固形燃料熱分解ボイラーの運転原理

熱分解ボイラーの動作原理

熱分解は強力な発熱を伴うプロセスであり、複雑な有機物（この場合、石炭、木材、泥炭、ペレット状のバイオ燃料など）が、固相、液相、気相のより単純な組成に分解されます。分解工程では、ガス発生ボイラーで行われる温度を設定し、酸素の供給を制限する必要があります。ボイラーの炉セクションにロードするには、メーカーの推奨事項を満たす特性を持つ燃料が必要です。そうでない場合、期待される効果は得られません。燃焼は高温で発生しますが、同時に酸素欠乏が発生します。このような条件下での木材または石炭燃料は、炎で燃焼するのではなく、熱分解分解で燃焼し、空気中での従来の燃焼時よりもはるかに多くのエネルギーを放出します。主な製品は、固体および揮発性画分（コークス炉ガス）です。

ユニットには2つのチャンバーがあり、上部のチャンバーは300⁰Сから800⁰Сの温度で燃料熱分解の発熱反応を実行するために使用されます。チャンバーは構造的に独立しており、火格子とレギュレーター（ゲートバルブ）によって分離されています。燃料が充填されている上部ガス化チャンバーは密閉されており、酸素が不足しています。火格子には固形燃料があり、熱除去の障害となり、2番目のチャンバーに流れ込み、空気だけが通過し、その流れは弱くなります。その結果、くすぶりと分解のプロセスが遅くなり、熱分解が起こります。そして、熱分解の結果は、木炭と熱分解、またはコークス炉ガス、CO、そしてごく一部は二酸化炭素です。

熱分解ガスと空気の混合物は、燃焼室の下部にも送られます。燃焼室の下部では、温度がはるかに高く、最大1200⁰Сであり、燃焼中に、固体燃料の燃焼による熱伝達とは比較にならない量の熱を放出します。放送中。第2燃焼室の下部コンパートメントは、耐熱セラミックまたは耐火粘土レンガで作られたノズルタイプの装置にすぎません。このような火室の空気力学は高い抵抗を与えるので、排煙装置をオンにすることによってドラフトが強制されます。ガスの燃焼による熱は、住宅の効率的な暖房に使用されます。実際、熱分解ボイラーは木材や石炭では機能しませんが、排出されるガスでは機能します。ガス燃焼プロセスは制御が容易であるため、ガス発生ユニットの自動化はより完璧です。

固相は非常にゆっくりと燃焼し、熱エネルギーが絶えず放出されます。揮発性のコークス炉ガスも燃焼し、このプロセスからの熱伝達は、固体留分の燃焼中よりもいくらか大きくなります。薪や石炭の使用による効率が大幅に向上します。

ガス発生ユニットは、その設計が非常に単純であるため、薪、泥炭練炭、石炭、およびその他の燃料からガスを抽出して、その後の燃焼ではるかに大きな熱伝達を実現する家庭用実験室複合施設と比較できます。

熱分解ユニットのスキームは単純であると考えられており、家庭の職人を魅了しています。ボイラーの構造は特別な設備を必要としません、主な条件は必要なパラメータを備えた体の部分であり、燃焼室の気密性と流入する空気の厳密な投与量を保証します。

熱分解ボイラーの出現により、古典的な薪ボイラーは、その価格にもかかわらず、時代遅れと見なされるようになりました。これは、同様の出力を持つ熱分解ボイラーの半分の価格です。熱分解ユニットに薪を1回投入すると、従来の固形燃料ボイラーの何倍もの燃焼時間と熱供給が得られます。新しいユニットは短時間で完済します。二重回路ボイラーは、暖房とは異なり、季節ではなく一年中住宅に温水が必要になるため、さらに大きな節約になります。ファイアボックスに湿った材料を使用する機能（最大40〜50％の水分）などのプラスとも呼ばれます。しかし、乾燥した薪はより効率的で経済的です。多くの地域や集落では、乾燥した木材は安価で、多くの場合無料であるため、薪焼き熱分解ボイラーは特に認知されています。夏季に湿った木材を乾燥させることも問題ではなく、熱分解ボイラーのコストは非常に経済的です。

熱分解ボイラーの特徴

従来の薪焚きボイラーは、常に監視する必要があるため、煩わしいものです。つまり、2〜3時間ごとに、燃料をどんどん入れる必要があります。そうしないと、家のパイプが冷たくなります。安らかな睡眠の代わりに、家庭が冷暖房の形で頭痛を感じるとき、それは夜に特に難しいです。一方では、涼しい場所で寝ることは健康に良いです。一方で、朝に会い、必死に歯を食いしばるのは、あまり楽しいことではありません。

家庭用暖房用の古典的なボイラーには、もう1つの重要な欠点があります。それは効率が低いことです。それらの中の燃料は非常に速く燃え、熱のほとんどは単に大気中に逃げます。それと一緒に、可燃性ガスを含む燃焼生成物が空中に飛んでいきます。それらは、熱の追加部分を取得するために使用できます。これは、長期燃焼用の熱分解ボイラーで発生することです。

すでに理解しているように、固体燃料熱分解加熱ボイラーには、上記の両方の欠点がありません。彼らは容量の大きい火室に恵まれており、わずかに異なる原理に従って固形燃料を燃焼させます。主な機能は次のとおりです。

固体燃料熱分解ボイラーの動作原理は非常に簡単です。この図はすべてのニュアンスを網羅しているわけではありませんが、テクノロジーの本質を完全に伝えています。

• 大量の炉-最大数十リットル。このため、燃料を敷設するためのアプローチの頻度は数回減少します。
• 燃焼の熱分解原理-同じ量の薪からはるかに多くの熱エネルギーを得ることができます。
• かなり大きい-実際、2つの火室があります。 1つは薪がゆっくりと燃え尽き、もう1つは薪から放出された燃焼生成物が燃えます。
• 低い燃焼温度-金属への熱負荷を軽減します。

長時間燃焼する熱分解ボイラーは、従来のボイラーよりもやや複雑ですが、大幅な燃料節約を実現します。

多くの場合自動化の要素を含む複雑な設計のため、熱分解ボイラーは高価格が特徴であることを理解する必要があります。したがって、購入の初期費用は高額に見えるかもしれません。しかし、将来的には彼らは間違いなく自分自身を正当化するでしょう。

熱分解ボイラー開発の秘訣

日曜大工の熱分解オーブンスキーム。

ボイラー装置を理想的な状態にするために、いくつかのアクションを実行することをお勧めします。調整可能なブロワーファンは、燃料タンクの下に取り付けることができます。ボイラー自体に直接空気を吹き込むように設計されています。人工的に強制された空気の影響下で、燃料の加速燃焼が発生します。これらの作業はすべて手作業で行うことができます。このテクニックのインストールには、特別なスキルは必要ありません。

発生する熱量を増やすには、自動化がスムーズかつ明確に機能する必要があり、燃料バンカーが最適な位置にある必要があります。

ボイラーの建設中に、燃料室の分離が自分の手で行われる場合、燃料の燃焼期間の延長を達成することが可能である。同時に、一方の燃料が燃焼され、もう一方のガスが回収されます。 2ゾーンガス化システムを使用すると、ボイラーのエネルギーに依存せず、常に高い電力レベルを実現できます。薪ストーブの力は、燃料ビンの底に火格子を置くことによって増やすことができます。

熱分解ボイラーの高品質の蓄熱は（石炭火力発電所とは異なり）、燃焼室に直接ジャンパーを設置することです。この場合の自動化は、その即時機能を実行します。

熱分解ボイラーの設計は、燃料を供給する前に薪を挽く必要がないように設計されています。主なことは、薪がオーブンのドアを通過できることです。

おがくず、泥炭練炭を使用すると、薪焚き熱分解ボイラーが機能し、大きな熱エネルギーを放出することができます。一部のボイラーは石炭でも稼働できます。そのようなボイラーを設置することは多くの努力と時間を必要としません。主なことは、その動作原理を正しく理解し、高品質の煙突を作ることです

煙突が残留ガスを吹き飛ばすのに十分なドラフトを持っていることが非常に重要です。自分でやるのは難しくありません。

熱分解ボイラーのしくみ

熱分解ボイラーの動作原理は、可燃性ガスを生成し、その後の燃焼から発生させることです。それがどのように機能するかを理解できるようにするために、物理学の学校の教科書から興味深い経験を思い出す必要があります。そこで、細い管で栓をしたガラスフラスコにいくつかの木片を入れることが提案されました。フラスコをバーナーの下に置き、しばらくして熱分解反応を開始した。その後、可燃性ガスが管から出始め、容易に火がつき、明るい炎で燃やされました。

熱分解ボイラーの動作原理は、大規模な場合にのみ、同様の反応に基づいています。ここには2つのカメラが関係しています。

• 燃焼室-燃料の予備点火が行われ、その後、薪はゆっくりとくすぶりモードになり、空気へのアクセスが制限されます。
• アフターバーナー-熱分解生成物がここで燃焼し、火管熱交換器に向かう熱を発生させます。

この経済はすべてウォータージャケットによって冷やされています。

熱分解ボイラーの動作原理を研究すると、この技術の有効性は非常に小さいように思われるかもしれません。実際、多くのガスが放出されます。アフターバーナーを見ると、そこに強力な轟音の炎があり、大量の熱エネルギーを放出しています。

熱分解ボイラーの燃焼室は、任意の順序で配置できます。たとえば、上下に、または順番に、次々に。主炉下でアフターバーナーを行うユニットもあります。燃焼の強さは、送風ファンまたは送風ドアの助けを借りて調整されます。調整範囲が非常に広いことに注意してください。必要に応じて、炎をほぼ完全に消すことができます。

熱分解ボイラーの動作原理は、木材燃料の予備点火を提供します。炎をうまく吸収するために薪が必要です。これを行うには、スロットルバルブとブロワーを開き、小さな薪を砕いた薪の一部を火室に入れて点火します。火をつけ、安定した火が出るのを待ちます。これで、熱分解ボイラーを完全に始動する準備が整いました。次のアクションを実行します。

熱分解ボイラーの設計により、熱風はすぐには煙突に流れ込みませんが、最初に特別なコンパートメントを通過します。これにより、システムは従来のボイラーと比較して効率を大幅に向上させることができます。

• スロットルバルブを閉じます。
• ブロワードアを閉じます。
• 自動化をオンにします。
• システム内の温度上昇を観察します。

熱分解ボイラーが内部でどのように機能するかを見てみましょう。ここでは興味深いことがたくさん起こっています。まず、酸素のアクセスをブロックした後、私たちの陽気な炎は残り火に変わります。そして第二に、自動化を開始した後、ブロワーファンがオンになり、熱分解生成物がアフターバーナーに送られ、そこで強力な炎が激しさを増し始めます。この動作原理は、すべての熱分解ボイラーに実装されています。違いは調整スキームにのみあります-どこかで電子機器が自動調整を担当し、どこかで単純なメカニズムです。

熱分解ボイラーの長所と短所

他の暖房設備と同様に、熱分解ボイラーにはさまざまな基準に応じた長所と短所があります。

長時間燃焼するボイラーの欠点は、主にコストです。このような装置は、従来の直接燃焼装置よりも数倍高価です。

標準的なボイラーとは異なり、熱分解ボイラーは、室内の温度を長期間維持するために必要な燃料が少なくて済みます。

もう一つのプラスは、少量の廃棄物です。

有機物の燃焼が長引くと、実質的に灰は残りません。

不利な点には、薪の含水率に対する高い要件も含まれます。このしきい値は20％を超えてはなりません。高くしないと、ガスを燃焼および放出できなくなります。

ツールと材料

このようなユニットを自分で取り付けるには、次のツールと材料のセットが必要になります。

• 熱センサー。
• ファン。
• さまざまな厚さと幅の鋼のストリップ。
• 直径2mmのプロ仕様のパイプのセット。
• 厚さ4mmの金属シート。
• さまざまな直径のパイプのセット。
• 直径230mmのカッティングホイール。
• 直径125mmの砥石。
• 手動丸鋸（ブルガリア）。
• 電極のいくつかのパッケージ。
• 溶接機。
• 電気ドリル。

独自の熱分解ボイラーを作成する場合は、推奨される鋼の厚さは4mmにする必要があります。お金を節約するために、3mmの厚さの鋼を使用することができます。デバイス本体の製造には、高温に耐える耐久性のある鋼が必要です。

長所と短所

このような設定の利点は次のとおりです。

• すべての固形燃料ボイラーの中で最高の効率であり、90〜93％です。
• 有害物質の排出量が約3分の1になり、環境にやさしくなります。
• 燃料の積み込みの間隔が長く、針葉樹の場合は約12時間、練炭、ペレット、広葉樹の場合は24時間です。
• 排気ガス中のタールの量が少ないため、煙突の耐用年数が長くなります。

欠陥：

• 低水分燃料が必要です。最良のオプションは20％です。
• そのようなボイラーのコストは、他のすべてのタイプのそのような機器よりも高くなります。
• ドラフトを強制的に設置すると、電気に依存します。

木材の水分は効率にどのように影響しますか？

熱分解ボイラー用の木材は、15〜20％の水分まで乾燥させる必要があります。このような結果は自然乾燥では得られないため、このタイプのボイラーの主な欠点と見なすことができます。

生の薪はより多くの水蒸気を放出し、それがガスと酸素の混合物と混合してエネルギー消費を削減します。そのような数の減少の例：

• 20％の含水率で1kgの薪を燃やす-電力4kW;
• 含水率50％の薪1kgを燃焼-電力2kW。

熱分解ボイラー-製造スキーム、メインステージ

ガス発生加熱ユニットを独立して組み立てるには、次の要件を順守する必要があります。

必要な要素はグラインダーでカットする必要があります。
燃料を装填するための開口部は、固体燃料装置の開口部よりもわずかに高く配置されています。
燃焼室に入る空気の量を制御するには、リミッターを取り付ける必要があります。直径70mmのパイプを使用して作ることができますが、長さはボイラー本体より少し長くする必要があります。
溶接機を使用して、鋼製ディスクを溶接します。これは、パイプの壁と合わせて、約40mmのギャップを形成する必要があります。
ボイラーの蓋にリミッターを取り付けるには、適切な穴を開ける必要があります。長方形でなければなりません。開口部は、スチールオーバーレイを備えたドアで閉じられています。これにより、しっかりとフィットします。以下は水を取り除くために設計された穴です。
パイプベンダーを使用して、冷却水ボイラー内を移動するように設計されたパイプを曲げる必要があります。これにより、最大の熱伝達が保証されます。
デバイスに送られるクーラントの量の調整は、外部に取り付けられたバルブを使用して実行できます。
装置の最初の始動が完了するとすぐに、燃焼生成物に一酸化炭素がなくなるはずです。この条件が満たされている場合、熱分解ボイラーの配管（図が示されています）は正しく行われます

デバイスの溶接部の状態を定期的に監視し、結果として生じる煤と灰をタイムリーに除去することが重要です。

優れたオプションは、熱分解ボイラーを従来の水加熱ではなく、空気加熱システムと共有することです。その結果、空気はパイプラインを介して転送され、床を介してシステムに戻されます。このようなシステムには多くの利点があります。厳しい霜で凍結せず、所有者の出発時に冷却剤を排出する必要がありません。

デバイスと目的

民家を暖房するための熱分解ボイラーは、非常に高温で空気へのアクセスが制限された状態で燃料を燃焼させることによって機能します。固体燃料の代わりに、新しい燃料、つまり特殊ガスが実際に作成されます。それは、通常、埋め戻しを目的とした固形物の下にある特別なチャンバーでさらに燃焼されます。したがって、空気は最初に上部に送り込まれ、そこから下部のチャンバーに入る。これは物理法則に反するため、ファンやポンプを使用して人為的に克服する必要があります。

使用される空気に酸素が不足していると、従来のボイラーや炉よりも燃焼が長くなります。たとえば、薪の一部からの熱伝達時間を最大20時間まで延長することができます。もちろん、奇跡は起こりません。それらは小さな部分で熱エネルギーを放出します。しかし、温室の場合、そのような解決策は、過熱や低体温症なしに安定した温度を維持できるため、プラスでさえあることがわかります。

浴に熱分解ボイラーを使用することは、別の議論に値します。ガスストーブや電気ストーブよりも実用的であることがわかりました。効率と利便性の点で、特に自家製のデザインと比較した場合、それは多くのストーブよりも進んでいます。熱分解ボイラーには、構造物を煙突に接続するように設計された水平セグメント（いわゆる「豚」）があります。この場所の壁の厚さは4.5mmで、通常の長さは50cmに達します。

熱分解ボイラーの特性により、ほとんどの場合、（単純な固体燃料の代替品と比較して）コストの増加が非常に適切であると考えることができます。 1回分の燃料の使用時間を事前に予測することは困難であり、多くの要因に依存します。技術文書および一般的な説明では、通常、可能な最小数と最大数が示されています。

それらは以下の影響を受けます：

• 使用済み燃料の湿度;
• 家の中や路上での気温。
• 断熱材の品質;
• 暖房システムの機能。

乾留は、大気の流れを供給するノズルによって調整されます

重要なことに、熱分解の原理で作動するボイラーは、同じ部屋に保管されている薪や石炭のストックを乾燥させることができます。動作モードの機能は、一酸化炭素または二酸化炭素の居住区への侵入だけでなく、より安全な水蒸気の侵入も排除します。

ほとんどのデザインは、非常によく乾燥した木材で最適に機能します。

動作原理

ボイラーは固形燃料、通常は木材、泥炭、材木廃棄物、特殊な木材ブリケット、石炭、ペレット（砕いた木材、樹脂、針などから作られた顆粒）で稼働します。特に人気のあるのは、ほぼすべての種類の固体燃料を消費できるユニバーサルタイプのデバイスです。

熱伝達の方法によると、ボイラーは次のとおりです。

• 空気。
• 蒸気。
• 水（最も一般的）。

燃料燃焼の原理によると：

• 伝統的。彼らは木と石炭に取り組んでいます。動作原理は、従来の薪ストーブと同じです。
• 長時間燃焼。暖房機器の分野での革新的な開発。長時間燃焼する固形燃料ボイラーは、四方をウォータージャケットで囲まれた細長い燃焼室の形をしています。燃えるとき、炎は下から上に広がるのではなく、上から下に広がり、この点でキャンドルを燃やすプロセスに似ています。長時間燃焼ボイラーの動作原理により、燃料の完全燃焼を実現できます。同時に、燃料の1つのブックマークの燃焼間隔が増加します（最大7日）。長時間燃焼ボイラーは、原則として、一貫して高い冷却水温度で動作します。これにより、効率が1桁向上します。このようなモデルの中断のない安全な操作は、非常用消火ファン、安全弁、および循環ポンプを設計に含めることによって実現されます。

• ペレット。ここでは燃料として特殊なペレットを使用しています。このようなボイラーには、自動ペレット供給システムと燃料貯蔵ビンが追加で装備されています。電子センサーのおかげで、炉内の燃料の存在が監視されます。このようなシステムには、安定した電力供給が必要です。
• 熱分解。固体燃料の燃焼によるエネルギーとともに、ガスの熱放出も使用される独自の装置。これにより、少量の燃料を熱エネルギーのかなりの部分に変換することが可能になります。その結果、ボイラーの効率の向上と有害な排出物の削減が達成されます。

ボイラーの装置と動作原理

一次燃焼室または熱分解室は、その装置を備えた従来の炉の火室に似ています。固形燃料（薪、おがくず、木材または泥炭ブリケット、ペレット顆粒）は、一次燃料と呼ばれる燃料に空気の流れを提供する火格子である巨大な耐火火格子のローディングウィンドウを通して配置されます。

長時間燃焼ボイラーの運転原理

熱分解ガスは、重力によって、それほど頻繁ではありませんが、二次室（二次室と呼ばれる十分な量の空気が供給される燃焼室またはアフターバーナー室）に入ります。高温（摂氏300度以上）に加熱された酸素との接触から、ガスは瞬時に燃え上がり、大量の熱を放出して燃焼します。ボイラーの主な機能は実行されます-冷却剤を加熱します。

熱分解ボイラーの動作原理は、ビデオで詳細に示されています。

空気は通常、小さなファンで押し込まれます。小型モデルではありますが、トラクションを生み出すために排煙装置が使用されることがあります。

この図は、下部燃焼熱分解ボイラーの装置を示しています。薪は少量の酸素でゆっくりと燃焼し、可燃性ガスを放出します（）

強制換気の存在は、熱分解ボイラーと従来の固体燃料モデルの主な違いと見なすことができます。デバイスの本体は、互いに挿入された2つのパーツで構成されています。壁の間の空間は冷却剤で満たされ、その役割は伝統的に水によって果たされます。

燃焼温度は1200°Cに達する可能性があります。屋外の熱交換器内の水は加熱され、家の暖房システムを循環します。残りの燃焼生成物は煙突から除去されます。

燃焼の熱分解原理を使用する装置への非難では、比較的高い価格を設定することができます。従来の固形燃料ボイラーははるかに安価です。しかし、長時間燃焼するボイラーでは、薪はほぼ完全に燃え尽きます。これは、従来のボイラーとは言えません。

熱分解ボイラー用の薪には、サイズと湿度に関する特定の要件があります。詳細については、製造元の指示を参照してください。

熱分解ボイラーを選択する場合、安価な低電力モデルは通常、薪専用に設計されていることを覚えておく必要があります。高価な改造は、さまざまな種類の燃料に対応できます。

燃料の燃焼方法によると、二重回路を備えた長時間燃焼ボイラーは次のように分類できます。

• 熱分解。 2つの燃焼室を装備。そのうちの1つでは、熱分解のためのくすぶりとガス放出のプロセスが発生し、もう1つでは、結果として生じるガスが酸素と混合されて燃焼します。このタイプの機器は、環境への配慮が高いという特徴があり、有害物質の放出が最小限に抑えられています。燃焼中、すすはほとんど生成されません。ボイラーに自動化が装備されている場合は、電力を調整することが可能になります。
• 上部燃焼室付き。これらのボイラーはメンテナンスが非常に簡単です。安定した動作のための自動化の量は最小限であり、電気なしでオフラインで機能することが可能です。不利な点もあります-操作中に大量の灰が形成され、燃料の種類の要件のリストがあります。たとえば、小さなチップやおがくずはキンドリングには適していません。
• ペレット。そのような装置を燃やすために、特別なペレットまたは圧縮燃料練炭が使用されます。このようなボイラーは、環境に優しく、経済的で効率的で、長寿命です。主な欠点の1つは、ボイラーの価格が高いことと、燃料貯蔵のために維持しなければならない特別な条件です。部屋は乾燥している必要があり、湿度が高いとペレットの劣化につながります。

長所と短所

最高の修正の評価を知るために、特定のモデルに関する所有者と専門家のレビューを研究するだけでは十分ではありません。また、最も重要な質問に答える必要があります。熱分解ボイラーの長所と短所を比較すると、実際に投資を正当化できるのでしょうか。そして、ここでは普遍的な答えはあり得ません。なぜなら、多くは優先順位と機器の使用の特徴に依存しているからです。

熱分解ボイラーは、その設計機能により、自動化機能が組み込まれています。 1つのガソリンスタンドで何時間も作業することで、多くの時間と労力を解放できます。燃料として、木材のほとんどすべての廃棄物処理と収穫、そして時にはそれらだけでなく、使用することができます。

これらの利点の裏側は次のとおりです。

• 電力網の運用へのアタッチメント。
• 無停電電源装置の必須の設置。
• 原木の不適切性;
• 60度よりも低い加熱回路に水を供給できない（腐食を強制する）。
• 燃料自体の装填を自動化できない（バンカーからの供給は手作業の一般性を低下させるだけであり、完全に排除するわけではありません）。
• 耐火レンガで裏打ちする必要性;
• 単純な固体推進剤装置と比較してコストが増加します。