Твердопаливні котли тривалого горіння: принцип роботи та особливості експлуатації

Тема нашої статті – твердопаливні котли тривалого горіння: українського виробництва, російські та виготовлені за межами СНД. Ми розповімо про принцип роботи цих пристроїв, особливості їх підключення і самостійному виготовленні.

Як ви думаєте, на скільки може вистачити однієї закладки дров? На три години? На п'ять? Правильна відповідь вас здивує.

Що це таке

Як працюють класичні недорогі твердопаливні котли, уявити собі нескладно:

У топливнике згорає пальне – дрова, вугілля, пелети, солома або побутові відходи з невисокою вологістю;
Відпрацьовані гази віддають теплову енергію теплообміннику складної форми, охолоджуючись при цьому до 100-120 градусів;
Теплообмінник, в свою чергу, передає теплову енергію теплоносія – найчастіше звичайній воді.

Конструкція проста, зрозуміла і … вкрай незручна у використанні. Будь-яке паливо, завантажене в розумній кількості, прогорає за 2-8 годин. Після цього потрібно видалити золу і завантажити топку заново.

Промислові котельні великої потужності вирішували цю проблему гранично просто: кочегар виконував всю роботу вручну. Трохи пізніше з'явилися автоматичні котельні на твердому паливі: вугілля довантажувати з громіздкого бункера в міру згоряння.

У міру необхідності вугілля подається шнековим механізмом з бункера.

Конструкція могла працювати без обслуговування цілодобово, а то й тижнями; проте мала занадто великими габаритними розмірами, та й ціна мало підходила для власника невеликого приватного будинку.

Коли існує попит, рано чи пізно технічне рішення з'явиться, якщо воно не суперечить базовим фізичним законам. Закон ринку. В даному випадку були запропоновані два рішення, які використовують для продовження автономної роботи котла різні принципи і завоювали значну частину ринку опалювальних пристроїв.

Газогенератор (піролізний котел)

Піроліз-це процес згоряння при нестачі кисню. В результаті утворюється твердий залишок – зола і горючий піролізний газ – суміш вуглекислоти і летючих вуглеводнів.

Газогенераторний котел розбиває процес згоряння на два етапи:

В одному з двох топливников тверде паливо повільно тліє в умовах бідної киснем атмосфери. Обмежити приплив повітря нескладно, регулюючи його простий механічної заслінкою; при необхідності можна різко збільшити продуктивність топливника за допомогою примусового наддуву.
У другій топці горять летючі продукти термічного розкладання палива. Як і будь-який згоряння газоподібного палива, цей процес легко піддається регулюванню. Найпростіший термостат дозволяє пристрою виробляти рівно стільки тепла, скільки потрібно в даний момент.

Цікаво: в існуючих конструкціях горіння направлено зверху вниз. Камера, в якій дожигается піролізний газ, розташована під колосником. Зрозуміло, що при такому напрямку руху продуктів згоряння тягу волею-неволею доводиться робити примусової.

Процес згоряння палива розбитий на два етапи: спочатку воно розсипається в золу з виділенням горючого газу; потім згорає сам піролізний газ.

Що ми отримуємо в результаті?

Повне згоряння палива. На виході – найдрібніша зола, яка служить дуже непоганим добривом для хліборобів. Звідси практичний наслідок – перед нами дуже економічні агрегати, що вимагають до того ж досить рідкісною чистки зольника.
Великий проміжок часу між закладками. Кращі зразки вимагають завантаження раз на добу.
Автоматизацію регулювання температури теплоносія.
Можливість спалювання великих дров, Які в класичних котлах часто згорають в повному обсязі.

Вартість пристрою помітно вище в порівнянні з класичними моделями.Так, молодша модель піролізної лінійки Буржуй До КО-12 при скромній теплової потужності в 12 КВт продається з рекомендованою ціною в 39900 рублів.
Пристрої енергозалежні. Про примусовий наддув вже говорилося.
Котли вимагають закладки просушеного палива. Крім того, молодші моделі часто можуть працювати ТІЛЬКИ на дровах.

Щодо недорогі піролізні котли не знають іншого палива, крім дров.

При малих навантаженнях горіння робиться нестабільним і супроводжується сильним забрудненням димоходу продуктами згоряння.

Котел верхнього горіння

Строго кажучи, саме це і є твердопаливні опалювальні котли тривалого горіння. Вони характеризуються найбільш тривалою роботою на одній закладці палива. Так, котел одного з провідних виробників, Stropuva, при сертифікації в 2003 році після закладки 50 кг палива автономно працював на потужності 5-6 кіловат протягом 31 години.

За рахунок чого досягається така автономність?

Зольник і колосник відсутні як клас. Внизу – глухий піддон. У нижній частині обсягу палива горіння не просто небажано – неприпустимо.
Топка має циліндричну форму. Повітря подається зверху по її центру і забезпечує горіння верхнього шару закладки.
Розподільник повітря в топці рухливий: При закладці пального він піднімається; в процесі горіння спирається безпосередньо на пальне і опускається в міру його згоряння. Таким, чином, багате киснем повітря в будь-який момент часу подається безпосередньо до верхнього шару палива.
В області, куди подається повітря, відбувається лише часткове окислення вуглеводнів. Відпрацьовані гази разом з частинками золи виносяться в верхню частину топки: їх відділяє від області первинного горіння масивний металевий диск.

За ним до вже знайомого нам піролізний газу подмешивается атмосферне повітря; летючі продукти згоряння допалюються, віддаючи залишки тепла теплообміннику.

На вході в камеру, де допалюються летючі компоненти палива, встановлений автоматичний регулятор тяги – нескладний пристрій, завдяки якому по тепловому розширенню корпусу опалювальний котел тривалого горіння визначає температуру теплоносія і підлаштовує швидкість витікання пічних газів.

У ролі теплообмінника виступає весь корпус котла. Вода циркулює зверху вниз.

Основні труднощі – зробити так, щоб зола неслася потоком повітря і не перешкоджала горіння палива.

Зверніть увагу: після того, як котел вийшов на робочий режим, паливо в невеликих кількостях можна довантажувати – наприклад, спалюючи побутові відходи.

Переваги рішення очевидні:

Період роботи без дозакладкі визначається тільки розміром топливника і теоретично нічим не обмежений.
Фактично, перед нами модифікація піролізного котла. Всі його гідності залишаються з нами, в тому числі високий ККД. Паливо адже згорає повністю, без залишку.
Пристрої вельми відмовостійкості. Складною автоматики в них немає.
З 2007 року в Литві розпочато виробництво універсальних котлів, здатних спалювати не тільки дерево і продукти його переробки, а й вугілля. Трохи пізніше підключилися й інші виробники, в тому числі російські.

Без недоліків, зрозуміло, теж не обійшлося:

Пристрої чутливі до температури теплообмінника більшою мірою, ніж традиційні твердопаливні котли. Навіть незначне перевищення швидкості циркуляції означатиме випадання конденсату на теплообміннику і його прискорену корозію.

Однак: твердопаливні чавунні котли тривалого горіння бояться конденсату в куди меншою мірою, ніж сталеві. Чавун менш схильний до корозії.

Як і піролізні котли з нижнім горінням палива, наші пристрої недешеві.
Не завжди наддув справляється зі спікається попелом. Його велика кількість викликає падіння тепловіддачі котла. У дров'яних котлах з природною циркуляцією повітря і зовсім доводиться постійно тримати кочергу поруч.
Знаходяться прямо в полум'я опорна балка і диск, що відтинає зону горіння твердого палива від області, де допалюються летючі компоненти, порівняно швидко згорають.
Крупнофракціонное паливо, в тому числі нерозколенні дрова, небажано: в цьому випадку важко забезпечити горіння палива ТІЛЬКИ зверху. Вологе паливо теж не підходить для цих котлів.

Дрова повинні бути максимально сухими. Про стіс під відкритим небом краще забути.

Нарешті, розміри топки роблять важким її розпал при неповному завантаженні.

типи котлів

Як і всі твердопаливні котли, що цікавлять нас пристрої виконуються тільки в підлоговому виконанні: їх маса занадто велика для настінного монтажу.

І в іншому це звичайнісінькі котли на твердому паливі:

Розкид потужності залежить, перш за все, від призначення котла. Горезвісні литовські (останнім часом виробляються і на території України) Stropuva починаються від 7кВт теплової потужності. Молодші моделі орієнтовані на невеликі приватні будинки.

Українські Бурани досягають 40 кіловат; серед котлів російського виробництва можна зустріти призначений для опалення великих приватних будинків КТ-2Е з теплової потужність в 95 КВт.

Польські котли Логіка досягають і зовсім 200 кіловат теплової потужності, що відповідає потребам у теплі будинки з площею близько 2000 м2. Зрозуміло, що вони застосовуються набагато частіше для обігріву теплиць, майстерень і різноманітних офісних приміщень.

Цікаво: під назвою Logica продаються і німецькі котли Будерус. Це не збіг: вони дійсно робляться поляками для німців і продаються під чужим брендом.

Корпус і теплообмінник можуть бути сталевими і чавунними. У загальному випадку, як уже згадувалося, чавун довговічніше. Так, на чавунний теплообмінник котла Віадрус Лігнатор виробник дає п'ятирічну гарантію.

Зворотний бік застосування металу з обмеженою механічною міцністю – товщина стінок і супутня їй маса: молодша модель Лігнатора важить 369 кілограмів. Для порівняння – сталевий котел Дон КС-Т 16 РТ при більшій потужності важить всього 160 кг.

Сталь, зрозуміло, теж може бути різною: від низькосортної в найпростіших напівкустарних виробах, до жаростійкої котельної сталі в кращих зразках сталевих котлів, в тому числі вітчизняних. Крім того, часто застосовується захист топливника шамотною цеглою. Саме так робляться котли Прометей виробництва новосибірського заводу Сібенерго.

Екзотична конструкція на фото – котел новосибірського виробництва. Як бачите, топка на тлі звичних нам пристроїв для опалення просто величезна.

Котел може забезпечувати будинок тільки опаленням або додатково постачати його гарячою водою. При цьому теплообмінник для нагріву води може бути проточним або використовувати накопичувальну ємність. У першому випадку, зрозуміло, опалювальні котли з водяним контуром тривалого горіння повинні мати більшу ефективної тепловою потужністю.

очумілі ручки

Чи можна виготовити твердопаливний котел тривалого горіння своїми руками?

Якщо у вашому розпорядженні є зварювання – чому б і ні?

Ось детальне креслення котла з зазначенням розмірів.

Матеріалом може послужити звичайна сталева бочка. Краще, однак, використовувати відрізок магістральної труби: товщина її стінок зробить ваше виріб куди більш довговічним.

Незважаючи на відсутність у фабричних виробів зольника, автор схеми настійно рекомендує зробити в нижній частині котла дверку для відведення відпрацьованих газів встановлювалися.

Як встановлюються котли цього типу?

Їх можна ставити самостійно: це не газове обладнання, яке повинно монтуватися виключно представником газової служби.

Інструкція по установці визначається двома особливостями виробів:

Зовнішні стіни можуть відчутно нагріватися навіть у виробів з водяною сорочкою навколо топки; про саморобних виробах з одинарними стінками і говорити нема чого.Відповідно, котел встановлюється на відстані не менше 50 сантиметрів від найближчої стіни.

Якщо стіни виконані з горючого матеріалу – вони додатково захищаються цегляною кладкою або обшиваються листами оцинковки з азбестовою прокладкою. Між димоходом і дерев'яною стіною або перекриттям робиться просвіт не менш 25 сантиметрів; він заповнюється базальтової ватою і знову-таки зашивається оцинковкой з прокладкою азбестового листа.

Навіть порівняно малопотужні сталеві котли мають досить значну масу. Вона збільшиться ще як мінімум на половину центнера при закладці палива: не забудьте, ці котли тому і горять довго, що завантажуються великим його кількістю.

Очевидний наслідок – під котел потрібен власний фундамент. Ставити його на дерев'яне перекриття, м'яко кажучи, нерозумно. Характерно фундамент являє собою до півметра армованого бетону з щебенем або бутом.

висновок

Ще кілька інформації про цей тип котлів ви можете почерпнути в відео в кінці статті. Теплих зим!