T-w-f.ru

Ремонт от TWF
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Не секрет, что с точки зрения экономичности и удобства эксплуатации наиболее удобным является газовое отопление. В тех случаях, когда населенный пункт находится в значительном удалении от газовой магистрали, автономное теплоснабжение рациональнее всего оснастить твердотопливным колом.

Общие сведения

Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.

Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.

Особенности конструкции

Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.

Топка

Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.

Водяная рубашка

Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.

Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.

Система дымоудаления

Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.

Контроль и регулировка температуры

Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.

Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.

На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.

Разновидности твердотопливных котлов

Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.

По материалу изготовления:

  1. Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
  2. Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.

Принцип работы

Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.

По способу теплопередачи котлы бывают:

  • Воздушными.
  • Паровыми.
  • Водяными (встречаются чаще всего).

По принципу сжигания топлива:

  • Традиционные. Работают на дровах и угле. Принцип действия такой же, как у обычной дровяной печи.
  • Длительного горения. Инновационная разработка в области оборудования для отопления. Твердотопливные котлы длительного горения имеют вид удлиненной топочной камеры, окруженной со всех сторон водяной рубашкой. При горении пламя распространяется не снизу вверх, а сверху вниз, напоминая в этом отношении процесс горения свечи. Принцип работы котла длительного горения позволяет достигать полного сгорания топлива. При этом увеличивается промежуток горения одной закладки топлива (до 7 суток). Работает котел длительного горения, как правило, при стабильно высокой температуре теплоносителя, что на порядок повышает его КПД. Бесперебойное и безопасное функционирование таких моделей достигается за счет включения в конструкцию вентиляторов для экстренного тушения, предохранительного клапана и циркуляционной помпы.

  • Пеллетные. В качестве топлива здесь используются специальные пеллеты. Такие котлы дополнительно оснащаются автоматической системой подачи пеллет и бункером для хранения топлива. Благодаря электронным датчикам осуществляется контроль наличия топлива внутри топки. Для работы такой системы необходимо стабильное электрическое питание.
  • Пиролизные. Уникальное оборудование, где наряду с энергией от горения твердого топлива используется также тепловыделение газов. Это дает возможность небольшой объем топлива обратить в значительную порцию тепловой энергии. В результате достигается повышение КПД котла и снижение вредных выхлопов.

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.

Итоги

Для организации системы отопления можно применить несколько схем устройства котла на твердом топливе. Любая из разновидностей агрегата представляет собой универсальный прибор, превосходящий своих электрических и дизельных собратьев в плане экономичности.

Котлы отопления на твердом топливе: идеальное решение

Твердотопливный котел: внутреннее устройство и принцип работы

Котлы, где теплоноситель нагревается от сжигания твердого топлива, называются твердотопливными. Агрегаты предназначены для отопления частных домов и промышленных предприятий. Твёрдотопливные котлы всегда находятся под контролем со стороны человека. Работа отопительных систем отличается экономичностью и независимостью. Наличие газа и электричества не является необходимым условием для функционирования некоторых видов агрегатов. Отопительный котел на твердом топливе используется как основное оборудование, резервное или для создания комбинированных систем отопления.

  • Рабочие фазы твердотопливного котла
  • Начало горения или розжиг топлива
  • Рабочая фаза или прогрев теплоносителя
  • Завершение работы или прогорание топлива
  • Устройство агрегатов на твердом топливе
  • Топочный отсек
  • Колосники
  • Зольник
  • Очистительные отверстия
  • Теплообменник
  • Терморегулятор
  • Система охлаждения
  • Дымоход
  • Разновидности твердотопливных систем
  • Материал изготовления
  • Тип обогрева
  • Количество контуров
  • Подключение к электричеству
  • Сжигания топлива
  • Классический котел
  • Пиролизный котел
  • Котлы длительного горения
  • Пеллетные котлы
  • Установка твердотопливных котлов
  • Краткие итоги

Производится несколько типов котлов, отличающихся друг от друга разновидностью закладываемого топлива, типом обогрева, способом сжигания, материалом изготовления. Подбирается отопительный твердотопливный агрегат исходя из потребностей конкретного помещения и дома. Независимо от модели котла все аппараты имеют схожий принцип работы.

Рабочие фазы твердотопливного котла

В работе агрегата выделяется три этапа — начало горения (розжиг топлива), рабочая фаза (прогрев теплоносителя), завершение работы (прогорание топлива). После прогорания топлива аппарат не заканчивает работу. Топка заправляется новым количеством дров, угля или пеллет. Рабочий цикл начинается заново. Твердотопливные агрегаты оберегаются от резких перепадов температуры — необходимо вовремя возобновлять рабочий цикл.

Начало горения или розжиг топлива

Закладка топлива в специальную камеру и розжиг производятся вручную. Для розжига нельзя применять специальные жидкости. Для моделей, где имеется конструктивная возможность, дальнейшая подача топлива производится автоматически. По этому принципу работает автоматический твердотопливный котел.

За 10 минут температура топлива достигает 600°С. Одновременно с этим процессом идет прогрев теплообменника, через который энергия горения передается сначала трубам, а затем теплоносителю. Выделяется ряд опасностей на этапе розжига:

  • Тепловой удар по системе отопления
  • Тепловой удар по теплообменнику
  • Закипание жидкого теплоносителя при маленькой скорости циркуляции
  • Повреждение пластиковых труб

Чтобы избежать негативного воздействия на отопительную систему в момент розжига топлива, необходимо понимать устройство твердотопливного котла, соблюдать нормы закладки топлива, знать особенности циркуляции теплоносителя.

Рабочая фаза или прогрев теплоносителя

Для аппаратов, которые функционируют на разных видах топлива, температура в топке колеблется в интервале 1000—1300°С. На втором этапе происходит полный прогрев теплоносителя, который начинает отдавать тепло окружающему пространству. Здесь существует опасность перегреть теплоноситель и полностью агрегат. При необходимости используется охлаждение. Для контроля устанавливается регулятор температуры для котла отопления в пределах 65-90°С.

Завершение работы или прогорание топлива

На этапе прогорания топлива в отопительном агрегате начинается обратный процесс — остывание. Температура опускается до 400°С, формируются тлеющие угли. Одновременно снижается степень нагрева теплоносителя и воздуха в помещении. Нельзя допускать переохлаждения котла, потому что резкий рост температуры на новом цикле работы спровоцирует повышенный износ отопительного аппарата. Если используются автоматические котлы, то перепады температуры в них при начале очередного цикла сведены к минимуму.

Устройство агрегатов на твердом топливе

От понимания принципов работы твердотопливных агрегатов зависит эффективность и безопасность их использования.

Перед началом использования котла внимательно изучите устройство агрегата и инструкцию по его применению от розжига до новой закладки топлива и чистки.

Твердотопливные бытовые котлы комплектуются рядом стандартных модулей. Их устройство немного отличается от принципа сжигания горючих материалов. Все части агрегата объединены общим корпусом, из которого выводится дымоход.

Топочный отсек

Топливо закладывается в специальную камеру, где происходит его сгорание. Отсек оснащен дверцей.

Колосники

Решетка, на которую кладется топливо. Через нее после сгорания остатки ссыпаются в специальный ящик. Решетка изготавливается из серого чугуна — сплав железа с графитом обладает повышенной теплокоррозийностью. Через колосники поступает воздух, который поддерживает горение. Древесный или угольный котел длительного горения не имеет подачи воздуха через решетку — в этих агрегатах воздух нагнетается сверху.

Читать еще:  Коллектор отопления в котельной, коллекторная группа теплого пола

Зольник

Ящик, в который попадают отходы после сгорания топлива. Зола вынимается из емкости вручную.

Очистительные отверстия

Через них проводятся работы по очищению аппарата. Если применяется высококачественное твёрдое топливо для котлов, то процедура осуществляет 1 раз в пару-тройку недель. Низкокачественное топливо, например, стружка требует еженедельной очистки. Используются скребки и проволочные щетки.

Теплообменник

Изготавливается из стали или чугуна. Срок службы достигает 20 лет. Через теплообменник осуществляется передача тепловой энергии теплоносителю. Обычно выполняется в форме бочки, через которую пропускают трубы. Для чугунного теплообменника температура теплоносителя поддерживается на уровне 50°С, для стального — 65°С.

Терморегулятор

Внешний вид и принцип работы зависит от вида системы. В энергонезависимых моделях используется механический терморегулятор на металлической цепи, который, нагреваясь или охлаждаясь, меняет положение заслонки тяги. В энергозависимом агрегате управление осуществляется электронным контроллером.

Система охлаждения

Зависит от вида аппарата. Змеевик устанавливается либо внутри агрегата, доступ холодной воды регулируется открытием термостатического крана. Второй вид системы охлаждения — принудительный, когда горячая вода отводится в канализацию и заливается холодная.

Дымоход

Котлы на твёрдом топливе оснащаются дымоходом, к организации которого предъявляется ряд требований:

  1. Минимальная высота — 4 м
  2. Диаметр — 180 мм
  3. Для потери тепла дымоход утепляется, гильзуется или используются сэндвич-трубы
  4. Материал, из которого сделан дымоход, выбирается устойчивым к высоким температурам и коррозии

Дымоход, не отвечающий стандартам изготовления или установки, становится источником нестабильной тяги.

Разновидности твердотопливных систем

Древесные или угольные котлы для дома дополнительно классифицируются по следующим показателям:

  • Материал изготовления
  • Тип обогрева
  • Количество контуров
  • Необходимость подключения к электричеству
  • Способ сжигания топлива

При выборе котла учитывайте все особенности конкретного агрегата — рационально используемое твердотопливное отопление экономит деньги, повышает КПД системы, снижает износ.

Материал изготовления

Для производства отопительных аппаратов используется сталь или чугун. Каждый из материалов обладает определенными достоинствами и недостатками.

Стальной древесный или угольный котёл отличается следующими преимуществами:

  • Устойчивость к перегреву
  • Дверца загрузочной камеры снабжена водоохлаждающим контуром
  • Змеевик для охлаждения установлен внутри и снабжен термостатическим краном для подачи холодной воды в случае перегрева
  • Поворотные колосники снабжены механическим управлением, что позволяет не открывать дверцу для чистки

Главный недостаток агрегатов в том, что отопительные котлы из стали являются сварными конструкциями. Места швов — это слабые элементы системы. Второй минус — пониженная антикоррозийная устойчивость.

Преимущества чугунного аппарата:

  • Конструкция собирается вручную, все элементы стянуты между собой шпильками
  • Не боится коррозии
  • Имеет повышенную теплоотдачу

Из недостатков чугунных конструкций выделяется хрупкость, несовершенная система охлаждения, когда горячая вода спускается в канализацию, механическая чистка. Чугунные котлы отопления на твердом топливе оснащаются дверцей, которая имеет теплоизоляционную прослойку.

Тип обогрева

Воздушный аппарат работает как печка — нагрев помещения происходит от корпуса агрегата. Водогрейный котел на твердом топливе подключен к системе труб и радиаторов, по которым течет нагретая вода.

Количество контуров

Одноконтурный агрегат используется для отопления помещения. Горячее водоснабжение организуется при подключении бойлера, что ведет к дополнительным расходам. Двухконтурный котел отопления на твердом топливе одновременно греет дом и снабжает его горячей водой.

Подключение к электричеству

Модели, которые не нуждаются в электричестве, называются энергонезависимыми. Терморегулятор для котла такого типа имеет механическую систему управления. Системы, работа которых регулируется электронными датчиками, являются энергозависимыми. Для их работы нужны электричество или генератор.

Сжигания топлива

Топливо для твердотопливных котлов сжигается по-разному. Это зависит от устройства агрегата. Выделяются следующие виды твердотопливных котлов:

  1. Классические
  2. Пиролизные
  3. Тлеющего типа или твердотопливный котёл длительного горения
  4. Пеллетные

Классический котел

Имеет одну камеру сжигания большого объема. Для топлива используется уголь для котлов, дерево, стружка. Поддув воздуха для горения осуществляется через колосники. Загрузка топлива происходит 2-6 раз в день, при этом КПД котла невелик — большие потери тепла являются основным недостатком таких моделей. Из преимуществ выделяются простота конструкции и демократичная стоимость.

Пиролизный котел

Состоит из двух камер, которые располагаются друг над другом. В верхнем отсеке сжигается и предварительно просушивается топливо, в нижнем происходит горение древесного газа. Допускается использование топлива с влажностью 50%, диаметр дров достигает 30 см. Загрузка пиролизных котлов и чистка происходит в два раза реже, чем классических. Топливо сжигается практически полностью, КПД возрастает до 92%. Расход угля в твердотопливном котле или дров зависит от следующих факторов:

  • Площадь помещения
  • Теплопотери помещения
  • Качество топлива
  • Климатическая зона

Расход просушенной древесины на 100 м2 достигает 900 кг/месяц, угля — 620 кг/месяц. Закладка топлива происходит 2 раза в сутки. Угольный котел с автоматической подачей топлива максимально удобен в эксплуатации. Загружать древесину без участия человека пока еще невозможно.

Из недостатков выделяется высокая стоимость и необходимость подключения к электричеству для работы электронной системы управления котла.

Котлы длительного горения

Имеют большую камеру для сжигания топлива. Объем достигает 100 литров. Устройство твердотопливного котла длительного горения позволяет закладывать уголь один раз в 4-5 дней, а дрова — раз в сутки. Топливо прогорает медленно, потому что сжигается сверху вниз. КПД котла равно 90%, так как быстрое горение замещается тлением. Уголь для котлов тлеющей конструкции используется высокого качества и отсортированный по размеру. Влажность древесины не превышает 20%. Агрегаты способны работать на любом виде топлива, но максимально эффективным будет либо уголь, либо древесина. Это зависит от конкретной модели.

Котел на угле длительного горения имеет следующие преимущества:

  1. Экономичность, эффективность, надежность
  2. Автоматизация процесса отопления
  3. Безопасность, простота использования
  4. Низкий уровень шума

К недостаткам относятся высокая стоимость, большие габариты, необходимость подключения к электричеству.

Пеллетные котлы

В принципе работы котла лежит сжигание спрессованных отходов, которые остаются после деревообработки. Топливо выпускается в виде гранул без использования химикатов для склеивания, считается экологически чистым. Пеллетная система оснащена загрузочным бункером для автоматической подачи топлива. Время работы зависит от вида котла и пеллет, находится в пределах 3-7 суток. КПД котла составляет 95%. Из недостатков выделяется энергозависимость.

Установка твердотопливных котлов

Чтобы подключить котел на твердом топливе, необходимо правильно установить агрегат и соединить его с дымоходом. Выполнение следующих требований позволит сделать это безопасно:

  1. Любые поверхности находятся на расстоянии 20 см от стенок котла
  2. Под агрегат монтируется негорючая подставка, если пол сделан из горючих материалов
  3. Пол перед загрузочной камерой закрывается негорючим материалом на 30 см

Краткие итоги

Котлы на твердом топливе используются как автономные источники отопления или резервные. Возможна установка агрегата вместе с электрическим или газовым котлом одновременно для эффективного использования ресурсов. Чтобы выбрать вид твердотопливной системы, учитываются наличие электричества и его стабильная подача, регион проживания, площадь помещения и теплоизоляция. Обязательно берется во внимание распространенность топлива, которое используется для котла, в конкретной местности. Классические котлы просты в использовании, энергонезависимы. Надежный агрегат имеет низкий КПД. Пиролизные, тлеющие, пеллетные агрегаты имеют высокие КПД, надежность и стоимость.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Достоинства и недостатки

В арсенале твердотопливных котлов длительного горения имеется ряд положительных качеств, которые делают такое приобретение крайне выгодным:

  1. Высокий КПД. Топливные котлы длительного горения отличаются от обычных печей достаточно высоким КПД, который у отдельных моделей может достигать 95% – а этот показатель вполне сравним с эффективностью работы газовых отопительных котлов. Такая эффективность достигается за счет теплообменников и использования в качестве основного топлива пиролизного газа.
  2. Экологичность. Все модели твердотопливных котлов длительного горения выбрасывают в воздух только водяной пар и углекислый газ, которые не причиняют никакого вреда окружающей среде.
  3. Небольшая стоимость топлива, его доступность и автономность отопления. Работающие на дровах твердотопливные котлы длительного горения, не зависят от наличия газовых магистралей, а некоторые из них – еще и от электричества. Само по себе твердое топливо обходится не очень дорого, а отсутствие необходимости в согласовании отопительного оборудования делает твердотопливный котел очень выгодным приобретением.
  4. Возможность обеспечения горячей водой. В некоторых моделях котлов присутствуют встроенные контуры, необходимые для создания горячего водоснабжения. Даже если такой контур отсутствует, всегда можно докупить отдельный бойлер и подключить его к котлу.
  5. Долговечность и простота обслуживания. Правильно установленный котел отопления длительного горения на твердом топливе, который используется в соответствии с правилами эксплуатации, вполне может прослужить несколько десятков лет без каких-либо нареканий.

Из недостатков можно выделить следующие качества:

  1. Необходимость пополнения топливных запасов. Это самый заметный минус всех твердотопливных котлов – сколько бы времени не требовалось на прогорание одной партии топлива, рано или поздно придется закладывать следующую. Кроме того, для нормальной работы котла требуется иметь запас топлива, который может храниться только в специально оборудованном месте.
  2. Необходимость регулярной чистки. Обязательным пунктом в любой инструкции по эксплуатации твердотопливного котла является периодическая очистка котла от золы и сажи.
  3. Требовательность к месту установки. Твердотопливным отопительным котлам нужно отдельное помещение и хороший фундамент. Кроме того, в помещении должна быть нормальная вентиляция.

Твердотопливные котлы длительного горения – это один из лучших вариантов автономных отопительных устройств для частных и загородных домов. Зная их достоинства и учитывая недостатки, можно сделать выводы об актуальности приобретения данных устройств и их эксплуатации.

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.
Читать еще:  Как правильно выбрать тепловой насос?

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

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

  • 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

5 Особенности монтажа

Прежде чем устанавливать дровяной котел, необходимо ознакомиться с инструкцией. Но в основном при монтажных работах нужно соблюдать следующие условия:

  • если оборудование имеет мощность более 50 кВт, то для него придется обустраивать отдельное помещение с минимальной площадью 8 м², а высота потолков должна быть не меньше 2,2 м;
  • в комнате предварительно монтируется принудительная вентиляция;
  • стандартный прибор с небольшой мощностью разрешается использовать в общей комнате, но с учетом наличия приточно-вытяжной системы вентиляции;
  • подвальное помещение, где находится отопительная установка, должно быть сухим и отапливаемым.

Перед тем как приступить к установке конструкции, нужно определиться с местоположением. Площадка должна быть ровной и комфортной для обслуживания. Также нужно обеспечить удобный доступ к узлу водоподготовки и фильтрации.

Дровяной котел устанавливают на абсолютно ровную поверхность из бетона или керамогранита. Стены вокруг оборудования предварительно покрывают негорючим материалом. Сами монтажные работы осуществляются при строгом соблюдении пожарных требований и с проведением обязательной качественной изоляции всех греющихся деталей.

Котел твердотопливный: устройство и принцип работы

Устройство твердотопливного котла

Современные твердотопливные котлы имеют множество вариантов исполнения.

Охватить в одном посте все нюансы их работы невозможно, поэтому мы поговорим про общие принципы работы отопительных аппаратов на твердом топливе.

В качестве топлива в таких котлах может использоваться уголь, дрова, торфяные брикеты, пеллеты и так далее!

Самым распространенным топливом является каменный уголь, для этого вида топлива разработано большинство моделей котлов всех ведущих производителей таких как:

  • Bosch.
  • Buderus.
  • Viessmann.
  • ЗОТА.

и многие другие.

Устройство твердотопливного котла отопления

Приведем рисунок из паспорта на котёл Bosch Solid 2000 B.

На рисунке изображен общий вид твердотопливного котла так сказать «снаружи».

На Рисунке видны «органы управления», которыми будет пользоваться потребитель.

Их список приведен под рисунком поэтому повторяться не будем.

Отдельно скажу о системе автоматики — она позволяет экономить топливо и одновременно защищает сам котел от перегрева.

Все это достигается уменьшением подачи первичного воздуха.

Также на некоторых моделях возможно подключение аварийного теплообменника, который при срабатывании специального термостатического клапана, начинает подавать внутрь котла холодную воду.

Этим снижается температура воды внутри котла и предотвращается его перегрев.

Теперь посмотрим на «внутренний мир» отопительного аппарата на следующем рисунке:

Устройство твердотопливного котла длительного горения

Ничего сложного внутри этой модели нет. Вверху под крышкой располагается область под названием загрузочная камера.

В нее засыпается уголь, который далее горит в топочной камере. Зола попадает в зольный ящик после того как будет нажат рычаг сбоку котла.

Вода внутри котла нагревается на поверхностях нагрева, оттуда она уходит в систему отопления, а потом возвращается в обратку котла.

В котлах с такой конструкцией горячие газы проходят длинный извилистый путь и отдают много тепла воде.

По паспортным данным на котлы Bosch Solid 2000 B их КПД составляет 76%. Согласитесь, это очень хорошая цифра!

Примерно такие же параметры будут и у других производителей (данная статья не является рекламой Bosch).

Как выбрать твердотопливный котёл по мощности?

Самым важным параметром отопительного аппарата на твердом топливе, также как газового или электрического, является мощность!

Мощность выбирается исходя из площади помещения, которое собираются отапливать.

Приближенно считают, что на обогрев 10 кв. метров площади необходим 1 кВт мощности, но для твердотопливных котлов мощность заявленная производителем величина относительная.

Она определяется топливом, то есть если топливо отличается от рекомендованного производителем, то мощность отдаваемая в систему отопления будет отличаться от паспортной величины.

Поэтому я рекомендую брать мощность с запасом где-то на 20-30%.

Например, если вам надо обогреть 100 квадратных метров, то мощность котла должна быть 12 кВт.

Кроме мощности, есть и другие «дополнительные опции»:

  • Контур горячего водоснабжения — дополнительный теплообменник для приготовления горячей воды.
  • Аварийный теплообменник — защита котла от перегрева.
  • Встроенный блок ТЭНов — помогает поддерживать температуру теплоносителя в системе. Практически получается два котла в одном — электрический + твердотопливный. Для управления блоком ТЭНов необходим специальный пульт, на котором установлены защитные автоматы и термостат.

Из всего вышеперечисленного мне кажется лишним только контур горячего водоснабжения — гораздо выгоднее установить электрический водонагреватель или бойлер косвенного нагрева для приготовления горячей воды.

Есть еще один очень важный параметр определяющий как будет построена система отопления — это рабочее давление котла.

Рабочее давление может быть 1-1,5 или 3 атмосферы.

Расширительный бак закрытого типа (экспанзомат)

  • Котлы с рабочим давлением 1-1,5 атмосферы, как правило, относительно дешевые и простые. Они более всего подходят для маленьких деревенских домов и дач. Они могут работать только в системах отопления открытого типа, которые обладают рядом недостатков: 1) они должны иметь в самой верхней точке открытую расширительную ёмкость, из которой испаряется вода, поэтому необходимо постоянно поддерживать её уровень; 2) теплоноситель в открытых системах постоянно обогащается кислородом, а это вызывает ускоренную коррозию стали или чугуна в котлах.
  • Котлы с рабочим давлением 3 атмосферы стоят уже гораздо дороже, но они лишены перечисленных выше недостатков. Такие аппараты работают в закрытых системах, где возможна установка стандартной группы безопасности на 3 атмосферы. Также в таких системах используются расширительные баки закрытого типа (экспанзоматы), которые можно устанавливать в любой точке системы. Из-за отсутствия испарения воды из закрытых систем, в нее можно добавлять специальные присадки, которые замедляют процессы коррозии чугунных и стальных деталей котлов.

Расширительный бак открытого типа

Установка твердотопливного котла

  • Котел должен быть установлен в отдельном помещении с приточной вентиляцией.
  • Помещение должно быть защищено от холода во избежание разморозки системы.
  • Площадка, на которую будет установлен котел, должна быть горизонтальной и выдерживать нагрузку от массы котла.
  • Котёл должен быть подключен к системе отопления без механических напряжений.
  • Расстояние от стенок котла до негорючих предметов ( стен итд) должно быть не менее 10 см, до воспламеняемых предметов не менее 20 см.
  • Не рекомендуется заужать диаметр подключения котла к системе отопления (например переходить сразу с резьбы 1,5 дюйма на резьбу 0,75 дюйма). Это может вызвать повреждение котла.
  • Нельзя подключать котёл сразу к полипропиленовым или металлопластиковым трубам! Они не предназначены для работы при таких температурах и поэтому они расплавятся со всеми вытекающими последствиями.
  • Нельзя использовать в качестве теплоносителя всяческие антифризы и «незамерзайки» в том числе основе этиленгликоля или пропиленгликоля. Низкозамерзающие жидкости быстро разлагаются при высоких температурах, в результате чего могут выделяться кислоты (в случае этиленгликоля выделяется щавелевая кислота, которая разъедает прокладки между секциями радиаторов и они начинают течь). Кроме того возможно выпадение густых осадков, которые забьют трубы и радиаторы.

Не забудьте прочитать паспорт в нем могут быть указаны отдельные требования и рекомендации производителя оборудования!

Все, что перечислено выше — необходимый минимум! Его соблюдение необходимо для правильной работы котла.

Резюме

Советую вам не экономить на котле, если есть такая возможность!

Хороший отопительный аппарат прослужит вам верой и правдой многие годы, но за ним необходим уход — это поможет продлить срок его эксплуатации.

Некоторых надежных производителей я указал ссылками в самом начале этой статьи.

Следуйте рекомендациям описанным в паспорте, это поможет избежать негарантийных поломок оборудования.

В остальном эксплуатация не должна доставить вам особых хлопот. На этом пост закончен, но тема не закрыта. Так что ждите продолжения!

Разбираемся в схеме отопления от твердотопливного котла

В настоящее время все больше и больше владельцев частных домов, коттеджей стараются добиться независимости от источников центрального энергоснабжения. Если с электричеством этот вопрос не актуален и проблематичен в силу технической сложности, то с отоплением жилых домов ситуация намного проще. Автономное газовое отопление популярно среди жителей частного сектора, однако в тех условиях, когда централизованная подача газа отсутствует, на первый план выходят твердотопливные котлы.

Отопительные приборы этого типа сегодня переживают второе рождение. Привычные для всех нас печи и камины, используемые в былые времена для отопления жилых домов, сегодня уступают место высокотехнологичному котельному оборудованию.

Схема отопительного котла, устройство твердотопливного котла в нынешнем виде позволяют понять не только принцип действия отопительных приборов этого типа, но и оценить по достоинству огромные возможности подобной техники. Принцип действия твердотопливных котлов во многом является ключевым аспектом, на который сегодня обращает внимание потребитель. Для того, что бы с максимальной пользой использовать систему автономного отопления, следует разобраться в двух моментах:

  • из каких элементов и деталей состоит твердотопливный котел;
  • какова принципиальная схема работы твердотопливного котла.
Читать еще:  Выбор радиаторов отопления - советы специалистов

Эксплуатация твердотопливных котлов. Новые возможности

В отличие от газового и электрического отопления, используя систему отопления дома твердотопливным котлом, требует от владельцев жилья больших физических усилий и соответствующей технической подготовки. Имея существенные технические и бытовые ограничения, твердотопливные котлы обладают одним неоспоримым преимуществом в сравнении с газовыми отопительными приборами, не говоря уже об электричестве. Отопительный котел на твердом топливе является на 80-90% энергетически независимым устройством. Достаточный запас ископаемого топлива, дров или пеллет позволит вам всю зиму не только спокойной обогреть собственный дом, но и обеспечить себя горячей водой.

Система отопления, подключенная к твердотопливному котлу, мало зависит ни от перебоев с электричеством. Ей не страшны перепады с рабочим давлением в газовой магистрали. Стоимость топлива и наличие свободного доступа к нему, обеспечат нормальную и бесперебойную работу всего отопительного оборудования в доме. Управление твердотопливным котлов позволяет эксплуатировать агрегаты в любых режимах работы, обеспечивая тем самым безопасность и комфорт обитателям жилого дома.

Отечественные производители, зарубежные компании, специализирующиеся на выпуске котельного оборудования сегодня предлагают потребителю качественно новый продукт. Твердотопливный котлы, которые используются для бытовых и промышленных целей имеют более высокий КПД. Сегодня это параметр достигает значений 90%.

Для справки: старые твердотопливные котлы в традиционном исполнении обладали КПД в 70-80%. Низкая энергоэффективность отопительной техники старого поколения приводила к значительному перерасходу топлива и к существенным потерям тепловой энергии.

Конструктивные новшества и «ноу-хау» в сфере практического применения различных энергоресурсов, позволили существенно расширить эксплуатационные возможности отопительной техники. Огромная мощность является одним из основных преимуществ котлов на твердом топливе. На порядок увеличилась рентабельность современных моделей твердотопливных котлов. Существенно повысилась безопасность эксплуатации котельного оборудования этого вида.

Двухконтурный твердотопливный котел способен обеспечить обогрев больших и просторных помещений. К тому же, практически все модели котлов рассчитаны на обеспечение жилых объектов ГВС.

Конструктивные особенности устройства твердотопливных котлов

Традиционный твердотопливный котел представляет собой, в нашем понимании, отопительный агрегат, способный работать на любом твердом топливе. Принцип действия котла элементарный. Поступившее в камеру сгорания топливо в процессе сгорания выделяет в большом объеме тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. По аналогичному принципу было организовано в старину печное отопление, только вместо жидкого теплоносителя использовался горячий воздух.

Существенными минусом традиционной модели твердотопливного котла является то, что часть тепла, получаемого при сгорании топлива, просто уходит в атмосферу через дымоход. Рассмотри принципиальную схему устройства твердотопливного котла. Устройство котла – это конструкция, собранная из различных модулей в единый стальной корпус. Основными конструктивными элементами отопительного оборудования этого типа являются:

  • камера сгорания (топка, оборудованная дверцей);
  • теплообменник (стальной или чугунный);
  • прочистной люк;
  • колосники (решетка);
  • терморегуляторы;
  • предохранительный клапан.

*
Показанный на рисунке традиционный твердотопливный котел нового поколения оснащен всеми необходимыми для нормальной работы приспособлениями, механизмами и элементами.

Топочная камера – процессы, протекающие в ней

Одним из первых элементов, с которым приходится познакомиться в первую очередь, является топка котла. Именно суда закладывается уголь, торф, брикеты или дрова, и именно здесь происходит основной процесс — сжигание топлива. Весь процесс можно разделить на три этапа, подсушка топлива, окисление и получение горючего газообразного вещества, которое уже выполняет основную нагревательную функцию в процессе горения.

В камере сгорания загруженное топливо равномерно распределяется на колосниках, которые специально установлены под наклоном.

Расположенное на колосниках топливо подсушивается раскаленными газами, после чего уже начинается сам процесс горения топлива с принудительной подачей воздуха. В завершении, получаемая на начальном этапе горения газообразная горючая смесь дожигается в топке при температуре 950-1000 0 С. На каждом этапе необходимо обеспечить бесперебойную подачу воздуха.
Остатки твердого топлива, зола и сажа скапливаются в зольной камере, откуда удаляется ручным способом.

Для справки: следует отметить, что от того, насколько плотно загружена топливом камера сгорания и как работает вытяжка, зависит эффективность работы котла. При полной загрузке топочной камеры и нормальной подаче воздуха, топливо должно сгорать полностью, выделяя в процессе горения максимальное количество килокалорий. Соотношение полезной подачи к мощности котла является ключевым моментом во время эксплуатации твердотопливного котла.

Процессы, протекающие в камере сгорания, определяют и вид котельного оборудования. Горение может осуществляться обычным способом, благодаря пиролизу или длительно, сверху вниз. В каждом случае достигается определенный тепловой эффект, который и определяет сферу применения твердотопливного котла, каким образом организовано отопление дома.

Теплообменник — его функция

Следующий по значимости конструктивный элемент твердотопливного котла — теплообменник. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, в которой происходит передача тепловой энергии от продуктов горения на теплоноситель. В традиционном исполнении теплообменник изготавливается в виде бочки, через которую проходят цельнотянутые котловые трубы. Разогретые газы, проходя по трубам, нагревают котельную воду, циркулирующую внутри контура теплообменника.

Важно! Интенсивность прохождения газов по дымогарным трубам регулируется положением дымососа. Интенсивность циркуляции воды в теплообменнике зависит от работы насосной станции. Теплообменники обязательно имеют толстый слой теплоизоляции, предохраняющей основной корпус котла от перегрева.

Поступление воды в теплообменник происходит через впускной коллектор, тогда как выход разогретого теплоносителя наоборот, осуществляется через выпускной коллектор. На каждом из коллекторов стоят датчики температуры теплоносителя. Домашнее отопление в доме твердотопливным котлом, схема подключения которого мало чем отличается от традиционной и общепринятой процедуры, может в каждой ситуации иметь некоторые конструктивные отличия.

Стальные теплообменники в отличие от чугунных изделий, больше подвержены коррозии, в то же время успешно справляются с передами температур. Стоимость таких устройств значительно меньше в сравнении с чугунными теплообменниками. Последние обладают высокой теплоемкостью, менее подвержены коррозии.

Конструктивные разновидности систем

Если не рассматривать традиционно используемое печное отопление, существующих на сегодняшний момент видов твердотопливных котлов не так уж и много. Основное различие между существующими моделями котлов заключается в способе подачи топлива. Дешевые агрегаты предназначены для ручной подачи топлива. В дорогих моделях для работы твердотопливного котла используется автоматическая подача топлива в топочную камеру.

Способ подачи топлива в основном определяет и принцип действия котла. Уголь, брикеты или дрова загружаются в топку и поджигаются. Нагреваемая до необходимо температуры вода в теплоносителе расходится по трубам, отапливая жилые помещения.

На заметку: однако, есть одно но! Топливо быстро сгорает и приходится снова заниматься загрузкой котла топливным сырьем. Время, которое необходимо для полного сгорания топлива ограничивается 2-8 часами, в зависимости от модели котла и его мощности. К тому же, приходится попутно убирать из подтопочной камеры золу, остатки несгоревшего топлива. Для нормальной работы котла постоянно требуется подкидывать в топку все новые и новые порции топлива.

Автоматическая подача топлива решила проблему с работой твердотопливных котлов наполовину. Требовалось принципиальное техническое решение. Для отопления с твердотопливным котлом оптимальным выходом из создавшейся ситуации стало возможность использования тепловых генераторов, которые еще называются твердотопливные котлы длительного горения.

На практике такой вид отопительной техники принято делить на два типа:

Способ загрузки в оборудовании этих видов остался принципиально тот же, только стал продолжительнее по времени и более трудоемкий. В качестве компенсаций потраченных усилий, во время работы котел создает максимально возможный тепловой эффект. Несмотря на трудность и сложность загрузки, в этих моделях происходит практически полное сжигание топлива, что значительно уменьшает количество загрузок и расход топлива.

Для пиролизных котлов процесс работы выглядит следующим образом. При отсутствии кислорода процесс горения в камере замедляется. Топливо полностью выгорает, а получаемый в результате тления, коксовый газ является вторичным топливом. Обогащенное кислородом газообразное вещество в процессе сжигания выделяет дополнительные калории тепловой энергии. Налицо высокий КПД, рентабельность и эффективность оборудования при эксплуатации.

В последнее время получил распространение обогрев жилых зданий твердотопливными котлами верхнего горения. Принципиально схема работы выглядит несколько иначе, в сравнении с традиционными моделями. Здесь пламя распространяется сверху, а не снизу, как мы обычно привыкли видеть. Горение топлива происходит постепенно, сверху вниз. В тот момент, когда верхний слой топлива подвержен интенсивному горению, нижние слои остаются нетронутыми. По мере сгорания каждого слоя топлива, воздух вместе с горючими газами опускается вниз. Этот процесс может происходить очень долго, в некоторых моделях время сгорания одной закладки может составлять 8-12 часов.

На заметку: некоторые модели твердотопливных котлов верхнего горения в поддерживающем режиме работы могут давать тепло от одной загрузки на протяжении суток и более.

Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы

Схема любого твердотопливного котла не мыслима без регулятора тяги. Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.

Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.

Для справки: Установка регулятора выполняется при первом пуске котла, установив положение в соответствии с заданными параметрами. В полузакрытом положении при температуре 65 0 С, в открытом положении заслонки, регулятор соответствует максимальному значению температуры в 90 0 С.

Многие агрегаты, особенно большой мощности, устанавливаются вместе с буферной емкостью, которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.

Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.

Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.

Заключение

Ознакомившись с устройством и схемой твердотопливного котла, узнав принцип действия некоторых видов котельного оборудования на твердом топливе, можно смело приступать к созданию в собственном доме своей автономной системы отопления. Выбор котла особой сложности не представляет. Основная тяжесть и трудности, с которыми придется столкнуться в дальнейшем – это уже сам монтаж оборудования, подключение и подготовка к пуску.

Грамотный и квалифицированный подход на каждом этапе позволит вам добиться желаемого результата.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector