котел, твердотопливный котел, на дровах, дом, уют, тепло, отопление, техинстал

Твердотопливные котлы

Твердотопливные котлы отопления имеют достаточно преимуществ над другими видами отопления, ведь благодаря

им может полностью функционировать автономная, не зависящая от магистральных источников энергии (газ, электричество) система отопления. Не удивительно, что они завоевали большую популярность в районах, имеющих проблемы с газом. Кроме того, топливо для твердотопливных котлов имеет более низкую стоимость, что делает их актуальным приобретением там, где необходимо максимально снизить затраты на отопление. Тем более, что такой котел можно использовать нерегулярно, в качестве резервного.

Виды твердотопливных котлов:

  1. По основному материалу конструкции:
    - котел твердотопливный чугунный;
    - стальные твердотопливные котлы.
  2. По количеству контуров:
    - одноконтурные котел;
    - двухконтурный твердотопливный котел.
  3. По типу:
    - универсальные котлы, которые работают на разных источниках энергии (твердое топливо, газ, электричество, жидкое топливо);
    - классические твердотопливные котлы;
    - газогенераторные системы для пиролизного сжигания.
  4. По виду топлива:
    - древесина;
    - каменный уголь;
    - бурый уголь;
    - торф;
    - горючие сланцы.

Топливо для твердотопливных котлов


Твердые виды топлива имеют важное экономическое преимущество над остальными - их цена достаточно стабильна во времени. Именно поэтому многие жители западных стран Европы предпочитают твердотопливные котлы. Более того, в этих странах централизованно производятся специальные цилиндрические гранулы из древесины - так называемые пеллеты. Их делают из древесной муки, не используя при этом другие химические, экологически вредные добавки. Склеивание в цилиндрическую гранулу происходит за счет природного вещества - лигнина, обладающего склеивающим эффектом при нагревании. У пеллет достаточно преимуществ перед другими источниками энергии: они удобны в обращении, мало стоят, дают высокую теплоту сгорания.

Любое топливо для твердотопливных котлов - это горючее, основным элементом которого является углерод. Наиболее основные источники его - каменный и бурый уголь, древесина, торф, сланцы. Кроме углерода в этом сырье содержится также кислород, сера, азот, водород (табл. 4.2), соотношение которых в топливе и определяет его свойства. Не удивительно, что то же количество, к примеру, угля и дров дает разное количество теплоты, то есть теплотворная способность обоих видов топлива разная. Самое высокое значение этого показателя имеет каменный уголь. Твердое топливо, как правило, используется для получения теплоты, но нередки случаи, когда оно необходимо и для выполнения механической работы (табл. 4.3, 4.4).

Таблица 4.2.

Сравнительные характеристики различных видов топлива

Вид топлива Теплота сгорания МДж/кг % серы % золы Углекислый газ, кг/ГДж
Каменный уголь
15-25
1-3
10-35
60
Дизельное топливо
42,5
0,2
1
78
Мазут
42
1,2
1,5
78
Щепа древесная
10
0
2
0
Гранулы древесные
17,5
0,1
1
0
Гранулы торфяные
10
0
20
70
Гранулы из соломы
14,5
0,2
4
0
Природный газ
35-38 МДж/м3
0
0
57

 

Таблица 4.3

Приблизительный расход топлива в зависимости от площади

Площадь помещения м2
Мощность котла кВт
Максимальный расход топлива кг/ч
Твердое топливо
Дизельное топливо
Твердотопливный котел
Пиролизный котел
100
5-12
3,2
1,6
1,0
130
6-16
4,7
2,9
1,3
160
6-20
6,0
3,0
1,6
200
7-24
7,6
3,8
2,0
220
8-25
7,9
4,0
2,2
270
10-32
8,9
5,0
2,7
370
18-45
14,0
7,0
3,7

 

Таблица 4.4

Теплота сгорания различных пород дерева

Порода дерева
Плотность, кг/м3
Теплота сгорания (при влагосодержании 20%)
кВт*ч/фестметр
кВт*ч/кубометр
кВт*ч/кг
Хвойные породы
Пихта
430
2100
1500
4,0
Ель
420
2200
1550
4,2
Кедр
510
2600
1800
4,1
Лиственница
545
2700
1900
4,0
Лиственные породы
Береза
580
2900
2000
4,1
Вяз
620
3000
2100
3,9
Бук
650
3100
2200
3,8
Ясень
650
3100
2200
3,8

 

Все виды твердого топлива можно разделить на две категории: природные и предварительно очищенные. К первым относят разные виды угля, древесину, торф, солому. Ко вторым - брикеты бурого угля, древесный уголь, кокс.

Каменный уголь - очень древний источник энергии и тепла. Образован он был довольно давно, поэтому и распространен по всей планете на разной глубине.

Бурый уголь имеет более позднее образование. Источником его создания была, как правило, древесина. Не удивительно, что он имеет в себе достаточно влаги - до 60%. Добывают его в открытую, не копая шахты. Сырье имеет достаточно малую теплотворную способность, поэтому используется на месте и не транспортируется в другие страны.

Источником торфа являются растения на болоте. Поэтому в нем достаточно много воды. Добывая торф, его разрезают на части и высушивают, после чего он пригоден к сжиганию.

Дерево - менее распространенный источник топлива. Как правило, оно используется в виде отходов от лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Из него также получают древесный уголь путем обработки в углевыжигательных печах.

Кокс получают из угля в специальной печи, разогревая сырье до 12000 С. Это необходимо для удаления газов из топлива и улучшения его энергетических характеристик.

Учитывая стандартные значения КПД, каждый литр стандартного жидкого топлива можно заменить тремя килограммами дерева. И каждые 200 м3 газа либо 200 л жидкого топлива соответствуют по извлекаемой энергии примерно кубометру сжигаемого бука.

Виды твердотопливных котлов


Самые популярные твердотопливные котлы  - чугунные (рис. 4.10). Менее распространены стальные. Первые удобны за счет своей низкой стоимости и длительности эксплуатации (они, как правило, служат до 20 лет, в то время как стальные - на 5-10 лет короче). Недостатком таких устройств является малая конвективная площадь для теплообмена, что позволяет отходящим газам сохранять высокую температуру. Это негативно отражается на КПД. Но подобную проблему можно частично устранить, если подсоединять котел не напрямую к дымоходу, а через специальный щиток либо отопительную стенку.

Твердотопливный чугунный котел

Рис. 4.10. Твердотопливный чугунный котел

Твердотопливные котлы с каждым годом расширяют свое количество на рынке. Но основная масса моделей имеет один недостаток - они пригодны только для одного конкретного топлива. Чугунный котел, как правило, работает при высоких температурах воды - в районе 90-950 С. Недостатки его - трудность в монтаже котла, а также большой вес. Стальные твердотопливные котлы такой проблемы не имеют, так как их стенки достаточно тонкие.

В частных домах, как правило, основной источник энергии - дрова, которые обладают малой калорийностью. Поэтому их сожжение проводят в шахтной топке, куда кладут достаточно много дерева, чтобы оно горело длительное время (рис. 4.11).

Твердотопливные котлы длительного горения

Рис. 4.11. Твердотопливные котлы длительного горения

Стальные виды твердотопливных котлов имеют меньшую инерционность, более быстро разогреваются до требуемой температуры, точно поддерживают ее на заданном уровне. Но они более требовательны к самому топливу. Так, некоторые котлы непригодны для использования угля. Чтобы они работали с этим сырьем, их модифицируют, добавляя чугунные колосники. Также для подогрева воды в них вставляют специальный змеевик либо тэн мощностью 6-12 кВт.

Принцип работы твердотопливных котлов


В зависимости от процесса горения летучих газов различают котел прямого действия и газогенератор (пиролизный котел).

Котел прямого действия имеет следующие преимущества:

  • упрощенная конструкция;
  • полная автономность;
  • дешевое оборудование.

Недостатки:

  • низкие значения КПД;
  • требуется постоянный уход за агрегатом.

Принцип работы твердотопливных котлов газогенераторного типа заключается в пропускании первичного воздуха через колосник, чтобы обеспечить сжигание твердого топлива, и вторичного - для сжигания летучих газов в отдельном отсеке. Чтобы вторичный воздух попал в камеру, его подают через фурмы, имеющие регулируемое сечение. Благодаря регулировке потока вторичного воздуха изменяется мощность котла к требуемой величине.

Пиролизные котлы (рис. 4.13) лишены самой важной составляющей классического твердотопливного котла - полной энергонезависимости. Второй их недостаток - достаточно большая стоимость. Но такие агрегаты позволяют максимально полностью извлечь энергетическую пользу из сжигания топлива, при этом получается довольно мало золы и сажи. При работе котла можно регулировать интенсивность его работы в пределах 40-100%.

Пиролизный котел

Рис. 4.13. Пиролизный котел

Не менее важное преимущество пиролизных котлов - их высокий КПД, который в отдельных случаях достигает значения 85-90%. Пиролизное горение весьма широко применяется в промышленности. Принцип его заключается в следующем: первичный воздух подается на тлеющие угли, которые находятся в отсеке для топлива. Это ведет к образованию так называемого генераторного газа (как правило, CO). Газ пропускается через керамическую форсунку, смешиваясь там со вторичным воздухом. Эта смесь возгорается в специальной камере, где имеется катализатор, позволяющий максимально уничтожить еще и сажу, и тяжелые соединения. В результате процесса в трубу выходит только дымовой газ, в котором нет никаких вредных и токсичных примесей.

Преимущества котлов пиролизного типа:
  • автоматизированное управление;
  • высокий уровень КПД;
  • возможность управления мощностью котла.

Недостатки:

  • высокая стоимость агрегата;
  • требуется подключение к электричеству.

Также есть в продаже котлы, которые имеют классическую камеру для горения твердого топлива и дополнительные горелки для жидкого топлива и газа. Такой комбинированный вариант удобен для тех, кто планирует пользоваться обоими видами топлива либо на данном этапе не имеет магистрального подключения, но не желает тратить дополнительные деньги на приобретение двух котлов (твердотопливного и газового).

Преимущества таких котлов: возможность выбирать вид используемого топлива, полная автоматизация системы. К недостаткам относят также энергозависимость такого котла и его высокую стоимость.

Плюсы:

  • варианты с типом топлива;
  • возможность автоматизации.

Минусы:

  • энергозависимы;
  • дороговизна оборудования.

Двухконтурный твердотопливный котел


Как уже упоминалось, различают одноконтурный (используется сугубо для отопления помещения) и двухконтурный твердотопливный котел (в нем есть возможность параллельно подогревать воду). Двухконтурный котел - отличный вариант для тех, кому нужна горячая вода, но дополнительную систему подогрева устанавливать нет возможности. Различают два типа таких систем: со змеевиком и бойлером встроенного типа.

Конечно, за подобную экономию приходится платить удобствами. Такие котлы не позволяют достигать высокой точности регулировки нагрева, чтобы вода имела стабильно одну температуру. Это, пожалуй, главный недостаток твердотопливного котла перед газовым или дизельным подобным устройством.

К преимуществам двухконтурных котлов относят следующие:

  • достаточно низкая цена и простота эксплуатации в сравнении с установкой дополнительной системы;
  • возможность применения разных видов топлива (уголь, древесина, торф, сланцы);
  • простота в обслуживании (все действия можно выполнять самому, включая небольшой ремонт);
  • длительность эксплуатации, надежность и качество изготовления агрегатов.
    Такие котлы, как и все другие, также имеют свои недостатки:
  • отсутствие автоматизированной системы подачи топлива (загружать твердое топливо нужно вручную);
  • требуется выделить место на участке для хранения топлива;
  • уход за оборудованием требует достаточно времени и энергии;
  • отсутствие возможности точной регулировки температуры воды;
  • топливо должно подаваться в отсек идеально сухим, поэтому может понадобиться его высушивание;
  • сравнительно более низка эффективность сжигания топлива по сравнению с другими источниками.

Котельная для твердотопливного котла

Твердотопливные котлы все без исключения должны находиться в отдельном, специально подготовленном для этого помещении. Котельная для твердотопливного котла имеет свои требования, которые должны реализовываться на этапе проектирования и строительства здания:

  • расстояние от котла до стены должно быть от 2 м;
  • все поверхности помещения (стены, потолок, пол) должны выдерживать действие огня. Чтобы пожар (в случае такого) не распространился на другие комнаты, все перекрытия должны быть огнестойкими и выдерживать предел огнестойкости не меньше 0,75 ч;
  • высота потолка должна составлять 2,5 метра и выше;
  • ширина двери - не менее 80 см;
  • в отдельных случаях может потребоваться установка противопожарной двери.

Размещая твердотопливный котел в помещении, нужно учитывать, что к нему должен быть обеспечен свободный доступ для регулярного осмотра всех его составляющих и очистки от сажи и золы. Лучший вариант выбора помещения - отдельное нежилое здание, имеющее хорошую систему вентиляции и дымоход. Также в нем должно быть окно и источник свежего воздуха (например, форточка).

Из топки периодически удаляют золу и шлак, заливают их водой для минимизации вероятности повторного возгорания и выносят в специально выделенное для этих отходов место.

При работе котла не следует делать работу, в результате которой в воздухе появится много пыли. Она может попасть на теплообменник, отложиться там в большом количестве, что приведет к уменьшению требуемого для нормальной работы количества воздуха, большему накоплению сажи и снижению эффективности котла.

Написать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *