Конструкция и внутреннее устройство котла на твердом топливе

  • 82
  • 831
04-07-2014
Конструкция и внутреннее устройство котла на твердом топливе
Оглавление: [скрыть]
  • Классификация котлов, основные достоинства и недостатки
  • Как работает классический котел?
  • Пирозлизный котел - высокий КПД, но меньше автономии

В небольших населенных пунктах, которые еще не успели газифицировать, существует только 2 варианта обогрева – электрический калорифер либо отопительный прибор на твердом топливе. Это может быть печь или камин, но также и котел для водяного отопления. Последний вариант позволяет значительно сэкономить полезную площадь, так как к нему подключается отопительная система, способная обеспечить теплом весь дом.

Стальной водогрейный котел на твердом топливе

Схема стального водогрейного котла на твердом топливе.

Классификация котлов, основные достоинства и недостатки

Прежде чем приобретать ту или иную модель, следует поинтересоваться, на каком виде твердого топлива она способна работать.

Схема конструкции котла на твердом топливе

Схема конструкции котла на твердом топливе.

Обычно это уголь, дрова, торф, древесные брикеты, гранулы, те или иные виды отходов деревообрабатывающей промышленности. Если один котел сможет работать на любом из вышеперечисленных видов горючего, то другому потребуется только какая-то конкретная его разновидность. Существуют и комбинированные приборы, с возможностью переключения на газ или жидкое топливо. Специально перестраивать их не нужно, переключение осуществляется автоматически.

По способу сжигания топлива агрегаты на твердом топливе делятся на 2 вида. Первый из них характеризуется простым сжиганием дров, как в обычной печке. Второй вид получил название пиролизного, иначе – газогенераторного, котла. Дрова нагревают до высокой температуры без доступа воздуха, вследствие чего начинает выделяться горючий газ. Для подогрева теплоносителя используется тепло от его сгорания.

К основным достоинствам котлов на твердом топливе относятся:

  • относительно низкая стоимость горючего материала;
  • доступность топлива в любом регионе;
  • полная автономность;
  • отсутствие необходимости согласования установки с различными инстанциями;
  • простая безопасная конструкция;
  • экологическая чистота.

К недостаткам, в первую очередь, относится невысокий КПД. В современных моделях этот показатель существенно выше, в особенности у газогенераторных агрегатов. Кроме того, есть и другие негативные качества:

  • необходимость в постоянном добавлении топлива;
  • регулярная очистка от золы и сажи;
  • наличие дополнительных помещений для котла и для хранения дров.
Вернуться к оглавлению

Как работает классический котел?

Классический котел

Рис.1. Классический котел.

Агрегат, работающий по принципу прямого сжигания, имеет простое устройство. В середине корпуса расположена камера, в которой горит топливо. Над ней помещен теплообменник. Пламя нагревает залитую в него воду, являющуюся носителем тепла. Вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник и поддув. Покупка такого изделия обойдется недорого, но оно имеет низкий КПД, потребляет твердое топливо в большом количестве, а закладку дров приходится делать каждые 4-5 часов (рис.1).

Более сложная модель, предназначенная для длительного горения, не требует столь частой загрузки. Данное устройство представляет собой высокий цилиндр (1,5-2 м). Вверху находятся дымоход и воздушная камера. Горючее, которое занимает почти все внутреннее пространство под ними, сгорает постепенно, начиная с верхнего слоя. Это происходит благодаря тому, что поддув воздуха организован не снизу, а сверху. Для этого вверху корпуса помещена телескопическая труба, в нижней части которой находится распределитель воздуха. Он покоится на угле или дровах. Подающегося через трубу воздуха хватает для обеспечения горения в верхнем слое толщиной 15-20 см. Постепенно твердое топливо сгорает, и распределитель опускается на освободившееся место. Смещаясь все ниже и ниже, он обеспечивает приток воздуха к следующим слоям.

Котел длительного горения

Рис.2. Котел длительного горения.

Между двойными стенками агрегата длительного горения залита вода. Таким образом, теплообменником в нем является корпус котла, который снаружи защищен от потерь тепла. Кроме того, слой теплоизоляции предохраняет от ожогов при прикосновении к поверхности корпуса. После того, как все топливо сгорит, подающую воздух трубу подтягивают вверх за встроенный в нее трос и производят новую загрузку. Ее обычно хватает на 8-36 часов, в зависимости от того, насколько интенсивно происходит сгорание топливного материала.

Современные модели на твердом топливе, обеспечивающие длительное горение, имеют в сравнении с классическими моделями более высокий КПД. Кроме того, в некоторых из них заложена возможность автоматически поддерживать необходимую температуру. Для этого на выходе горячей воды монтируется датчик, соединенный с заслонкой. Когда температура воды превышает заданное значение, датчик срабатывает и заслонка прикрывается. Приток воздуха от этого становится меньше, отчего снижается и интенсивность горения. Если температура теплоносителя понижается, заслонка автоматически открывается несколько шире (рис.2).

Вернуться к оглавлению

Пирозлизный котел – высокий КПД, но меньше автономии

Твердотопливный и газовый котел

Схема устройства твердотопливного и газового котлов.

Данная модель подразумевает наличие электросети. К ней подключается вентилятор для обеспечения принудительной циркуляции воздуха внутри корпуса. Сам корпус имеет 2 камеры. В верхней камере находятся дрова, которые сначала поджигают, а затем ограничивают к ним приток воздуха. Древесина нагревается до высокой температуры – вплоть до 600°С. При этом начинает выделяться пиролизный газ. Особенности конструкции агрегата таковы, что газ сразу опускается во вторую, нижнюю, камеру. Это происходит благодаря искусственно созданной тяге.

В нижней камере смесь газа с воздухом сгорает. Температура при этом достигает 800-1200°С. Количество тепла, выделяемого при горении пиролизного газа, значительно превышает этот же показатель для прямого сгорания дров. До попадания в дымоход дым проходит через теплообменник. При этом его температура снижается и на выходе не превышает 150°С. Благодаря этому в системе можно использовать обычный дымоход, не обладающий повышенной жаропрочностью.

Пиролизный котел

Рис.3. Пиролизный котел.

К несомненным достоинствам газогенераторного котла относятся высокий КПД, максимальное значение которого достигает 95%, а также продолжительное время горения. Оно может длиться свыше суток, поэтому владельцы агрегата избавлены от частой загрузки дров. Кроме того, образующийся в процессе работы дым достаточно «чистый», он содержит только пары воды и углекислый газ. Сажи в нем практически нет.

В качестве недостатка котла следует отметить неполную автономию, так как его работа зависит от подачи электроэнергии. Кроме того, для него не подойдет любое твердое топливо. Влажность дров не должна превышать 20%. Еще можно использовать опилки, стружку, обрезки древесины, готовые брикеты, отдельные виды торфа. Основное требование: горючее обязательно должно быть сухим, иначе будет образовываться сажа и значительно снизится КПД. (вставить рис.3)

В заключение следует сказать, что существуют котлы, в которых твердое топливо подается автоматически. Однако оно должно быть достаточно мелким. Процесс осуществляется при помощи винтового конвейера, из специального бункера. В него засыпают древесные гранулы или куски угля размером не более 2,5 см. Одна загрузка обеспечивает непрерывную работу в течение, как минимум, 2-х суток. Некоторые модели, такие как VAR 25 Zeus, производимые чешской компанией VERNER, работают на одной загрузке до 2-х недель.