Котел длительного горения принцип работы – Принцип работы котла длительного горения на дровах

Содержание

Принцип работы твердотопливных котлов пиролизных и длительного горения

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

 

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс. Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

  • Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов  плюс углекислоты.
  • Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
  • Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
  • Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
  • Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения

. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

  • Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
  • Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
  • Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
  • Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной. Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

tverdo-kotel.com

устройство, как работает котел длительного горения на твердом топливе, принцип действия

Содержание:

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.


teplospec.com

твердотопливные котлы на дровах, как работает универсальный топливный котел, работа автоматического котла

Содержание:

Для отопления собственного дома может использоваться несколько видов систем, и выбор подходящей – задача далеко не самая тривиальная. Долго тянуть с выбором не получится – ближайшая зима сделает проживание в неотапливаемом доме совершенно невозможным, не говоря уже о многократном снижении срока службы всей отделки, мебели и прочих объектов, находящихся в доме.

Самое традиционное решение – это обустройство водяного отопительного контура, в котором будет циркулировать теплоноситель, отдающий тепло помещениям посредством отопительных приборов. Разумеется, функционирование такой системы невозможно без нагревательного устройства. В последнее время все большую популярность приобретают котлы отопления длительного горения на твердом топливе, которые отличаются высокой эффективностью и экономичностью. Именно такие устройства и будут рассмотрены в данной статье.


Особенности котлов длительного горения

Самым популярным источником тепла для водяных отопительных систем является газовый котел. У таких устройств есть немало преимуществ, но существует и несколько ограничений на использование газовых котлов: во-первых, газовые магистрали проложены далеко не во всех населенных пунктах, особенно если речь идет о дачных поселках, а во-вторых, подключение к этой магистрали всегда обходится в достаточно крупную сумму. Кроме того, стоит отметить необходимость согласования установленного газового оборудования с соответствующими инстанциями.

Еще один доступный вариант – это использование электрического отопительного оборудования. У подобных устройств тоже есть масса положительных качеств – высокий КПД, гибкая настройка и наличие различных автоматизированных вспомогательных систем. Впрочем, за эти преимущества придется основательно платить – стоимость электроэнергии на сегодняшний день очень велика, поэтому эксплуатация электрического отопления обходится слишком дорого. К тому же, если регион характеризуется регулярными перебоями с электричеством, то подобный вариант отопления будет крайне нестабильным, а значит, недостаточно эффективным в деле создания комфорта в доме.


Вот здесь-то и стоит вспомнить о подзабытом варианте обогрева жилого дома – обычном твердотопливном котле на дровах. При достаточно высокой эффективности подобное оборудование отличается еще и экономичностью – дрова являются возобновляемым энергетическим ресурсом, поэтому их стоимость не очень велика. Кроме того, хорошие твердотопливные котлы не особо требовательны к качеству используемого топлива.

Конечно, простые печи нельзя назвать высокотехнологичным оборудованием. Их до сих пор можно встретить в деревнях, но использование обычных печей в современных постройках в качестве основного отопительного контура не практикуется, несмотря на способность долго отдавать тепло за счет толстых стенок и тщательно рассчитанной системы вывода продуктов сгорания.

Вся проблема заключается в том, что при подключении такой печи к водяному отопительному контуру приходится поддерживать определенную температуру теплоносителя, подкладывая новую партию дров каждые 2-3 часа. Разумеется, расход топлива при этом увеличивается на порядок, и ни о какой экономичности не может идти и речи.

Современные твердотопливные котлы длительного горения – это оборудование совершенно иного формата. Как понятно из названия, ключевой особенностью таких котлов является возможность горения на протяжении около 12 часов на одной закладке топлива (наиболее производительные модели могут работать на одной партии дров на протяжении нескольких суток).

В качестве топлива могут использоваться не только обычные дрова. Достаточно эффективным и недорогим топливом являются пеллеты – спрессованные брикеты, состоящие из отходов деревообрабатывающей промышленности. При большой необходимости такой материал можно сделать и самостоятельно. Для твердотопливных котлов также можно использовать уголь или торф (правда, в этом случае оборудование должно быть рассчитано именно на данный вид топлива). Хорошим вариантом будут и «евродрова», состоящие из древесных отходов, но имеющие форму привычных поленьев.

Принцип работы котлов отопления на твердом топливе

Обычные твердотопливные печи работают по довольно простому принципу:

  • В топливную камеру закладывается подходящий вид топлива и разжигается;
  • Поступающий в топку воздух, насыщенный кислородом, обеспечивает процесс горения;
  • Интенсивность горения регулируется подачей воздуха и площадью наружной поверхности закладки топлива.

С технологической точки зрения подобный процесс очень напоминает обычный открытый огонь, но в печи он получается заключенным в кирпичную или металлическую коробку. Продукты сгорания топлива выводятся наружу посредством дымоотводного канала, который при правильном проектировании существенно повышает эффективность системы. Впрочем, никакие технические особенности простой печи не могут повысить энергетическую ценность используемого топлива – оно все равно будет гореть достаточно быстро, активно и с большим количеством отходов, то есть теплоотдача самого топлива получается ниже предельно возможной.


Все дело в особенностях термического разложения древесины. При поверхностном изучении вопроса может показаться, что при горении дерево просто окисляется и переходит в состояние угля, выделяя в процессе углекислый и угарный газ. Если же углубиться в изучение, то станет ясно, что в процессе горения возникают еще и летучие углеводородные соединения, представляющие собой газообразное топливо, которое в традиционных печах просто уходит в трубу вместе с остальными продуктами сгорания. Читайте также: «Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика».

Горение (термическое разложение) дерева – это пиролиз, а выделяемые в процессе горения газы, соответственно, называются пиролизными. Теплоотдача такого вещества гораздо выше, чем у обычного топлива, а степень сгорания при выжигании газа в конечном итоге оказывается более полной – в воздух выбрасывается преимущественно водяной пар вместе с углекислым газом.

Если подвести промежуточные итоги, то можно сказать следующее – для достижения максимальной эффективности горения нужно сделать так, чтобы основным используемым топливом были именно пиролизные газы, а не сами дрова. Именно по этому правилу и происходит работа твердотопливного котла длительного горения.

Виды твердотопливных котлов на дровах и другом топливе

Поскольку отличительной особенностью котлов длительного горения является полное сгорание топлива, включая выделяемый им пиролизный газ, то основной задачей является обеспечение поступления воздуха и пиролизного газа в необходимых пропорциях в камеру сгорания, чтобы горение обеспечивало должную теплоотдачу.

Зная, как работает твердотопливный котел длительного горения, можно выделить несколько основных видов котлов длительного горения:

  1. Модели с встроенным вентилятором, обеспечивающим подачу воздуха. Настройка интенсивности подачи осуществляется за счет автоматического блока.
  2. Энергонезависимые устройства, в которых циркуляция воздуха осуществляется посредством естественной тяги, которая регулируется вручную.
  3. Котлы, обеспечивающие сгорание тонкого слоя дров сверху вниз.
  4. Устройства с автоматизированной подачей новых порций топлива в топочную камеру.

Первый вариант конструкции, включающий в себя вентилятор для принудительной подачи воздуха и блок автоматики, обычно имеет компоновку, в которой камера загрузки и топка расположены в верхней части устройства. Когда розжиг произведен, подача воздуха к топливу переключается на минимальный режим, а вентилятор проводит воздух через нижнюю огнеупорную камеру основного дожига.


Поскольку камера выложена из жаростойких материалов, то опасаться прогорания металлических элементов конструкции не стоит. Кроме того, накапливающие тепло детали обеспечивают дополнительную теплоотдачу. Созданная вентилятором тяга перемещает пиролизный газ в нижнюю камеру, оснащенную керамическими соплами, рассчитанными на работу в условиях экстремально высоких температур.

Сгорающий в топке пиролизный газ является основным топливом в котле длительного горения, поэтому именно его энергия используется для отопления здания. К камере подключается отопительный трубопровод дома, а движение теплоносителя в нем осуществляется за счет циркуляционного насоса.

Впрочем, рассмотренная компоновка для данной категории котлов не является единственно возможной. Например, модельный ряд «Gefest-profi» отличается задним расположением камеры дожига. Помимо расположения, она отличается сложной конфигурацией, благодаря которой достигается КПД около 90-93%. При таком показателе эффективности почти вся энергия отдается теплоносителю – на выходе в дымоотвод температура газа может снижаться до 70 градусов.

Устройства с электронным управлением очень хороши по всем параметрам, но без небольшой ложки дегтя все же не обошлось – наличие электронного блока говорит о том, что твердотопливный и электрический котел длительного горения находится в непосредственной зависимости от электроэнергии. При отключении электросети происходит вполне ожидаемое явление – вентилятор и автоматика прекращают свою работу, тем самым полностью парализуя функционирование отопительной системы.


Этот недостаток крайне существенен, ведь отопление в случае отсутствия электричества не станет работать даже при наличии естественной циркуляции теплоносителя. Конечно, существует частичное решение проблемы, которое заключается в установке бесперебойного питания – но от регулярных отключений электричества оно не спасет. К тому же, автоматика сама по себе очень плохо относится к перепадам напряжения в сети, поэтому котел придется дополнительно оборудовать отдельным стабилизатором.

Чтобы не зависеть от электроэнергии, можно установить энергонезависимый котел длительного горения. В таких устройствах используется естественная тяга, а интенсивность подачи воздуха регулируется без использования электронных приспособлений. Хорошим примером энергонезависимого котла является модель «Траян» отечественного производства.

Загрузочная камера в этой модели располагается в нижней части конструкции, а под ней установлен зольник – то есть устройство очень похоже на обычную печь. Установленная на дверце заслонка связана посредством цепочки с биметаллическим терморегулятором. Читайте также: «Как выбрать котел твердотопливный Купер – принцип работы. характеристики».

Как работает универсальный топливный котел

Рабочий процесс в таком котле происходит следующим образом:

  • В начальной фазе горения топлива заслонка открыта до упора – это позволяет дровам хорошо разгореться, а котлу запустить процесс пиролиза, для чего требуется температура свыше 200 градусов;
  • Когда топливо уверенно горит, заслонка прикрывается так, чтобы количество воздуха, попадающего в камеру, было минимальным;
  • Разогретый в каналах воздух посредством трубок с откалиброванными отверстиями подается в верхнюю камеру;
  • На выходе из горелок содержащийся в воздухе кислород вступает в реакцию с пиролизным газом, за счет чего и выделяется тепло, отдаваемое теплоносителю, находящемуся в контуре отопительной системы.

Учитывая полную независимость такого котла от электричества, его можно вполне эффективно использовать в связке с отопительными системами, в которых теплоноситель перемещается естественным путем. На отечественном пространстве перебои с электроэнергией встречаются во многих регионах, и в таких случаях автономные водогрейные твердотопливные котлы длительного горения будут лучшим выбором.  


Стоит обязательно отметить, что в плане эффективности подобные котлы длительного горения существенно уступают устройствам, оснащенным электронным блоком управления. Все-таки способность системы автоматически регулировать происходящие в ней процессы и принудительно подавать необходимое количество воздуха заметно повышает КПД котла.

Следующий вид котлов – это устройства, в которых обеспечивается сжигание дров сверху вниз, но слой топлива при этом очень тонкий. Такой принцип работы встречается, например, в продукции литовской компании «Stropuva». Одноименный модельный ряд твердотопливных котлов длительного горения уже давно популярен среди многих хозяев из-за своей эффективности.

Стальные твердотопливные котлы длительного горения данного типа представляют собой вертикально расположенный цилиндр. Для закладки могут использоваться любые виды твердого топлива – от привычных поленьев до опилок и прочих древесных отходов. Благодаря большому объему топливной камеры на одной загрузке котел может проработать от 1 до 3 суток, а при использовании угля этот срок увеличивается вплоть до недели.

Высокая эффективность и длительное прогорание топлива обеспечиваются принципом работы котла:

  1. Сначала в топку через специальное окно закладывается выбранный вид топлива. После того, как огонь разведен, на закладку опускается распределитель воздуха, который обеспечивает дозированную подачу кислорода исключительно в верхний слой топлива. Благодаря специальным каналам распределитель подает воздух равномерно, поэтому процесс горения достаточно стабилен и однороден.
  2. Для обеспечения максимально эффективного дожига газов воздух перед подачей в камеру прогревается в специальной камере, соединенной с распределителем посредством телескопического воздуховода. В результате получается следующее: распределитель самостоятельно опускается к топливу под давлением собственного веса и все время находится в нужной точке.
  3. После выделения газы отправляются на дожиг в верхнюю часть камеры. Для обеспечения горения в камеру через заслонку поставляется дополнительный воздух. Заслонка имеет несколько рабочих положений, позволяющих настраивать твердотопливный котел под разное топливо.
  4. Продукты сгорания, оставшиеся после всех рабочих процессов, происходящих в котле, попадают сначала в патрубок, а уже после него – в дымоотводный канал.
  5. Для регулировки интенсивности горения используется воздушная заслонка. Она связана с биметаллическим регулятором, который позволяет установить необходимое значение.
  6. Твердотопливный котел длительного горения находится в водяной рубашке, позволяющей отдавать тепло в отопительную систему. Разумеется, рубашка оснащена входным и выходным патрубками.
  7. Чтобы топка не засорялась, ее необходимо регулярно чистить, для чего используется ревизионное окошко.

В некоторых моделях котлов устанавливается еще и вентилятор, обеспечивающий принудительную тягу и тем самым повышая эффективность системы. Впрочем, энергозависимым такой универсальный твердотопливный котел длительного горения из-за наличия вентилятора не становится – естественная тяга обеспечит работу конструкции даже при ее отключении от электросети.


Удачная конструкция благодаря своей высокой эффективности стала прототипом для создания различных самодельных отопительных устройств. Конечно, самостоятельную сборку котлов длительного горения нужно рассматривать отдельно и более подробно, но вкратце можно сказать так – подобные устройства имеют полное право на существование и нередко создаются умелыми хозяевами.

Последним решением, которое может использоваться для обеспечения длительного горения в котле – автоматизация подачи топлива. По этому принципу работают как домашние, так и многие промышленные твердотопливные котлы длительного горения, использующие в качестве топлива пеллеты.

С конструктивной точки зрения отличий от обычных котлов длительного горения нет – в устройствах с автоматической подачей топлива присутствуют те же элементы, работающие по таким же принципам. Единственное отличие заключается в наличии специального шнека, постоянно подающего новые порции пеллет в топочную камеру. Система отслеживает наличие топлива посредством фото- и термодатчиков, и в зависимости от их показаний отправляет в топку дополнительное топливо.

Автоматический котел длительного горения на твердом топливе достаточно эффективен и перспективен. Конечно, недостатки тоже есть – в частности, для работы автоматики требуется электричество, и его отсутствие (или постоянные перебои) сделают выбор подобного котла неоправданным. Установка и настройка такого оборудования тоже сопряжены с немалыми трудностями. И последний заметный недостаток – недостаточная насыщенность рынка гранулированным топливом, поэтому с ним в процессе эксплуатации котла могут возникнуть серьезные осложнения.

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.

Заключение

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. 


teplospec.com

Виды и устройство твердотопливных котлов длительного горения

Для хозяина частного дома, владельца загородной жилой недвижимости особенно актуальным в отопительный сезон становится обслуживание автономной системы отопления. Когда в доме стоит газовый котел особых вопросов работа отопления не вызывает. Газ подается по магистрали постоянно и остается только настроить соответствующим образом автоматику, контролирующую температурный режим в доме. Сложнее дело обстоит для той категории граждан, кто использует для отопления в домашних условиях твердотопливный котел. Данный вид нагревательного оборудования хоть и обеспечивает некоторую независимость от централизованного энергоснабжения, однако требует к себе больше внимания.

Обитателям дома приходится самостоятельно контролировать работу агрегата, принимать непосредственное физическое участие в процессе. Это не всегда удобно и возможно. Кардинально решить проблему позволят отопительные твердотопливные котлы длительного горения, которые сегодня выпускаются многими компаниями, специализирующиеся на котельном оборудовании. Рассмотрим, что собой представляет подобный котел длительного горения, каковые его конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Предпосылки появления котельного оборудования данного вида

Традиционные твердотопливные котлы работают на топливе, которое загружается в камеру сгорания. Это может быть уголь, дрова, торфяные брикеты, пеллеты и другие виды органического топлива. От того насколько часто приходится загружать топливо в камеру сгорания зависит домашний комфорт и уют. В среднем для твердотопливного аппарата, выполненного по классической схеме, для нормального режима работы требуется 2-8 загрузок в сутки. Отлаженная система автоматики берет на себя все основные функции. То как работает само нагревательное устройство, как расходуется топливо, зависит уже от модели и от человека.

Для справки: время, потраченное на нормальную загрузку топливом твердотопливного аппарата в обычном варианте, составляет 3-5 минут. Время горения одной загрузки составляет в среднем 2-4 часа. На подготовку топки к загрузке новой партии дров или угля (уборка золы, зачистка топочной камеры от крупных фрагментов топлива) уходит еще 5-10 минут. Итого: для очередной растопки котла требуется не менее 20 минут. У вас есть ночью это время? Вы можете найти 20 минут своего времени, если вы только пришли в дом после долгого отсутствия?

Работающий котел на твердом топливе этого вида в состоянии длительное время выдавать необходимое для обогрева тепло, значительно увеличивая продолжительность времени между загрузками. Уже одно название этого агрегата говорит о том, что оборудование способно работать бесперебойно длительное время. Принципиальное отличие данного вида отопительных приборов от традиционных моделей твердотопливных котлов заключается в способе горения.

Не всегда есть возможность подбрасывать в очередной раз дрова или уголь в топку. Подобная процедура вызывает дискомфорт, особенно ночью, когда температура за окном стремительно опускается. Загруженное топливо может прогореть во время отсутствия хозяев, что приведет неизбежно к остыванию теплоносителя в контуре.

Попытки оптимизировать способ загрузки дров или угля даже в самый лучший котел за счет автоматической подачи, решают проблему частично. Обустраивать рядом с топливным агрегатом прибор механической подачи угля, значит на ограниченной площади дополнительное место. Шум постоянно работающего ротора или шнека малоприятен. Требовалось найти принципиальное решение проблемы. На фото показан обычный котел, работающий на твердом топливе, оснащенный бункером для автоматической подачи угля.

Одним словом, у людей есть масса причин на то, что бы ставить у себя дома твердотопливные котлы длительного горения. Такая техника сводит к минимуму человеческий фактор, от которого во многом зависит эффективность отопительной системы. Отопительная техника, работающая по данному принципу, появилась чуть более 10-15 лет назад. Тогда только стали появляться первые образцы аппаратов. Многие пытались у себя дома самостоятельно соорудить твердотопливный котел длительного горения своими руками. Главное понять принцип действия отопительного оборудования данного вида.

Котел на твердом топливе длительного горения – принцип действия

С появлением на рынке котельного оборудования нагревательных приборов длительного горения, ситуация с организацией и установкой системы домашнего отопления значительно упростилась. Теперь можно ставить для отопления мощные нагревательные установки, не требующие постоянной загрузки топливом. Котлы длительного горения, сделанные своими руками, не всегда способны полностью удовлетворить потребности обитателей дома.

Глядя на чертежи первых моделей, видно насколько сегодня конструкция агрегатов изменилась. Для примера приводится чертеж типичной нагревательной установки пиролизного типа.



Промышленные изделия, в которых производители добавили ряд конструктивных изменений и новшеств, обладают большим технологическим ресурсом, экономичные и более практичные в эксплуатации. Несмотря на существенные технологические и конструктивные изменения, в основе оборудования этого вида остался неизменным принцип действия. Топливо, загруженное в камеру сгорания, особым способом горит не так, как в обычном котле. Сам принцип горения топливной массы в корне отличается. За счет создания определенных условий в топке происходят экзотермические реакции, другие физические процессы, оказывающие влияние на интенсивность горения и длительность выгорания загруженного топлива.

В современных агрегатах используется два способа горения:

  • Первый, за счет пиролиза;
  • Второй, за счет верхнего способа горения топливного материала.

Процесс пиролиза – связанный с генерацией тепловой энергии, выделяемой в процессе горения угля, дров и других топливных материалов. Основная работа котла заключается в горении древесного газа, генерируемого из тлеющего топлива.

Во втором случае речь идет о верхнем способе горения. Топливо выгорает не снизу вверху, как принято считать, а наоборот, сверху вниз. За счет этого процесса достигается полное выгорание топливного материала, заложенного в топку. Количество выделяемого в результате горения тепла на порядок больше, чем у аппаратов нижнего горения.

Какие виды твердотопливных аппаратов длительного горения существуют

На сегодняшний день в обиходе особую популярность приобрели два вида подобной техники:

  • котлы твердотопливные, работающий пиролизным способ;
  • агрегаты, рассчитанные на верхний способ загрузки.

Твердотопливные котлы, работающие на основе пиролиза

Рассмотрим первый, самый распространенный и наиболее эффективный вид — пиролизные котлы. Если говорить об этом типе твердотопливного котла, то он представляет собой узкоспециализированный нагревательный прибор. Агрегат представляет собой типичное нагревательное устройство на дровах длительного горения.

Важно! Для работы данного оборудования необходимо использовать только сухие дрова пеллеты, влажность которых не превышает 20%. В противном случае процесс пиролиза не начнется, котел утратит свои основные преимущества и эффективность.

Отличает данные нагревательные приборы конструктивная особенность. Здесь мы имеем дело с двумя камерами сгорания. В первую топку закладываются дрова, где при ограниченном поступлении воздуха начинается процесс тления топливного материала. Далее, из тлеющей древесины происходит интенсивное выделение пиролизного (древесного) газа, который поступает уже во вторую топку. Здесь, при повышенном содержании кислорода нагретый воздух начинает взаимодействовать с древесным газом. Благодаря принципу действия агрегаты, работающие за счет пиролиза, принято называть газогенераторные нагревательные приборы.

Начинается интенсивное горение газообразной смеси, выделяя при этом огромное количество тепловой энергии. Весь процесс протекает достаточно долго. Результатом работы котла становится практически пустая топка. Все, включая мельчайшие частицы золы, горючие летучие соединения, успевают сгореть в топочной камере. За счет такого способа горения пиролизные котлы на твердом топливе длительного горения обладают одним из самых высоких КПД (85%), среди всего модельного ряда твердотопливной отопительной техники.

Основная особенность данного типа котельного оборудования — возможность использовать для системы отопления не только получаемое тепло, но и нагретый пиролизный газ. Дровяной котел может работать, как с водяным отоплением, так и с воздушным.

На заметку: пиролизные устройства имеют две топки. Горение в верхней камере достигается за счет нагнетания дополнительного объема воздуха, поэтому тяга в данном случае является только принудительной.



Основные преимущества такого способа работы котельного оборудования заключаются в следующем:
  • топливо выгорает полностью;
  • значительные по времени промежутки между закладками топливного материала;
  • техническая возможность регулировки температуры котловой воды;
  • техническая возможность сжигания крупных фрагментов древесины.

Чертежи внутреннего устройства пиролизных котлов позволяют точно представить не только конструкцию самого агрегата, но и вникнуть в принцип работы.

На фото представлен фрагмент работы верхней топки аппарата, где и происходит пиролиз.

К недостаткам данного вида отопительной техники следует отнестись риторически. Основной аргумент противников пиролизных котлов — высокая стоимость оборудования. В сравнении с традиционными приборами, такие модели стоят на треть дороже.

В отличие от обычных твердотопливных приборов, пиролизный котел отопления энергозависим. Принудительный наддув обеспечивается за счет установки дополнительного вентилятора.

Памятка: оборудование пиролизного типа необходимо загружать топливом полностью. В противном случае агрегат будет работать не на полную мощность. Горение будет не одинаковым и не стабильным.

Самый эффективный считается нагревательный агрегат, рассчитанный на обслуживание двух контуров. В данном случае вы получаете автономное отопление и полностью независимую систему горячего водоснабжения. Теплообменник для горячей воды делается из жаропрочной стали или из чугуна, имеющий форму змеевика.

Котлы твердотопливные верхнего сжигания

Вторым типом нагревательной техники подобного рода является котел на твердом топливе длительного горения с верхней загрузкой. В отличие от пиролизных котлов – этот вид отопительного оборудования используется уже не одно столетие. Главное отличие от традиционных твердотопливных котлов, принцип загрузки топлива и основная работа агрегата. Основной эффект достигается за счет сгорания топливного материала с верху вниз. Другими словами:

Топливо начинает гореть именно там, где присутствует кислород. Таким образом, сгорает слой за слоем, начиная с самого верхнего. Одной загрузки хватает на 12-24 часа работы котла. Котел в процессе своей работы полностью выжигает порцию топлива, ожидая очередной загрузки. За счет полноты горения достигается максимальная теплоотдача топлива. КПД некоторых моделей составляет порядка 80%.

Внимание! Что бы избежать закипания котловой воды в теплообменнике, первая закладка дров должна быть небольшой. Ориентировочно топка заполняется на ½ от своего объема. После розжига, спустя 15-20 минут добавляет остатки необходимого объема топливного материала.

Существенным недостатком аппаратов отопления длительного горения является их высокая инертность. Котел теряет свою мощность в момент загрузки очередной партии топлива. Сравнивая с котлами нижнего горения, агрегаты с верхней загрузкой обладают меньшей теплоотдачей. Чертеж-схема показывает внутреннее строение устройства и принцип действия.



Современная модель твердотопливного котла длительного горения очень обычно оснащается вентилятором, который нагнетает в камеру сгорания воздух. В большинстве случаев, выпускаемые модели работают на дровах, однако сегодня стало модным топить подобные агрегаты торфяными и древесными брикетами.

Заключение

В завершении анализа характеристик вашему вниманию предлагается видео, на котором показаны твердотопливные котлы длительного горения. Ролик наглядно демонстрирует принцип действия отопительной техники данного вида. Если пиролизные агрегаты представляют собой новое техническое решение, совершенно иной вид нагревательной техники, то аппараты с верхней загрузкой являются устройствами длительного горения в прямом смысле.

Модель, которая представляет наибольший интерес, в плане цены, качества и эффективности – это твердотопливный котел верхнего горения, сверхдлительный, удобный и практичный отопительный прибор.

Так к примеру: твердотопливный агрегат с верхней загрузкой может переварить 50 кг. топлива при единичной разгрузке в течение 31 часа. Котел работал в режиме номинальной нагрузки, давая мощность в 8-10 кВт.

Добиться такого показателя удалось за счет существенных конструктивных особенностей. Топка аппарата имеет цилиндрическую форму. Воздушная масса поступает в камеру сгорания сверху, равномерно распределяясь по всему верхнему слою топливной закладки. Следует отметить один технический нюанс: распределитель воздуха опирается на слой топлива. По мере сгорания слоя, распределитель опускается, достигая следующего слоя топлива.

Там где воздух соприкасается с топливным материалом, горение сопровождается частичным окислением углерода. Продукты горения поступают в верхнюю часть топки, после чего улетучиваются через дымоход наружу.

Главной конструктивной особенностью для данного отопительного оборудования является то, что теплообменником является весь корпус нагревательного агрегата. Котловая вода циркулирует сверху вниз.

Оба типа котлов на твердом топливе являются котлами пиролизного типа, в разных модификациях.

Длительность работы определяется размеров топки, куда помещается топливный ресурс. Котлы этих модификаций имеют высокий КПД, эффективны в плане расхода топлива. Сложная автоматика практически отсутствует, сама конструкция приборов стабильна. Свой выбор вы можете делать самостоятельно, учитывая собственные бытовые потребности. Котлы подобного типа идеально подходят для тех, кто предпочитает больше наслаждаться теплом и уютом, чем заниматься физической работой, загружая дрова в топку обычного нагревательного прибора автономного отопления.

znatoktepla.ru

Дровяные котлы длительного горения для отопления дома: принцип работы и устройство

При строительстве загородного дома многие собственники сталкиваются с проблемой выбора оптимальной системы отопления помещения. Сейчас существует множество приборов обеспечивающих комфортную для проживания температуру, в их число входит твердотопливный котел длительного горения, который комплектуется различными устройствами для автоматизации рабочего процесса и в корне отличается от обычного нагревательного прибора.

Принцип работы котла, его устройство

Дровяные котлы длительного горения для отопления частного дома широко применяются в населенных пунктах, не оборудованных газопроводной магистралью, такие приборы обеспечивают независимость от поставок электричества и газа и способны работать автономно длительное время.

Принцип работы котла основан на регуляции доступа кислорода в камеру сгорания и выработке монооксида углерода, который является продуктом тления сухих дров. Благодаря своему устройству, внутрь прибора поступает ограниченное количество кислорода, что влияет на интенсивность горения, топливо производит газ, который поступает в нижнюю камеру и воспламеняется, повышая температуру теплоносителя и одновременно поддерживая пламя внутри верхней закладки. Такой котел также принято называть газогенераторным, так как основная температура достигается в процессе дожигания углерода.

Твердотопливный котел верхнего горения состоит из следующих элементов:

  1. Камера верхнего горения, которая также является емкостью для закладки топлива. Данный сектор оборудован дверцей для удобной загрузки дров и чистки стенок от нагара.
  2. Камера дожигания газа расположена в нижней части корпуса и также оборудована смотровым окном.
  3. Блок управления котлом с группой безопасности. Это устройство укомплектовано сигнальной аппаратурой, которая оповестит обслуживающий персонал о возникшей аварийной ситуации и предотвратит перегрев агрегата, поэтому блок управления отвечает за правильную работу всех элементов и безопасную эксплуатацию всей системы.
  4. Турбина с электродвигателем предназначена для обеспечения циркуляции воздуха и газа внутри каналов котла. Им управляет электронный блок, включая и регулируя мощность потока в зависимости от требуемых условий эксплуатации.
  5. Некоторые котлы комплектуются электрической вытяжной системой, которая удаляет продукты горения из камер сгорания по наружному дымоходу.

Виды котлов верхнего горения

По принципу отвода отработанных газов, нагревательные приборы подразделяются на два типа:

  1. С естественной циркуляцией. Такой котел считается энергонезависимым, так как не оборудован дополнительными турбинами для нагнетания кислорода и удаления продуктов горения.
  2. Агрегат с принудительной циркуляцией. В данном случае за поступление воздуха в камеры сгорания и отвод углекислого газа отвечает автоматическое устройство управления котлом, которое, при необходимости, включает и выключает подающую и выпускающую турбины. Такая комплектация котла делает его зависимым от доступа к электрической сети, но при правильном монтаже и дополнительном оснащении аварийным источником питания, нагревательный аппарат имеет множество преимуществ.

Также существует классификация прибора по расположению камер сгорания топлива и дожигателя газов. Согласно этому твердотопливные котлы бывают:

  1. С размещением отсека закладки топлива выше камеры сгорания газа. Это наиболее распространённая конструкция, так как ее устройство интуитивно понятно и просто в обслуживании. Но имеется и существенный минус, большинство продуктов горения дров, зола, сажа попадают с верхней камеры в нижнюю, что приводит к засорению газовых форсунок и отсека в целом.
  2. Реже встречается котел с размещением газового дожигателя над топочной камерой, хотя такая конструкция более удачна, так как основана на принципе движения газа от нижнего сектора вверх. В процессе горения топлива в таком приборе, углерод движется естественным образом выше по тракту и принудительная циркуляция не требуется.

Преимущества и недостатки котла, основные правила монтажа

При выборе котла верхнего горения для отопительной системы частного дома или дачи, стоит обратить внимание на ряд преимуществ:

  1. Высокий коэффициент полезного действия, который в среднем, в зависимости от производителя и комплектации, составляет 80-95 %, что намного выше КПД обычного дровяного котла.
  2. Автоматизация рабочего процесса. На приборах оборудованных электронным блоком управления все функции по регулировке и поддержанию горения топлива осуществляется без участия собственника.
  3. Минимальный расход дров на поддержание комфортной температуры внутри помещения. Благодаря своей конструкции, в данном котле твердое топливо не сгорает при открытом пламени, а тлеет длительное время, вырабатывая при этом основной источник тепла в виде углерода.
  4. Легкодоступность твердого топлива. Работа агрегата возможна при загрузке камеры дровами, топливными брикетами, отходами лесозаготовки и пиломатериалов.
  5. Редкая загрузка. В зависимости от объема топки одной закладки топлива хватает на длительное время, и нет необходимости постоянно следить за количеством сырья внутри котла.

Наряду с плюсами такого агрегата, существует и несколько недостатков, которые необходимо учитывать. К таким минусам относятся:

  1. Высокую стоимость котла, в сравнении с нагревателями, работающими по принципу сжигания твердого или жидкого топлива.
  2. Значительный вес изделия. Так как температура горения дров и газа высока, то внутренние стенки верхней и нижней камеры изготавливаются из сплава чугуна и стали, что увеличивает вес агрегата до 500 килограмм.
  3. Повышенные требования к качеству топлива. Если в обычную печь можно загружать древесину с высоким содержанием влаги, то для пиролизного котла, содержание воды в дровах не должно превышать 40-50%. Наиболее высокое КПД наблюдается при влажности дерева до 20% и ниже.
  4. Приборы, оборудованные устройствами контроля и искусственной циркуляции дыма, становятся зависимыми от наличия электрического тока. Также многие отопительные системы работают за счет циркуляции теплоносителя от теплообменника котла до радиатора с помощью насоса, что делает всю сеть зависимой от электричества.

При выборе котла верхнего горения для частного дома необходимо правильно рассчитать его емкость и соответствие отапливаемой площади с заявленными характеристиками изделия. Все работы по монтажу и запуску печи должны осуществляться квалифицированными специалистами в соответствии с инструкцией и правилами эксплуатации.

Так как котел имеет значительный вес, нужно предусмотреть прочное основание из монолитного железобетона, которое не позволит тепловой установке проседать под собственной нагрузкой.

Помещение, в котором расположена печь должно иметь доступ атмосферного воздуха для естественной циркуляции и нормальной работы котла. Также обязательно наличие средств для оповещения об аварийной ситуации и пожаротушения.

ventkam.ru

Пиролизные котлы длительного горения: устройство и принцип работы

Содержание
  1. Схема и устройство котла пиролизного горения
  2. Принцип работы пиролизного устройства отопления
  3. Достоинства и недостатки пиролизных котлов
  4. Установка и монтаж котлов пиролизного типа
Введение

Каждый владелец частного дома, выбирая твердотопливный отопительный котел несомненно хочет сделать лучший выбор. Один из основных критериев на который обращают внимание все покупатели без исключения это экономичность. Среди всего многообразия устройств представленных на российском рынке, есть одна разновидность использующая особый способ его сжигания – пиролизные котлы длительного горения. Давайте попробуем разобраться как работает такой котел и как он устроен, а также рассмотрим его основные плюсы и минусы.

Схема и устройство котла пиролизного горения

Объяснить суть пиролиза можно на примере котла длительного горения на дровах. Под воздействием высоких температур в топке (около 450 градусов Цельсия), происходит разложение древесины на твердую и газообразную составляющую. Впоследствии, каждая из этих составляющих сжигается отдельно. Отопительные приборы такого типа называют еще газогенераторными, а сам метод – методом сухой перегонки. Благодаря этой технологии достигается лучший КПД и меньший расход дров, чем при использовании классического способа, но значительно возрастает цена устройства.

Основными видами топлива для котлов длительного горения использующих метод пиролиза являются: древесина, уголь, торф, опилки, пеллеты. Главные требования к топливу следующие:

  • ограниченные габариты

    Габариты закладки должны быть не больше размеров топки. В случае использования древесных поленьев, их длинна обычно ограничивается 40см, а диаметр 20см.

  • низкая влажность

    Для получения высокого КПД, а также для продления срока службы котла, необходимо, чтобы влажность используемого в нем топлива не превышала 20%.

Фото 1: Система автоматической подачи пеллет в пиролизный котел

По типу используемого топлива, все виды пиролизных котлов можно разделить на:

  • дровяные

    Конструктивно, спроектированы для работы на дровах. Именно на этом топливе они дают наилучший КПД. Самая известная модель такого типа — пиролизный котел на дровах «Buderus Logano»

  • угольные

    Основной вид топлива бурый уголь или кокс.

  • пеллетные

    Такие котлы работают на пеллетах – прессованных топливных гранулах из одходов деревообработки.

  • комбинированные (или универсальные)

    Могут работать на любом из выше перечисленных видах топлива. КПД универсальных котлов длительного горения обычно хуже чем у спроектированных под определенный вид топлива.

Фото 2: Устройство пиролизного котла на дровах

В зависимости от того сколько контуров содержит конструкция выделяют:

  • одноконтурные

    Водогрейный котел содержит один контур, который используется для отопления дома.

  • двухконтурные

    В конструкции предусмотрен дополнительный контур, для обеспечение горячего водоснабжения.

Ниже показана схема пиролизного котла, глядя на которую мы разберем его устройство. Бытовой котел отопления длительного горения, обычно состоит из следующих основных элементов:

Фото 3: Схема конструкции пиролизного котла
  • Устройство управления

    Блок автоматического управления котлом предназначен для установки различных режимов работы котла. Данное устройство позволяет контролировать различные параметры работы отопительного прибора.

  • Корпус

    Наружный каркас выполнен из стали и покрыт специальной жаропрочной и износостойкой краской. Изпользование особых красок в отопительных котлах продиктовано условиями их эксплуатации и температурным режимом.

  • Теплоизоляция

    Для уменьшения теплопотерь пиролизного котла его теплоизолируют. В качестве материалов для теплоизоляции используются муллитокремнеземистные плиты, асбест, диатомит, а также известь.

  • Устройство от закипания котла

    Данное приспособление позволяет держать температуру котла в необходимых рамках. Закипание котла очень опасно и может превести к выходу котла из строя, а в некоторых случаях и к взрыву.

  • Теплообменник

    Теплообменник представляет собой чугунную или стальную емкость, которая наполнена теплоносителем. В верхней и нижней его части оборудованы вентили для подключения подающей и обратной линии системы отопления. В процессе горения теплоноситель внутри теплообменника нагревается и циркулирует по отопительной системе.

  • Камера загрузки

    Камера загрузки (газифицирующая или топочная) представляет собой отсек, в который загружается твердое топливо. После загрузки и розжига топлива, уменьшается подача первичного воздуха. Процесс горения замедляется и топливо начинает медленно тлеть, выделяя при этом пиролизный газ. Температура при которой происходит эта процедура равна приблизительно 450С. Образовавшаяся газообразная смесь нагнетается в следующий отсек, называемый камерой сгорания.

  • Камера сгорания

    В камере сгорания происходит сжигание смеси из древесного газа и вторичного воздуха. Подача этой смеси осуществляется принудительно из отсека газификации. Процесс горения проходит при температуре 1100С.

  • Подключение подающей линии

    Подающий патрубок используется для подачи горяей воды из котла в систему отопления.

  • Колосник

    Колосник представляет собой чугунную или стальную решетку, расположенную между камерами загрузки и сжигания. На ней происходит газификация твердого топлива, также через отверстия в ней пиролизный газ нагнетается в расположенную ниже камеру сжигания.

  • Патрубок дымохода

    Дымоход представляет собой канал для отвода газообразных продуктов сгорания. Длина и сечение дымовой трубы должны зависят мощности котла.

  • Вентилятор дымовой трубы

    Так как в большинстве пиролизных котлов отечественного производства применяется верхнее дутье, необходимо использовать принудительную тягу с помощью вентилятора или дымососа.

  • Клапан подачи первичного воздуха

    Первичный воздух предназначен для предварительного разогрева топлива и начала процесса пиролиза.

  • Клапан вторичного воздуха

    Вторичный воздух необходим для дожига пиролизных газов в камере сгорания.

  • Подключение обратной линии

    Через обратный патрубок, теплоноситель, из системы отопления возвращается обратно в отопительный прибор.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы пиролизного устройства отопления

Итак, как же работает пиролизный котел? Давайте разберем поэтапно схему его работы на примере пиролизного котла на угле:

Этап 1:

В топку загружается твердое топливо, в нашем случае уголь. Котел разжигается и дверца в топочную камеру плотно закрывается. Так как поступление первичного воздуха ограничено, начинается процесс тления и выделения пиролизного газа. Длительностью горения можно управлять, регулируя подачу первичного воздуха.

Фото 4: Как работает угольный котел пиролизного горения
Этап 2:

Смесь пиролизного газа и первичного воздуха принудительно нагнетается внутрь камеры сжигания сквозь отверстия в колосниковой решетке. Туда же подается и вторичный воздух для обеспечения интенсивности горения. Происходит процесс сжигания смеси пиролизного газа и вторичного воздуха при большой температуре. Образовавшаяся тепловая энергия нагревает теплоноситель внутри теплообменника.

Фото 5: Как работает система дожига пиролизных газов
Этап 3:

Через газоход, посредством принудительной тяги с помощью дымососа, осуществляется вывод газообразных продуктов сгорания в атмосферу. Особо следует отметить, что выхлопные газы, образовавшиеся в результате пиролизного горения, содержат минимальное количество вредных примесей. Большую часть дымовых газов составляют водяные пары и углекислый газ.

Как видно, принцип действия пиролизного котла несколько сложнее традиционного. Именно поэтому стоимость их обычно в 2 раза выше. Прежде чем принять решение какой котел купить пиролизный или классический, давайте разберем плюсы и минусы котлов пиролизного горения.

Вернуться к оглавлению

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Использование технологии пиролиза имеет как преимущества, так и недостатки. Основными плюсами котлов длительного горения пиролизного типа являются:

  • Длительность горения

    Интервал между загрузками увеличен в 3-4 раза по сравнению с классическими. Например отопительный пиролизный котел «Прометей Эко» способен непрерывно работать на одной закладке топлива до 12 часов.

  • Повышенная экономичность

    При использовании пиролизного горения твердое топливо прогорает значительно лучше. Для получения одного и того же количества тепла при использовании пиролиза, потребуется меньше топлива, чем при традиционном сжигании.

  • Высокий КПД

    КПД при использовании пиролиза значительно выше. Диапазон значений КПД для пиролизных котлов 85-92%.

  • Экологичность

    В составе газов на выходе котла пиролизного типа почти полностью отсутствуют вредные примеси. Основную часть выхлопных газов составляют водяные пары и углекислый газ.

  • Возможность регулировки

    Процесс газогенерации легко поддается регулировке. Поэтому чаще всего пиролизные котлы автоматические. Регулировка интенсивности горения позволяет подстраиваться под потребности отопительной системы.

Фото 6: Автоматический бытовой газогенераторный котел

Помимо рассмотренных нами плюсов, они обладают и рядом недостатков. Давайте остановимся на них поподробнее:

  • Энергозависимость

    Особенность конструкции пиролизного котла в том, что подача первичного и вторичного воздуха, а также тяга осуществляется принудительно с использованием вентиляторов, требующих наличия электричества. Однако, существуют и энергонезависимые модели на естественной тяге, но они достаточно редки.

  • Требуется низкая влажность толпива

    Метод газогенерации очень прихотлив к содержанию влаги в твердом топливе. Чем более сухое топливо используется, тем лучше. Рекомендуемая влажность не более 20%

  • Требуется полная загрузка

    При малом количестве топлива, пиролизные котлы начинают гореть нестабильно. Поэтому рекомендуется не делать загрузки менее 30-50%, от рекомендуемой производителем нормы.

  • Сложность автоматической подачи топлива

    Для дровяных пиролизных котлов сложно организовать автоматическую подачу топлива из-за больших размеров поленьев. Сделать автоматический угольный котел длительного горения возможно лишь в случае однородности размеров фракций угля.

  • Высокая цена

    Высокая стоимость газогенераторных котлов длительного горения один из самых существенных их недостатков. Купить такой котел можно в 1.5-2 раза дороже, чем устройства аналогичной мощности, но использующие традиционный способ сжигания.

Подробнее об отопительных приборах пиролизного типа, их преимуществах и недостатках смотрите в видео:

Вернуться к оглавлению

Установка и монтаж котлов пиролизного типа

Процесс установки, монтажа и обвязки пиролизного котла имеет свои особенности. Соблюдение всех нюансов, позволит обеспечить долгий срок службы отопительного прибора, а также обезопасить его владельцев. Технология пиролизного горения вносит ряд особенностей в монтаж котлов:

Фото 7: Дровяной пиролизный котел с теплоаккумулятором
  • Выполняя монтаж котла, следует учесть, что надув воздуха и тяга в них осуществляется с помощью вентиляторов и дымососов. Поэтому установку следует проводить в непосредственной близости от источника электропитания.
  • Также следует принять во внимание требования к влажности топлива. Во избежании сбоев в работе, производить установку котла длительного горения следует в сухом помещении.
  • Поскольку температура газов на выходе ниже, чем у обычного, допускается применения дымоходов с более тонкими стенками (до 0.5мм).
  • Рекомендуется подключение теплоаккумулятора. Поскольку наилучший КПД и режим работы котла длительного горения достигается полной загрузке, излишнее тепло рекомендуется накапливать в теплоаккумуляторе и использовать его для отопления по мере необходимости.
Вернуться к оглавлению Заключение

В заключении хочется сказать, что пиролизные котлы, хоть и имеют высокую стоимость, но обладают рядом существенных преимуществ. Если ваш бюджет позволяет вам приобрести отопительный прибор данного типа, то вы уж точно не разочаруетесь. Эти устройства стоят своих денег, благо сейчас, на российском рынке, появились сравнительно недорогие пиролизные котлы отечественного производства.

kotlydlyadoma.ru

Пиролизный твердотопливный котел длительного горения: устройство, принцип работы, эксплуатация

Долгие годы твердое топливо (газ, дрова и т.д.) сдавало свои позиции жидкому топливу и газу. Связано это с тем, что сжигание твердого топлива наименее эффективно – слишком много энергии уходит на разрыв связей между молекулами, которые в твердом теле всегда прочнее, чем в жидкости или газе. Казалось, еще чуть-чуть, и место твердому топливу останется только в воспоминаниях о древних очагах и архаичных паровозах. Однако, списывать твердое топливо со счетов пока рано, повысить эффективность его сжигания позволяет пиролизный котел длительного горения.

Котлы на твердом топливе становятся снова востребованными

Что такое пиролиз

Еще в средние века люди поняли, что сжигать дрова – не самый лучший способ высвобождения накопленной в древесине энергии солнца. Гораздо более эффективным оказалось сжигание древесного угля, и по всей Европе задымили костры угольщиков. Угольщики, популярные герои европейских сказок, знакомые каждому читателю братьев Гримм, не знали, что технология, с помощью которой они выжигали древесный уголь, в будущем получит название пиролиз.

Процесс пиролиза древесины

Пиролиз – процесс распада органических веществ под действием высоких температур. Для того чтобы термический распад не превратился в обычное сжигание, к материалу, который подвергается пиролизу, искусственно ограничивают доступ кислорода. В древности для этого применяли угольные ямы. Серьезным недостатком такого способа является то, что выделяемая при выжигании угля из дерева (так называемое первичное горение) энергия терялась впустую. Полностью использовать энергию пиролиза помогают специальные устройства, удостоенные множеством положительных отзывов – газогенераторы или пиролизные твердотопливные котлы.

Устройство и принцип работы котла

Камера первичного сжигания или пиролизная камера напоминает своим устройством топку обычной печи. Твердое топливо (дрова, опилки, древесные или торфяные брикеты, пеллетные гранулы) помещается через загрузочное окно на массивную огнеупорную решетку – колосник, обеспечивающий приток к топливу воздуха, который называют первичным.

Принцип работы котла длительного горения

Топливо поджигают и ждут, пока весь объем топлива будет охвачен пламенем. Это называется выходом газогенераторного котла на режим. Именно с этого момента и начинаются отличия от обычных печей и котлов или, как их еще называют, печей и котлов прямого сжигания. После выхода котла на режим доступ первичного воздуха значительно ограничивают, в результате чего горение практически прекращается. Продолжает гореть только часть топлива. Выделяемого им тепла хватает для разложения остальной части топлива с выделением пиролизного газа – смеси летучих органических веществ.

Пиролизный газ принудительно, реже самотеком попадает во вторичную камеру – камеру сгорания или камеру дожига, в которую осуществляется подача достаточного количества воздуха, который называют вторичным. От контакта с кислородом нагретый до высоких температур (более 300 градусов Цельсия) газ моментально вспыхивает и горит с выделением большого количества тепла. Происходит выполнение главной функции котла – нагрев теплоносителя.

Подробно принцип работы пиролизного котла показан на видео.

Преимущества газогенераторных котлов

Газогенераторные твердотопливные котлы обладают целым рядом преимуществ перед котлами прямого горения.

В пиролизных котлах топливо сгорает почти полностью, благодаря чему не требуются регулярные работы по очистке котла от сажи.

Но главная выгода от полного сгорания заключается не в этом. Всем известно, каким зловонным и едким бывает дым от горения отходов производства. На самом деле продукт горения любой органики – углекислый газ и обычная вода. Безвредные вещества без цвета и запаха. Опасность представляет органика «недогоревшая» — различные токсические и дурно пахнущие вещества, образующиеся в процессе распада органических отходов, попадающие в атмосферу вместе с дымом. За счет полного сгорания топлива выделение отходов органики пиролизными котлами сведено к минимуму.

Процесс сгорания топлива

Во-первых, это делает газогенераторы гораздо более экологичными, чем котлы прямого горения, во-вторых, позволяет использовать для пиролиза не только специализированное топливо, но и отходы швейного, кожевенного, скорняжного и т.п. производства. Таким образом, достигается двойной эффект: отходы приносят пользу, участвуя в нагреве теплоносителя в котле, и одновременно решается вопрос безвредной утилизации отходов на месте, без вывоза их на полигон, что потребовало бы дополнительных затрат.

Более эффективное использование топлива дает возможность котлу работать на одной закладке горючего длительное время – 12 часов и более (против 4-5 часов у котлов прямого горения). Разумеется, это способствует значительной экономии средств.

Из-за специфики твердого топлива, в частности неравномерности горения, работа твердотопливных приборов всегда хуже поддавалась регулированию и управлению, чем работа печей и котлов на жидком или газообразном топливе. Принцип пиролиза решает и эту проблему, так как основной процесс горения происходит в камере дожига, где горит пиролизный газ. Это дает возможность сделать работу пиролизных котлов полностью управляемым и поддающимся автоматизации.

Недостатки газогенераторных котлов

Если вы решили купить газогенераторный котел, вам, конечно, необходимо узнать и о его недостатках.

  • Прежде всего, такие котлы имеют более высокую цену, чем обычные. Разница в цене окупится в процессе эксплуатации, однако будьте готовы к крупным первоначальным вложениям.
  • Газогенераторы предъявляют очень серьезные требования к влажности топлива: влага препятствует процессу пиролиза. Если влажность топлива превышает 20%, вам придется досушивать его перед использованием, иначе котел просто погаснет после снижения подачи первичного воздуха при выходе на режим.

    При низкой подачи воздуха, влажное топливо просто погаснет

  • Также существует опасность гашения первичной (пиролизной) камеры из-за низкой температуры теплоносителя, который возвращается в котел из системы отопления (так называемый обрат). Если условия эксплуатации таковы, что теплоноситель успевает сильно остыть до возврата в котел, приходится монтировать дополнительную обходную трубу (байпас) для подмеса горячей воды в обрат через трехходовой клапан. Это усложняет конструкцию и снижает эффективность системы в целом.
  • Большинство моделей пиролизных котлов (практически все промышленные модели) используют принудительную тягу с помощью специальных воздушных насосов, что требует подключения котла к электрической сети.

Использование котлов в быту

Идеальными условиями для пиролизного котла является столярное производство, отходы которого – просто идеальное топливо для газогенератора. Но что делать, если вы собираетесь установить пиролизный котел для отопления частного дома и не хотите при этом оборудовать дровяной сарай или возиться с сушкой дров из открытой поленницы? В таком случае ваш выбор – пеллетный котел.

Пеллеты — современный вид топлива

Пеллетный газогенераторный котел – это водогрейный агрегат, использующий в качестве топлива горючие гранулы – пеллеты. Пеллетные гранулы изготавливают из перемолотых и прессованных отходов столярного производства (стружки, опилок, коры, сучьев), маслобойного производства (подсолнечной лузги), торфа, кизяка (сушеного навоза). В чем же преимущество гранулированного твердого топлива?

  • пеллетные гранулы гораздо удобнее хранить и складировать, чем дрова
  • гранулированное топливо готово к немедленному применению, не требует колки и сушки.
  • для пиролиза пеллетного топлива достаточно небольшой первичной камеры.
  • стандартный размер пеллетных гранул позволяет полностью автоматизировать процесс подачи топлива.

Комбинация газогенератора с бойлером косвенного нагрева позволит использовать бытовой пиролизный котел не только для отопления, но и для горячего водоснабжения.

Компактные бытовые пеллетные котлы занимают немного места в доме и не требуют выполнения сложных процедур запуска и эксплуатации, так как обладают высокой степенью автоматизации. Удобство бытовых пиролизных котлов подтверждается многочисленными положительными отзывами.

Качественный газогенератор при соблюдении условий эксплуатации послужит вам долгие годы и позволит сэкономить значительные средства.

klivent.biz

РубрикаРазное

Добавить комментарий