Твердопаливний котел
Твердопа́ливний коте́л — це пристрій для утворення і передавання теплової енергії теплоносію з метою подальшого її використання в цілях опалення.
Паливом для твердопаливних котлів є дрова, вугілля або паливні гранули (пелети) — недорога альтернатива газу і нафти. Спалювання такого виду палива (тирси, тріски, соняшникового лушпиння) також дозволяє вирішити проблему утилізації відходів деревообробки та сільськогосподарського виробництва.
Сучасні твердопаливні котли забезпечують якісне екологічно чисте спалювання і високий ступінь автоматизації. В умовах постійного зростання ціни на газ в Україні почали користуватися шаленим попитом.
Класифікація котлів на твердому паливі
ред.За принципом завантаження палива:
- ручні;
- автоматичні:
- ретортний пальник;
- факельний пальник.
- універсальні (ручні і автоматичні);
За матеріалом теплообмінника:
- стальні;
- чавунні.
За кількістю контурів обігріву:
- одноконтурні (тільки опалення);
- двоконтурні (опалення і гаряче водопостачання).
За видом палива:
- вугілля;
- дрова або дров'яні брикети;
- торф або торф'яні брикети;
- пелети;
- залишки деревообробки;
- залишки агрообробки.
За принципом горіння:
- пошарове горіння;
- верхнє;
- нижнє.
- пряме повне горіння;
- піролізні;
- горіння у пальнику.
Механізм автоматичної підтримки температури у традиційних твердопаливних котлів
ред.На твердопаливному котлі встановлений датчик, що відслідковує температуру води в котлі. Цей датчик за допомогою сталевої ланцюжка з'єднаний із заслінкою повітря. У випадках, коли температура теплоносія стає вище заданої, заслінка автоматично прикривається і процес горіння уповільнюється. Коли температура знижується, то заслінка відкривається. Також практично на всі твердопаливні котли можна утсановити повноцінну автоматику: електронний контролер і вентилятор наддуву. Для цього потрібно, щоб на котлі були кріплення для вентилятора.
Переваги твердопаливних котлів
ред.- доступність;
- невисока вартість палива;
- економніші за газові котли
Система автоматичної подачі палива
ред.Будова
ред.Звичайні, найчастіше бюджетні, твердопаливні котли складаються з водяної сорочки і зовнішнього кожуха. Між ними може розташовуватися утеплювач, для зменшення тепловтрат. Товщина металу від 3 до 6 мм.
По водяній сорочці циркулює теплоносій (вода або незамерзайка), який вбирає тепло в процесі роботи котла і віддає її в систему опалення. Сучасні твердопаливні котли мають різні модифікації, з яких складається будова — водоохолоджувані колосники, конвекційні канали (інша назва: газохід, водяні полиці), форсунки для зонної подачі повітря, камера догорання піролізних газів (тільки в котлах шахтного типу і піролізних).
Складніші твердопаливні та піролізні котли облаштовуються системою автоматичної подачі палива. Вона складається із механізму шнекової подачі і бункера. До пальника котла шнеком підводиться паливо — вугілля або пелети. Для подачі повітря в зону горіння під пальником встановлений вентилятор.
Вугілля, що застосовується в цих котлах, має фракцію 5-25 мм. Пелети мають розміри 6-10 мм в діаметрі і 5-70 мм завдовжки.
Принцип дії
ред.Процес роботи котла з бункером для вугілля та пелет повністю автоматизований і контролюється за допомогою пульта управління, на якому задаються всі необхідні настройки, включаючи необхідну температуру, денний цикл роботи котла, його вмикання і вимикання. Для безпечної роботи котла часто передбачений автоматичний клапан, що розриває електричний ланцюг у разі перегрівання котла.
Встановлену на виході з котла температуру води відстежує терморегулятор. Якщо ця температура знизилася на задану в налаштуваннях величину щодо встановленої, за його сигналом на кілька секунд вмикається електродвигун шнека, і порція палива подається в пальниковий пристрій, в якому постійно підтримується тліючий заряд. Вентилятор нагнітає повітря в пальниковий пристрій, і температура води в котлі підвищується. Однак, як тільки вона досягає верхньої межі, автоматика вимикає вентилятор.
Щоб вогонь по шнеку не проник в бункер пеллетного котла, в конструкції можуть бути передбачені захисні системи. При підвищенні температури до критичної, спеціальний термостат вимикає вентилятор нагнітання і подачу палива. При відсутності подачі повітря горіння повністю припиняється. На сучасних твердопаливних котлах також встановлюються системи автоматичного пожежогасіння. При температурі подавального кожуха 70-80 °С шнек і пальниковий пристрій заливаються водою.
Система опалення на основі твердопаливного котла — це Система індивідуального опалення житлових чи виробничих приміщень, особливістю якої є використання як джерела тепла — опалювального котла на твердому паливі.
Будова системи опалення з тп котлом
ред.Система складається з двох основних вузлів:
- Котла, який генерує тепло;
- Теплоаккумулятора — завданням цього елемента є стабілізація температури теплоносія в котлі, та забезпечення максимально ефективного згорання палива.
Особливості та принцип роботи
ред.Твердопаливний котел передає тепло утворене в результаті згорання палива теплоносію, який через радіатори опалення віддає його внутрішньому середовищу приміщення.
Бак-накопичувач додає системі інерційність, акумулює тепло на піку продуктивності котла і віддає його в систему опалення та водопостачання в разі необхідності. Це стабілізує роботу твердопаливного котла і дає можливість системі функціонувати навіть після перегоряння палива в котлі (час може коливатися від 6 годин до декількох діб, залежно від об'єму).
Всередині накопичувача також можливо вбудувати бак непрямого нагріву гарячої води, що дає можливість стабільно отримувати гарячу воду у кількості необхідній для забезпечення декількох точок розбору гарячої води.
Також невід'ємною частиною системи опалення на основі твердопаливного котла є термостатичні змішувачі — вони забезпечують стабільну температуру в котлі, системі гарячого водопостачання і опалення.
Робота твердопаливних котлів (особливо чавунних) вимагає стабільної температури теплоносія — перепад температури між подавальною лінією і зворотною не повинен перевищувати 5-10° C. Для досягнення цієї мети служить термостатичний клапан біля котла у зв'язці з циркуляційним насосом. Наступний термостатичний клапан знаходиться на лінії подачі гарячої води і стабілізує її температуру на заданому значенні — як правило від 55 до 65° C. Останній клапан у зв'язці з циркуляційним насосом забезпечує стабільну температуру теплоносія в системі опалення.
Сучасні види твердопаливних котлів
ред.Котел верхнього горіння
ред.Котел верхнього горіння (котел довгого горіння) це різновид твердопаливного котла, в якому подача повітря і процес горіння обмежуються верхньою частиною шару палива і багатоденним запасом палива в робочому резервуарі котла. Сукупність цих факторів дозволяє котлу верхнього горіння самостійно здійснювати обігрів приміщення протягом кількох днів, не потребуючи при цьому додавання палива і господарського догляду.
Котли верхнього горіння економічніші за класичні твердопаливні вони дозволяють зекономити 20-30% палива, так як в них паливо згорає якісніше і рівномірніше. У твердопаливних котлах тривалого горіння як правило в якості палива використовуються дрова, деревні брикети, або вугілля. Тобто ті види палива які горять найдовше[1]. Інколи котли верхнього горіння обладнують вентилятором нагнітачем повітря. Тривалість горіння одного паливного завантаження, в залежності від режиму в середньому становить від 5-8 годин до 31 годин (на дровах) і до 5 днів (на вугіллі). В той же час тривалість горіння звичайного твердопаливного котла становить від 2 до 8 годин.
Котел нижнього горіння (він же Шахтний котел або котел Холмова)
ред.Котел нижнього горіння – це різновид твердопаливного котла, який дістав свою назву через особливість будови та принцип горіння палива. Основною характеристикою шахтного котла є спеціально створена форма топки, що нагадує вертикальну шахту[2]. На відміну від котла класичної конструкції, у котлі шахтного типу одночасно горять не всі дрова, а невеликий по товщині нижній шар. В міру прогоряння паливо під власною вагою опускається вниз. Завантаження палива проводиться зверху, а розпалювання – через спеціальні дверцята в нижній частині корпусу. Перевагами котла нижнього горіння є висока ефективність спалення палива. Ефективність використання палива підвищується за рахунок того, що конфігурація зони горіння сприяє утворенню та допалу піролізного газу, в результаті чого теплотворна здатність пального матеріалу використовується найкращим чином. Крім того перевагою є можливість поповнення пального без вимкнення котла. Котли нижнього горіння це всеїдні котли нижнього горіння з верхнім завантаженням, розраховані працювати з паливом як дров'яного, і вугільного типу (дрова, брикети тощо.) Перевагою котла нижнього горіння є те що він може працювати на вологому паливі, в той час коли інші види котлів вимагають сухого палива[3]. Котли нижнього горіння працюють від 8 до 15 годин на дровах і від 25 до 35 годин на вугіллі на одному завантаженні пального.
Пелетний котел
ред.Пелетний котел обладнаний механізмом поступового подавання твердого палива до котла, з бункера. Бункер може бути як приставним так і включеним в конструкцію самого котла. Працюють такі котли на гранульованому паливі - пелеті. Для спалювання традиційного твердого палива (дрова, вугілля тощо) треба встановити колосникову решітку, якщо це передбачено конструкцією конкретного котла. Отже пелета подається через шнековий механізм прямо до пальника, які, в свою чергу, бувають ретортного типу і факельного типу. 95% побутових пелетних котлів обладнуються факельними пальниками.
Головною перевагою твердопаливних пелетних котлів є їх автоматизація, тому вони можуть працювати самостійно без обслуговування людиною від 3 діб і більше. Автоматика керує всім процесом роботи: розпалювання пелет, інтенсивність горіння, кількість палива, що подається з бункера, температура теплоносія в системі опалення і навіть процес самоочищення.[4]. Пелетні котли зручніші в використанні і більш економічні за класичні твердопаливні, завдяки високому ККД і повній автоматизації процесса горіння.
Піролізний котел
ред.Піролізний котел (газогенераториний котел) це котел конструкція якого передбачає дві камери згорання. У першій камері здійснюється горіння деревини при недостатній кількості повітря. При цьому паливо починає виділяти піролізний газ, що разом з димовими газами перетікає у другу камеру. У другій камері згорання газогенераторного котла (так ще називають піролізні) подається вже об’єм повітря, який достатній для повноцінного горіння. Піролізний газ запалюється і згорає, нагріваючи водяну сорочку агрегату.
Розташування двох камер буває різним, тому що піролізні котли можуть мати різну конструкцію. Як правило піролізні котли мають вентилятор подачі повітря в другу камеру згорання. В зразках що використовують природну тягу, вторинна камера розташована вище первинної і повітря проходить через паливо знизу вверх. При примусовій тязі за допомогою вентилятора, первинна камера згорання знаходиться поруч або вище вторинної[5]. Піролізні котли працюють на пелетах, дровах,тирсі, корі та інших видах органічного палива забезпечують економію палива до 50%, це забезпечується тим що в піролізних котлах процес горіння проходить повністю до повного згорання палива, не майже не залишається викидів в атмосферу, що робить піролізні котли надзвичайно екологічними і безпечними для здоров'я. Піролізний котел працює на одному завантажені палива до 12-14 годин.
Види твердого палива
ред.Види твердого палива, що використовується в Світі для спалювання у твердопаливних котлах, можливість використовувати певне паливо в конкретній моделі котла має бути зазначене в інструкції котла, або принаймні таке використання має погодити спеціаліст по котлам, в такому разі в перші місяці використання нового палива котел потребує посиленого контролю і уваги:
- кам'яне і буре вугілля, антрацит, горючі сланці, вугільні брикети;
- деревне вугілля;
- торф, торфобрикети, торф'яні гранули (пелети) та торф'яний кокс;
- дрова (колоті дрова або поліна), хмиз, кора, тріска, стружка, тирса, деревні брикети і гранули (пелети) з них;
- листя, хвоя та шишки дерев та кущів;
- шкаралупа горіхів та арахісу;
- кісточки слив, вишень, черешень та інших кісточкових фруктів;
- сушняк яблучний, грушевий, виноградний, морквяний, кавову макуху та брикети і гранули (пелети) з нього;
- виноградна лоза;
- зерно та зерновідходи жита, пшениці, ячменю, вівса, проса, рису, гречки, кукурудзи;
- цілі та подрібнені качани кукурудзи;
- солома, сіно, суха трава, бур'яни, очерет, а також брикети та гранули (пелети) з них;
- стебла соняшника, кукурудзи, ріпаку, рису, гречки, проса та бавовни, бадилля картоплі та гороху;
- соняшникове, гречане та рисове лушпиння та брикети та гранули (пелети) з них;
- висушені картопляні шкурки;
- м'якоть ріпаку та брикети та гранули (пелети) з нього;
- кущі льону;
- кістки та брикети та гранули (пелети) з кісток тварин та птиці;
- висушений послід свійської птиці та гній великої рогатої худоби, кіз та овець;
- макулатура та відходи виробництва паперу.
Не можна в якості палива для твердопаливних котлів використовувати:
- ДВП, ДСП;МДФ, OSB (ОСБ), стружку і будь які залишки від них, тому що вони при горінні виділяють шкідливі речовини;
- Будь які полімери, стружку та будь які залишки від них так як при горінні вони виділяють шкідливі речовини;
- Будь які гумові матеріали, стружку та будь які залишки від них так як при горінні вони виділяють шкідливі речовини.
Див. також
ред.Джерела
ред.- Догляд за твердопаливним котлом [Архівовано 28 червня 2020 у Wayback Machine.]
- Класифікація котлів на твердому паливі [Архівовано 2 жовтня 2018 у Wayback Machine.]
- Що краще, піч чи твердопаливний котел?
- Як вибрати твердопаливний котел для будинку | Поради експерта [Архівовано 25 червня 2020 у Wayback Machine.]
Посилання
ред.- ↑ Принцип роботи твердопаливного котла і його будова. 15 квітня 2024.
{{cite web}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url (посилання) - ↑ Котел Холмова: принцип роботи та особливості шахтного котла
- ↑ Котли нижнього горіння - принцип роботи. Який котел краще?
- ↑ Типи твердопаливних котлів: які бувають, який краще та як вибрати?.
- ↑ Що таке піролізний котел?. 31 серпня 2024.