 00000 н. 0000099300 00000 н. 0000099396 00000 н. 0000099521 00000 н. 0000099632 00000 н. 0000099800 00000 н. 0000100020 00000 н. 0000100180 00000 н. 0000100292 00000 н. 0000100493 00000 п. 0000100737 00000 н. 0000100986 00000 н. 0000101243 00000 н. 0000101478 00000 н. 0000101710 00000 н. 0000101944 00000 н. 0000102196 00000 п. 0000002356 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 281 0 объект > поток xb«a`d`g` Ā

Принцип работы ELCB и RCB

Принцип работы ELCB и RCB:

A n Автоматический выключатель утечки на землю (ELCB) — это устройство, используемое для непосредственного обнаружения токов, протекающих на землю от установки, и отключения питания и в основном используется в системах заземления TT.

Есть два типа ELCB,

Автоматический выключатель утечки на землю (Voltage-ELCB)
Прерыватель цепи тока утечки на землю по току утечки на землю (Current-ELCB).

Voltage-ELCB были впервые представлены около шестидесяти лет назад, а Current-ELCB были впервые представлены около сорока лет назад. В течение многих лет ELCB, управляемый напряжением, и ELCB, управляемый дифференциальным током, назывались ELCB, потому что это было более простое имя для запоминания.Но использование общего названия для двух разных устройств привело к значительной неразберихе в электротехнической промышленности. Если в установке был использован неправильный тип, уровень защиты может быть значительно ниже предполагаемого. Чтобы игнорировать эту путаницу, IEC решила применить термин устройство остаточного тока (RCD) к ELCB, управляемым дифференциальным током. Остаточный ток относится к любому току, превышающему ток нагрузки

База напряжения ELCB.

Voltage-ELCB — автоматический выключатель, работающий от напряжения.Устройство будет работать, когда ток проходит через ELCB. Voltage-ELCB содержит катушку реле, которая подключена к металлическому корпусу нагрузки на одном конце, а на другом конце — к проводу заземления.
Если напряжение на корпусе оборудования повышается (из-за прикосновения фазы к металлической части или нарушения изоляции оборудования), что может вызвать разницу между напряжением земли и нагрузки на корпусе, возникает опасность поражения электрическим током. Эта разница напряжений будет производить электрический ток от металлического тела нагрузки, проходящего через контур реле, и на землю.Когда напряжение на металлическом корпусе оборудования повышается до опасного уровня, превышающего 50 В, протекающий через петлю реле ток может переместить контакт реле, отключая ток питания, чтобы избежать опасности поражения электрическим током.
ELCB обнаруживает токи короткого замыкания от токоведущего к заземляющему проводу внутри установки, которую он защищает. Если на измерительной катушке ELCB появится достаточное напряжение, он отключит питание и останется выключенным до ручного сброса. ELCB с функцией измерения напряжения не распознает токи короткого замыкания от живого к любому другому заземленному телу.

Эти ELCB контролируют напряжение на заземляющем проводе и отключают питание, если напряжение на заземляющем проводе превышает 50 вольт.
Эти устройства больше не используются из-за их недостатков, например, если короткое замыкание происходит между током и землей цепи, они отключат питание. Однако, если короткое замыкание происходит между токоведущим и другим заземлением (например, человеком или металлической водопроводной трубой), они НЕ отключатся, поскольку напряжение на заземлении цепи не изменится.Даже если короткое замыкание происходит между током и землей цепи, параллельные пути заземления, образованные через газовые или водопроводные трубы, могут привести к обходу ELCB. Большая часть тока короткого замыкания будет протекать по газовым или водопроводным трубам, поскольку одиночный стержень заземления неизбежно будет иметь гораздо более высокий импеданс, чем сотни метров металлических коммуникационных труб, закопанных в землю.

Способ определения ELCB — поиск зеленого или зеленого и желтого заземляющих проводов, входящих в устройство. Они полагаются на напряжение, возвращающееся к отключению через заземляющий провод во время короткого замыкания, и обеспечивают лишь ограниченную защиту установки и не обеспечивают никакой личной защиты. Вы должны использовать подключаемые к розетке УЗО на 30 мА для любых приборов и удлинителей, которые можно использовать как минимум на улице.

Преимущества

ELCB имеют одно преимущество перед УЗО: они менее чувствительны к условиям неисправности и, следовательно, имеют меньше ложных срабатываний.
Хотя напряжение и ток на линии заземления обычно представляют собой ток повреждения от живого провода, это не всегда так, поэтому существуют ситуации, в которых ELCB может мешать срабатыванию.
Когда установка имеет два соединения с землей, соседняя сильноточная молния вызовет градиент напряжения в почве, подавая на чувствительную катушку ELCB напряжение, достаточное для ее отключения.
Если заземляющий стержень установки расположен рядом с заземляющим стержнем соседнего здания, высокий ток утечки на землю в другом здании может повысить местный потенциал земли и вызвать разность напряжений на двух заземлениях, снова отключив ELCB.
Если существует накопление или нагрузка токов, вызванная предметами с пониженным сопротивлением изоляции из-за устаревшего оборудования, или с нагревательными элементами, или в условиях дождя, сопротивление изоляции может снизиться из-за отслеживания влажности.Если есть ток, равный номинальному значению ELCB, то ELCB может вызвать ложное отключение.
Если какой-либо из заземляющих проводов отсоединится от ELCB, он больше не сработает, или установка часто больше не будет должным образом заземлена.
Некоторые ELCB не реагируют на выпрямленный ток повреждения. Эта проблема характерна для ELCB и RCD, но ELCB в среднем намного старше, чем RCB, поэтому у старого ELCB с большей вероятностью будет некоторая необычная форма волны тока повреждения, на которую он не будет реагировать.
ELCB, управляемый напряжением, является требованием для второго подключения и возможностью того, что любое дополнительное заземление в защищаемой системе может вывести извещатель из строя.
Неприятное срабатывание, особенно во время грозы.

Недостатки:

Они не обнаруживают замыкания, которые не пропускают ток через CPC к заземляющему стержню.
Они не позволяют легко разделить единую систему здания на несколько секций с независимой защитой от замыканий, поскольку в системах заземления обычно используется общий заземляющий стержень.
Они могут быть отключены внешним напряжением от чего-либо, подключенного к системе заземления, например, металлических труб, заземления TN-S или комбинированной нейтрали и земли TN-C-S.
Поскольку электрически негерметичные приборы, такие как водонагреватели, стиральные машины и кухонные плиты, могут вызвать срабатывание ELCB.
вносят дополнительное сопротивление и дополнительную точку отказа в систему заземления.

Можем ли мы предположить, защищена ли наша электрическая система от защиты от земли, просто нажав на тестовый переключатель ELCB?

Проверить работоспособность ELCB просто, и вы можете легко это сделать, нажав кнопку TEST на кнопочном переключателе ELCB.Кнопка тестирования проверяет, правильно ли работает блок ELCB. Можно ли предположить, что если ELCB отключен после нажатия переключателя TEST ELCB, то ваша система защищена от заземления? Тогда ты ошибаешься.
Испытательная установка, предусмотренная на домашнем ELCB, только подтвердит исправность блока ELCB, но этот тест не подтверждает, что ELCB сработает при возникновении опасности поражения электрическим током. Это действительно печальный факт, что все это недоразумение оставило многие дома совершенно незащищенными от риска поражения электрическим током.
Это заставляет или тревожит нас задуматься над вторым основным требованием к защите земли. Второе требование для правильной работы домашней системы защиты от ударов — электрическое заземление.
Мы можем предположить, что ELCB — это мозг для защиты от ударов и заземление в качестве основы. Следовательно, без функционального заземления (надлежащего заземления электрической системы) в вашем доме не будет никакой защиты от поражения электрическим током, даже если вы установили ELCB и его переключатель TEST показывает правильный результат.Одного ухода за ELCB недостаточно. Электрическая система заземления также должна быть в хорошем рабочем состоянии, чтобы система защиты от ударов работала. В дополнение к обычным осмотрам, которые должен проводить квалифицированный электрик, это заземление желательно проверять регулярно с более короткими интервалами домовладельцем, и необходимо регулярно заливать воду в яму для заземления, чтобы минимизировать сопротивление заземления.

Текущий ELCB (RCB):

Токовые ELCB обычно известны как устройства остаточного тока (УЗО).Они также защищают от утечки на землю. Оба проводника цепи (питающий и обратный) проходят через чувствительную катушку; любой дисбаланс токов означает, что магнитное поле не компенсируется полностью. Устройство обнаруживает дисбаланс и размыкает контакт.
Когда используется термин ELCB, он обычно означает устройство, работающее от напряжения. Подобные устройства, работающие от тока, называются устройствами остаточного тока. Однако некоторые компании используют термин ELCB, чтобы отличить высокочувствительные трехфазные устройства, работающие по току, которые срабатывают в миллиамперном диапазоне, от традиционных трехфазных устройств замыкания на землю, которые работают при гораздо более высоких токах.

Катушка питания, нейтраль и поисковая катушка намотаны на общий сердечник трансформатора.
В исправной цепи такой же ток проходит через фазную катушку, нагрузку и возвращается обратно через нейтраль. Как фазная, так и нейтральная катушки намотаны таким образом, что они создают противоположный магнитный поток. При одинаковом токе, протекающем через обе катушки, их магнитный эффект будет нейтрализован при исправном состоянии цепи.
В ситуации, когда есть короткое замыкание или утечка на землю в цепи нагрузки или где-либо между цепью нагрузки и выходным соединением цепи RCB, ток, возвращающийся через нейтральную катушку, был уменьшен. Тогда магнитный поток внутри сердечника трансформатора больше не сбалансирован. Общая сумма встречного магнитного потока больше не равна нулю. Этот чистый остаточный поток и есть то, что мы называем остаточным потоком.
Периодически меняющийся остаточный поток внутри сердечника трансформатора пересекает путь с обмоткой поисковой катушки.Это действие создает электродвижущую силу (ЭДС) на поисковой катушке. Электродвижущая сила — это на самом деле переменное напряжение. Индуцированное напряжение на поисковой катушке создает ток внутри проводки цепи отключения. Именно этот ток приводит в действие катушку отключения выключателя. Поскольку ток отключения управляется остаточным магнитным потоком (результирующий поток, суммарное влияние между обоими потоками) между фазой и нейтралью , он называется устройством остаточного тока.
С автоматическим выключателем, встроенным в цепь, собранная система называется выключателем остаточного тока (RCCB) или устройством остаточного тока (RCD). Входящий ток должен сначала пройти через автоматический выключатель, прежде чем попасть в фазную катушку. Путь обратной нейтрали проходит через второй полюс выключателя. Во время отключения при обнаружении неисправности и фаза, и нейтраль изолированы.
- Чувствительность УЗО выражается как номинальный остаточный рабочий ток, обозначенный IΔn .Предпочтительные значения были определены МЭК, что позволяет разделить УЗО на три группы в соответствии с их значением IΔn.
- Высокая чувствительность ( HS ): 6-10-30 мА (для защиты от прямого контакта / травм)
- IEC 60755 (Общие требования к устройствам защиты от остаточного тока) определяет три типа УЗО в зависимости от характеристик тока короткого замыкания.
- Тип AC : УЗО, для которого обеспечивается отключение по остаточным синусоидальным переменным токам

Чувствительность RCB:

Средняя чувствительность ( MS ): 100-300-500-1000 мА (для противопожарной защиты)
Низкая чувствительность ( LS ): 3-10-30 А (обычно для защиты машины)

Тип RCB:

Тип A : УЗО, для которого обеспечивается отключение

для остаточных синусоидальных переменных токов
для остаточных пульсирующих постоянных токов
Для остаточных пульсирующих постоянных токов, на которые накладывается плавный постоянный ток 0.006 A, с регулировкой фазового угла или без нее, независимо от полярности.

Тип B : УЗО, для которого обеспечивается отключение

как для типа A
для остаточных синусоидальных токов до 1000 Гц
для остаточных синусоидальных токов, наложенных на чистый постоянный ток
для пульсирующих постоянных токов, наложенных на чистый постоянный ток
для остаточных токов, которые могут возникнуть в цепях выпрямления
- трехимпульсное соединение звездой или шестиимпульсное мостовое соединение
- двухимпульсное мостовое соединение между линиями с контролем фазового угла или без него, независимо от полярности
- Есть две группы устройств:

Время отключения RCB:

G (общее использование) для УЗО мгновенного действия (т.е.е. без задержки)

Минимальное время перерыва: сразу
Максимальное время отключения: 200 мс для 1x IΔn, 150 мс для 2x IΔn и 40 мс для 5x IΔn

S (селективный) или T (с выдержкой времени) для УЗО с короткой выдержкой (обычно используется в цепях, содержащих ограничители перенапряжения)

Минимальное время отключения: 130 мс для 1x IΔn, 60 мс для 2x IΔn и 50 мс для 5x IΔn
Максимальное время отключения: 500 мс для 1x IΔn, 200 мс для 2x IΔn и 150 мс для 5x IΔn

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electrical). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Industrial Electrix» (Австралийские публикации в области энергетики). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить свои знания по различным инженерным темам.