Pirolízises fűtőkazánok: működési elv és a hosszú égésű kazánok típusai

Telnek az évek, a tudomány és a technika halad előre, de a szilárd tüzelőanyagok továbbra is keresettek maradnak. A hagyományos kályhában vagy cserépkályhában való tűzifaégetés nem túl hatékony, de ezen változtattak a pirolízis fűtőkazánok – ezek a készülékek magas hatásfokkal és viszonylag egyszerű üzemeltetéssel rendelkeznek.

Ön is beláthatja, hogy ezek elég jelentős érvek az autonóm fűtés kialakításánál. Ha Ön hatékony kazánt keres otthonába, akkor érdemes alaposabban megnéznie a pirolíziskazánokat.

Elmondjuk, hogyan épülnek fel és működnek a hosszú égésű készülékek, mik a műszaki-üzemeltetési jellemzőik, valamint áttekintést adunk a hazai és külföldi gyártók legnépszerűbb modelljeiről.

Mi a pirolízis

A tűzifa – ez talán a legelső tüzelőanyag az emberi történelemben. Gyakorlatilag mindenki tudja, hogy milyen gyorsan égnek el a szabad levegőn, és hogy ekkor nem is olyan sok hő szabadul fel. De a helyzet gyökeresen megváltozik, ha más körülményeket teremtünk az égési folyamathoz.

Az úgynevezett pirolízises égés zárt kamrákban történik. Oda tűzifát vagy más hasonló típusú szilárd tüzelőanyagot töltenek be: pelletet, fűrészport, faipari hulladékot stb.

A tüzelőanyagot meggyújtják, majd csökkentik a kamrába belépő levegő mennyiségét.

Mint ismeretes, az égés során oxidációs folyamatok játszódnak le, melyek egyik fő résztvevője a levegőben található oxigén. Ha kevés az oxigén, a reakció lelassul, és a tűzifa lassan ég el, valójában ilyen körülmények között csak parázslik. Eközben bizonyos mennyiségű hőenergia, hamu és éghető gáz szabadul fel.

A pirolízis folyamata ezzel még nem ér véget. Az elsődleges tüzelőanyag elégetésekor keletkező gáz összekeveredik a levegővel és szintén elég. Ennek eredményeként sokkal több hőenergia szabadul fel, mint a szabványos hőtermelők működésekor.

Ezért a pirolíziskazánok nagyon jó hatásfokot mutatnak a tisztán szilárd tüzelésű „társaikhoz” képest, valamint gyakran lehetőséget adnak arra, hogy jelentősen megtakarítsunk a fűtésen.

Az ilyen típusú fűtéstechnika előnye, hogy működési elve és felépítése viszonylag egyszerű. Az égésterekbe belépő levegő mennyiségét egy egyszerű mechanikus csappantyú szabályozza. Az egyszerű szerkezet biztosítja a készülék megbízhatóságát, a meghibásodás a pirolíziskazánoknál nem gyakori jelenség.

Ez az ábra szemléletesen bemutatja a pirolízises égési folyamat összes szakaszát. A készülék belsejében a hőmérséklet elérheti a 1200°C-ot (+)

A pirolíziskazánok másik „plusza” – a hosszú égési idő. A készülék teljes feltöltése tüzelőanyaggal lehetővé teszi, hogy több órán át, néha akár egy napnál is tovább ne kelljen beavatkozni a folyamatba, azaz nem szükséges folyamatosan fát dobálni a tűztérbe, ahogy az a nyílt égetésnél történik.

Természetesen ez nem jelenti azt, hogy a pirolíziskazán felügyelet nélkül hagyható. Mint a többi fűtéstechnikánál, itt is szigorú biztonsági szabályok érvényesek.

Érdemes megjegyezni, hogy a pirolíziskazán nem mindenevő – a tüzelőanyag nedvességtartalmának alacsonynak kell lennie. Ellenkező esetben a drága hőenergia egy része nem a hőhordozó felmelegítésére, hanem a tüzelőanyag szárítására fordítódik.

A pirolízises égésű kazánok, különösen az öntöttvasból készültek, jelentős fizikai súllyal rendelkeznek, ezért mindig csak padlón álló modellekben kaphatók.

A pirolízises égés megvalósításakor a tüzelőanyag szinte teljesen elég, a készüléket sokkal ritkábban kell tisztítani, mint a hagyományos szilárd tüzelésű kazán üzemeltetésekor. A tisztítás után kapott finom hamut műtrágyaként használják. Az ilyen kazánokban a tüzelőanyag égése felülről lefelé történik.

Ezért a tűztérben a levegő természetes áramlásának lehetőségei érezhetően korlátozottak. A ventilátor segítségével történő kényszerített levegőbefúvás jelentősen javítja a készülék hatékonyságát, ugyanakkor a kazánt energiafüggővé teszi, mivel a ventilátor működéséhez elektromos áram szükséges.

A pirolíziskazán felépítése és működése

A pirolizációs kazán tűztere két részre van osztva. Az elsőben égnek el a fahasábok, a másodikban pedig a pirolizációs gázok és a levegő keverékének másodlagos égése történik. Az első kamrát a másodiktól egy rostély választja el, melyre a tüzelőanyagot helyezik.

A levegőt általában egy kis ventilátor segítségével kényszerítik be. Bár kisebb modellekben néha füstelszívót használnak a huzat létrehozására.

Ez az ábra egy alsóégetésű pirolizációs kazán felépítését mutatja. A tűzifa lassan ég el kevés oxigén jelenlétében, és éghető gáz szabadul fel (+)

A kényszerített szellőzés megléte tekinthető a pirolizációs kazán fő különbségének a klasszikus szilárd tüzelésű modellhez képest. A készülék háza két egymásba illesztett részből áll. A falak közötti teret hőhordozó közeggel töltik ki, melynek szerepét hagyományosan a víz tölti be.

Először a pirolizációs kazán tűzterének első rekeszébe töltik a tüzelőanyagot, majd bekapcsolják a ventilátort és meggyújtják a tüzelőanyagot. Az égés során keletkező éghető gázok a második rekeszbe áramlanak, összekeverednek a levegővel és elégnek.

Az égés hőmérséklete elérheti az 1200 °C-ot. A külső hőcserélőben lévő víz felmelegszik és kering a ház fűtési rendszerében. Az égéstermékek maradványai a kéményen keresztül távoznak.

A pirolizációs égési elvet alkalmazó készülékek hátrányaként említhető a viszonylag magas ár. Egy hagyományos szilárd tüzelésű kazán jóval kevesebbe kerül. A hosszú égésű kazánokban azonban a tűzifa szinte teljesen elég, ami a klasszikus kazánról nem mondható el.

A pirolizációs kazánba való tűzifával szemben bizonyos méret- és nedvességtartalom-követelményeket támasztanak. Részletes információ a gyártó utasításában található.

A pirolizációs kazán kiválasztásakor ne feledje, hogy az olcsó, kis teljesítményű modellek általában csak tűzifára vannak méretezve. A drágább kivitelek képesek különböző tüzelőanyagokon dolgozni.

Ráadásul a tüzelőanyagot maximális mennyiségben kell a berendezésbe tölteni, a terhelés csökkentése fokozott hamu- és koromképződéshez vezet, valamint negatívan hat a készülék egészének működésére.

Felső égésű kazánok

A pirolizációs készülék egyik változata a felsőégetésű kazán. E két berendezés működési elve nagyon hasonló.

Ugyanígy nagy mennyiségű, alacsony nedvességtartalmú szilárd tüzelőanyagot töltenek a tűztérbe, a levegőt kényszerítve befújják, és biztosítják a tüzelőanyag parázslását csökkentett oxigénmennyiség mellett. Az oxigénáramlást szabályozó tolózárát a megfelelő helyzetbe állítják.

Felső égésű kazán szerkezeti vázlata. Az ilyen kazán tűzterének tömör feneke van, az égéstermék-részecskék a kéményen keresztül távoznak (+)

A hosszú égésű kazánoknak azonban nincs sem hamutartójuk, sem rostélyuk. A fenék egy tömör fémlemez. Az ilyen kazánok úgy vannak kialakítva, hogy a fa teljesen elégjen, és a tűztérben maradt kis mennyiségű hamut a levegő kifújja.

Az ilyen berendezések magas hatásfokkal rendelkeznek, és 1000 °C feletti hőmérsékleten is működnek.

Az ilyen berendezések fő jellemzője – valóban hosszú üzemidőt biztosítanak teljes terhelés mellett. Az ilyen berendezések tüzelőanyag-kamrája általában henger alakú.

Felülről tüzelőanyagot töltenek bele, felülről, középen pedig az égéshez szükséges levegőt sajtolják be.

A felső égésű kazánokban a levegő befúvására szolgáló berendezés – egy mozgó elem, amely a fa elégésével lefelé ereszkedik.

Így valósul meg a tüzelőanyag felső rétegének lassú parázslása. A tüzelőanyag fokozatosan ég el, szintje a tűztérben csökken. Ezzel egyidejűleg változik a tűztérbe levegőt juttató berendezés helyzete is; ez az elem az ilyen modellekben mozgatható, és gyakorlatilag a faréteg tetején fekszik.

Az égés második szakasza a tűztér felső részében történik, amelyet egy vastag fémkorong választ el az alsó résztől. Az alul lévő tüzelőanyag elégése során keletkező forró pirolízisgázok kitágulnak és felfelé áramlanak.

Itt keverednek a levegővel és elégnek, ezáltal további jelentős mennyiségű hőenergiát adnak át a hőcserélőnek.

A korongot tartó gerenda és maga a korong, amely az égéskamrát két részre osztja, a felső égésű kazán működése során folyamatosan magas hőmérsékletnek van kitéve. Idővel ezek az elemek kiégnek, így időszakonként cserélni kell őket.

A tüzelőanyag-kamra második részének kimeneténél általában egy huzatszabályozó van felszerelve. Ez egy automata készülék, amely meghatározza a hőhordozó közeg hőmérsékletét, és a kapott adatok alapján szabályozza az éghető gáz áramlásának intenzitását. Védi a berendezést az esetleges túlmelegedéstől.

Érdemes megjegyezni, hogy az ilyen kazánok külső hőcserélője reagál a hőcserélőben lévő folyadék keringési sebességének változására, azaz a hőmérséklet-ingadozásokra. A berendezés felületén azonnal kondenzátumréteg képződik, amely korróziót okoz, különösen acélkazánok esetében.

Célszerűbb öntöttvasból készült készüléket választani, amely sokkal jobban ellenáll az ilyen hatásoknak.

Bár a hosszú égésű pirolízis kazánokban az üzemanyagnak maradék nélkül kellene elégnie, a gyakorlatban ez nem mindig van így. Időnként a hamu összeolvad, és olyan részecskék képződnek, amelyeket nehéz a levegőárammal eltávolítani.

Ha a tűztérben nagy mennyiségű ilyen maradék halmozódik fel, a készülék hőleadásának észrevehető csökkenése figyelhető meg. Ezért a felső égésű kazánt időnként meg kell tisztítani.

Az ilyen típusú készülékek sajátossága, hogy az üzemanyag elégése során utántölthető anélkül, hogy meg kellene várni a teljes adag elégését. Ez kényelmes, ha meg kell szabadulni az éghető háztartási hulladéktól.

Léteznek olyan felső égésű kazánváltozatok is, amelyek nemcsak fatüzeléssel, hanem szénnel is működnek. Az ilyen típusú pirolízis kazánokban nincsenek bonyolult automatikus vezérlőegységek, ezért komoly meghibásodások rendkívül ritkán fordulnak elő.

A felső égésű kazán szerkezete lehetővé teszi a tűztér részleges feltöltését, ha szükséges. Ebben az esetben azonban a felső üzemanyagréteg meggyújtása nem biztos, hogy egyszerű. Magának az üzemanyagnak szárítottnak kell lennie, a nyitott farakásból származó tűzifa nem alkalmas ilyen kazánhoz.

Nagy méretű frakciójú üzemanyagot sem szabad használni ehhez a technikához, vagyis a tűzifát feltétlenül apró darabokra kell hasítani.

A gázgenerátoros kazánok üzemeltetésének jellemzői

A pirolízis kazán hatékonysága nagymértékben függ az üzemanyag típusától és minőségétől. Technikailag a tűztérbe nemcsak fát, hanem szenet és akár tőzeget is lehet tölteni; a modern kazánmodellek többsége többféle üzemanyag használatára van kialakítva.

A fa fajtától függően körülbelül 5-6 óra alatt ég el. Minél keményebb a fa, annál tovább ég.

A modern pirolízis égésű kazánmodellek különböző típusú faüzemanyagokkal működhetnek: tűzifával, brikettekkel, pelletekkel, szénnel, tőzeggel stb.

Körülbelül tíz órát vesz igénybe a feketeszén elégése, míg ugyanennyi barnaszén nyolc órán át parázslik. A gyakorlatban a pirolízis technika a legnagyobb hőleadást száraz fa használatával éri el. Optimálisnak a legfeljebb 20%-os nedvességtartalmú, körülbelül 45-65 cm hosszú tűzifát tartják.

Ha nincs hozzáférés ilyen üzemanyaghoz, használható szén vagy más szerves üzemanyag: speciális fűrészporból készült brikettek és fapelletek, a fafeldolgozás során keletkező hulladékok, tőzeg, cellulóztartalmú anyagok stb.

A kazán üzembe helyezése előtt figyelmesen tanulmányozni kell a gyártó üzemanyagra vonatkozó ajánlásait.

A pirolízis égésű kazánokban a levegő beáramlását hagyományos mechanikus tolózárakkal szabályozzák. Az összetett elektronika hiánya biztosítja a készülék magas hibahatárát.

A túl nedves tüzelőanyag az ilyen készülékekben elfogadhatatlan. Égése során a tűztérben további vízgőzök képződnek, amelyek hozzájárulnak olyan melléktermékek képződéséhez, mint a kátrány és a korom.

A kazán falai szennyeződnek, a hőátadás csökken, idővel a kazán akár le is állhat, kialudhat.

Ha egy pirolízis égésű kazánhoz túl magas nedvességtartalmú tűzifát használnak, a készülék belsejében kátrányképződéshez vezető körülmények alakulnak ki, ami rontja a készülék hőátadását, és meghibásodásokhoz vezethet.

Ha a tűztérbe száraz tüzelőanyagot helyeznek, és a kazán megfelelően van beállítva, a készülék működése során keletkező pirolízisgáz sárgás-fehér lángot ad. Az ilyen égést a tüzelőanyag égési melléktermékeinek elenyésző felszabadulása kíséri.

Ha a láng színe eltérő, érdemes ellenőrizni a tüzelőanyag minőségét, valamint a készülék beállításait.

A levegővel kevert pirolízisgázok egyenletes, sárgás-fehér lánggal égnek. Ha a láng színe megváltozott, lehet, hogy ellenőrizni kell a kazán beállításait vagy a tüzelőanyag minőségét.

A hagyományos szilárd tüzelésű készülékekkel ellentétben, a szilárd tüzelőanyaggal működő pirolízis kazánokba történő fatüzelés előtt a tűzteret elő kell melegíteni.

Ehhez a következő lépéseket kell végrehajtani:

1. A tűztér aljára apró száraz gyújtóst (papírt, forgácsot stb.) helyeznek.
2. Meggyújtják egy hasonló anyagokból készült fáklyával.
3. Becsukják az égéstér ajtaját.
4. A töltőkamra ajtaját kissé nyitva hagyják.
5. A gyújtósból adagokat adnak hozzá, ahogy az ég.
6. A folyamatot addig ismétlik, amíg az alján izzó szénréteg nem képződik.

Ekkorra a tűztér már nagyjából 500-800°C-ra felmelegszik, megteremtve a feltételeket a fő tüzelőanyag betöltéséhez. A gyújtós meggyújtásához ne használjon benzint, kerozint vagy más hasonló folyékony anyagokat. Mielőtt a hosszú égésű kazán tűzterét előmelegítené, győződjön meg arról, hogy a készülék üzemkész.

A pirolízis égésű kazánok jellegzetessége a kis mennyiségű hamu és pernye, ami megkönnyíti a készülék tisztítását és karbantartását.

Ehhez ellenőrzik a huzat meglétét, az ajtók tömítettségét, a zárószerkezetek és a szabályozóberendezések működőképességét, valamint a fűtési rendszerben lévő hőhordozó meglétét stb.

Ezután be kell kapcsolni a termosztátot, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a készülék kap feszültséget. Ezt követően ki kell nyitni a közvetlen huzatú tolózárát, és szellőztetni kell a kazánt 5-10 percig.

Népszerű modellek áttekintése

Érteni kell, hogy bármely pirolíziskazán elég nehéz berendezés, amely nem falra akasztásra készült. Az ilyen eszközök használhatók akár kis ház, akár tágas nyaralók fűtésére is. Más fűtőberendezésekhez hasonlóan a hosszú égésű kazánok is teljesítményben különböznek.

Pirolíziségésű kazán választásakor olyan mutatókra kell támaszkodni, mint a készülék hőteljesítménye, a töltőkamra mérete, a második kör megléte stb.

A vásárlók általában erre a mutatóra szoktak összpontosítani.

Az ilyen berendezések népszerű modelljei közül meg kell említeni:

• Atmos (Ukrajna) – olyan készülékeket képvisel, amelyek fával és szénnel is működhetnek, teljesítményük 14 és 75 kilowatt között változik.
• Attack (Szlovákia) – képes akár 950 négyzetméteres területek fűtésére, egyes modellek áramkimaradás esetén is tovább működhetnek.
• Bosch (Németország) – a jól ismert márka kiváló minőségű termékei, teljesítményük 21–38 kilowatt között van.
• Buderus (Németország) az Elektromet és a Logano termékcsaládokkal képviselteti magát; az első jól ismert Európában, mint a pirolíziskazán klasszikus változata, a második modernebb verziók, amelyek magánházak számára készültek.
• Gefest (Ukrajna) – nagy teljesítményű készülékek, akár 95%-os hatásfokkal.
• KT-2E (Oroszország) kifejezetten nagy lakóterekhez tervezték, a berendezés teljesítménye 95 kilowatt.
• Opop (Csehország) – viszonylag olcsó kazánok, megbízhatóak és tartósak, teljesítmény 25-45 kilowatt.
• Stropuva (Litvánia vagy Ukrajna gyártásában) hét kilowattos teljesítménnyel kis házhoz is megfelelőek, de a modellkínálatban erősebb készülékek is megtalálhatók.
• Viessmann (Németország) – ideális választás magánlakásokhoz, teljesítmény 12 kilowattól indul, a modern technológiák alkalmazása lehetővé teszi az üzemanyag-megtakarítást.
• „Buran” (Ukrajna) akár 40 kilowatt teljesítménnyel egy másik népszerű lehetőség a nagy nyaralók tulajdonosai számára.
• „Logika” (Lengyelország) nagy teljesítményű, 20 kilowattos készülékek könnyedén fűtenek akár 2000 négyzetméteres helyiségeket is; ez inkább ipari célú kazán: műhelyek, irodák, üvegházak stb. fűtésére.

Magánházhoz pirolíziskazán választásakor érdemes figyelmet fordítani a kétkörös modellekre, hogy ne csak a lakást fűtsék, hanem önálló melegvíz-ellátást is biztosítsanak.

HMV hőcserélő lehet tárolós vagy átfolyós típusú. Az utóbbi változathoz nagyobb hőteljesítményű kazánmodelleket használnak.

Ha spórolni szeretne, megpróbálhat saját kezűleg pirolíziskazánt készíteni. Az összeszerelés technológiáját ebben a cikkben írják le.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Ezen a videón szemléletesen látható a pirolíziskazán működési elve:

A felső égésű kazán működésének részletes bemutatása itt tekinthető meg:

A pirolíziskazánok nem olcsók, de teljes mértékben megtérül a beszerzésükbe fektetett összeg. Megfelelő telepítés és karbantartás esetén ezek a berendezések stabil és olcsó hővel látják el a házat.

Pirolíziskazánt keres otthoni fűtéshez? Vagy van tapasztalata ilyen berendezések üzemeltetésében? Kérjük, hagyjon megjegyzéseket a cikkhez, és ossza meg tapasztalatait a pirolíziskazánok használatáról. A visszajelző űrlap az alsó blokkban található.