Принципи роботи котла тривалого горіння

Принципи роботи котла тривалого горіння

Котли тривалого горіння - це сучасні опалювальні пристрої, які забезпечують ефективне та тривале горіння палива, що дозволяє значно збільшити інтервали між завантаженнями та знизити витрати на опалення. Завдяки своїм конструктивним особливостям та інноваційним принципам роботи, ці котли надають низку переваг для користувачів:

• Висока ефективність та економічність за рахунок повного згоряння палива та мінімізації втрат тепла
• Тривале горіння на одному завантаженні палива (від 8 до 72 годин і більше, залежно від моделі та типу котла)
• Можливість використання різних видів твердого палива (дрова, вугілля, пеллети, брикети)
• Зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу завдяки високотемпературному спалюванню та газифікації палива
• Автоматизація процесів керування та регулювання роботи котла за допомогою електронних блоків керування та датчиків

Види котлів тривалого горіння та їх принцип роботи

Піролізні котли

Піролізні котли є одними з найбільш ефективних та екологічних котлів тривалого горіння. Їх принцип роботи ґрунтується на двостадійному спалюванні палива з поділом процесів піролізу та газифікації.

Піролізні котли є одними з найефективніших та екологічних котлів тривалого горіння. Вони працюють за принципом двостадійного спалювання палива, що дозволяє досягти високого ККД (до 90-95%) та низького рівня викидів шкідливих речовин.

Існує два основних підвиди піролізних котлів: з верхнім та нижнім розташуванням газоходів. У котлах з верхнім розташуванням газоходів піролізний газ піднімається вгору і згоряє у верхній частині котла, а котлах з нижнім розташуванням газ опускається вниз і згоряє в нижній частині. Кожен із цих підвидів має свої особливості конструкції та експлуатації.

Піролізні котли відрізняються складною конструкцією та вимагають високої якості виготовлення. Вони складаються з двох основних камер - камери піролізу та камери допалювання, а також оснащені системою управління та безпеки. Для ефективної роботи піролізного котла необхідно використовувати якісне паливо з низькою вологістю та забезпечити правильне налаштування та обслуговування.

Принцип роботи піролізного котла:

1. Завантаження палива проводиться у верхню камеру котла (завантажувальний бункер), де воно піддається піролізу - термічного розкладання без доступу кисню за температури 300-800°C.
2. У процесі піролізу з палива виділяються горючі гази (синтез-газ) та утворюється деревне вугілля.
3. Гази, що виділилися, переміщаються в нижню камеру - газифікатор, де змішуються з попередньо нагрітим вторинним повітрям і догоряють при температурі 900-1200°C.
4. Високотемпературне полум'я, що утворилося в газифікаторі, направляється в теплообмінник, де передає тепло теплоносію (воді) системи опалення.
5. Димові гази, що пройшли через теплообмінник, видаляються через димохід, а попел і незгорілі залишки збираються в зольному ящику.

Схема влаштування піролізного котла:

1. Завантажувальний бункер
2. Піролізна камера
3. Газифікатор
4. Теплообмінник
5. Зольний ящик
6. Патрубки підключення до системи опалення
7. Патрубок підключення до димоходу
8. Вентилятор наддуву повітря
9. Блок управління та автоматики

Газогенераторні котли

Газогенераторні котли – це котли тривалого горіння, що працюють за принципом двостадійної газифікації твердого палива. Вони забезпечують високу ефективність та тривалість горіння за рахунок отримання пального газу та його спалювання в окремій камері.
Газогенераторні котли працюють за принципом газифікації твердого палива. Вони виробляють горючий газ (синтез-газ) із деревини, вугілля чи іншої біомаси шляхом термічного розкладання без доступу кисню. Отриманий газ потім спалюється в окремій камері, виробляючи тепло для опалення та гарячого водопостачання.

Існують два основних підвиди газогенераторних котлів: з висхідним та низхідним потоком газу. У котлах з висхідним потоком газ рухається знизу вгору через шар палива, а котлах з низхідним потоком - зверху вниз. Кожен з цих підвидів має свої переваги та недоліки, пов'язані з особливостями конструкції та експлуатації.

Газогенераторні котли відрізняються високою продуктивністю та можливістю роботи на різних видах твердого палива. Вони мають велику камеру завантаження і можуть працювати на одному завантаженні палива до декількох днів. Однак газогенераторні котли вимагають регулярного обслуговування та чищення, а також мають більш високу вартість, порівняно з традиційними котлами.

Принцип роботи газогенераторного котлаа:

1. Паливо завантажується в бункер котла, звідки воно поступово опускається у камеру газифікації.
2. У камері газифікації при обмеженому доступі повітря та температурі 600-900°C відбувається термічне розкладання палива з утворенням горючих газів (CO, H2, CH4).
3. Отриманий газ спеціальними каналами переміщається в камеру згоряння, де змішується з вторинним повітрям і згоряє при температурі 1000-1200°C.
4. Гарячі димові гази проходять через теплообмінник, передаючи тепло теплоносія, і видаляються через димохід.
5. Зола і незгорілі залишки накопичуються в нижній частині котла і видаляються через зольний ящик.

Схема влаштування газогенераторного котла:

1. Завантажувальний бункер
2. Камера газифікації
3. Камера згоряння
4. Теплообмінник
5. Зольний ящик
6. Патрубки підключення до системи опалення
7. Патрубок підключення до димоходу
8. Вентилятор наддуву повітря
9. Блок управління та автоматики

Котли з верхнім горінням

Котли з верхнім горінням - це класичні твердопаливні котли, в яких горіння палива відбувається у верхній частині камери згоряння. Вони відрізняються простотою конструкції, надійністю та невисокою вартістю.

Котли з верхнім горінням є найпростішими та найпоширенішими серед котлів тривалого горіння. Вони працюють за принципом спалювання палива на колосникових гратах у верхній частині топки, а гарячі гази проходять через теплообмінник і віддають тепло теплоносія.
Серед котлів з верхнім горінням виділяють два основні підвиди: з ручним та автоматичним завантаженням палива. Котли з ручним завантаженням вимагають періодичного додавання палива вручну, а котли з автоматичним завантаженням оснащені бункером та шнековим механізмом подачі палива.

Котли з верхнім горінням відрізняються простотою конструкції, надійністю та відносно низькою вартістю. Вони добре підходять для опалення невеликих будинків та дач, але мають обмежений час роботи на одному завантаженні палива (до 8-12 годин) та нижчий ККД порівняно з піролізними та газогенераторними котлами.

Принцип роботи котла з горінням:

1. Паливо завантажується на колосникові грати у верхній частині топки котла.
2. Розпалювання палива проводиться зверху, і горіння поширюється вниз шаром палива.
3. Первинне повітря для горіння подається знизу через зольник і колосникові грати.
4. Гарячі димові гази, що утворюються при згорянні палива, проходять через котел, омиваючи теплообмінні поверхні, і видаляються через димохід.
5. Зола і незгорілі залишки провалюються через колосникові грати в зольник, звідки періодично видаляються.

Схема влаштування котла з верхнім горінням:

1. Топкова камера
2. Колосникові грати
3. Зольник
4. Теплообмінник
5. Завантажувальні дверцята
6. Дверцята зольника
7. Патрубки підключення до системи опалення
8. Патрубок підключення до димоходу
9. Регулятор тяги (шибер)

Чинники, що впливають на роботу котла тривалого горіння

Якість та вологість палива є ключовими факторами ефективної та тривалої роботи котла. Рекомендується використовувати паливо з вологістю не більше 20%, таке як дрова листяних порід (береза, дуб, ясен) з попереднім просушуванням протягом 1-2 років, кам'яне вугілля з високою теплотворною здатністю та низьким вмістом сірки та золи, а також паливні брикети та пелети із пресованих деревних відходів або торфу.

Правильний вибір потужності котла також відіграє важливу роль. Потужність повинна відповідати тепловтратам опалювальної будівлі та забезпечувати комфортну температуру протягом усього опалювального сезону. При розрахунку необхідної потужності необхідно враховувати площу та обсяг опалювальних приміщень, тепловтрати через огороджувальні конструкції, кліматичні особливості регіону, тип та матеріал будівельних конструкцій будівлі, а також наявність додаткових теплоспоживачів. Завищення потужності котла призведе до неефективної роботи в режимі "закипання", а заниження - до неможливості прогріву приміщень у сильні морози.

Організація системи димовидалення є ключовим фактором ефективної та безпечної роботи котла тривалого горіння. При монтажі димоходу необхідно дотримуватися низки вимог:

• діаметр димоходу повинен відповідати діаметру димовідвідного патрубка котла,
• висота димаря повинна бути не менше 5 м і на 0,5 м вище ковзана даху,
• димар повинен мати хорошу теплоізоляцію та захист від конденсату,
• на ньому повинні бути передбачені ревізійні отвори для чищення та обслуговування,
• димар повинен забезпечувати достатню тягу для видалення димових газів із котла.

Забезпечення притоку свіжого повітря до приміщення котельні є необхідною умовою нормальної роботи котла. Рекомендується організувати природну вентиляцію через отвори припливу або вікна, примусову вентиляцію за допомогою припливного вентилятора і повітроводів, а також подачу зовнішнього повітря безпосередньо в котел через спеціальний патрубок. Об'єм припливного повітря повинен становити не менше 5-10 м 3 на 1 кВт потужності котла.

Поради щодо вибору та експлуатації котла тривалого горіння

При виборі котла тривалого горіння слід звертати увагу на репутацію та досвід виробника на ринку опалювального обладнання, наявність сертифікатів відповідності та протоколів випробувань котла, відгуки та рекомендації фахівців та користувачів, співвідношення ціни та якості, наявність гарантії та сервісного обслуговування, а також можливість використання місцевих видів палива та інтеграції з існуючою системою опалення.

Монтаж котла тривалого горіння повинен виконуватись кваліфікованими фахівцями з дотриманням вимог виробника та норм пожежної безпеки. При установці котла необхідно передбачити пристрій фундаменту або посиленої основи, підключення котла до системи опалення та димоходу відповідно до схеми та діаметрів трубопроводів, встановлення запобіжної, запірної та регулюючої арматури, організацію контуру рециркуляції та захисту котла від низькотемпературної корозії, а також електромонтаж та підключення котла до електричної мережі через автоматичний вимикач та ПЗВ.

Для забезпечення тривалої та безаварійної роботи котла необхідно дотримуватись правил його експлуатації та своєчасно проводити технічне обслуговування. Основні рекомендації з експлуатації включають використання тільки якісного палива, рекомендованого виробником котла, регулярне очищення котла від золи та сажі, перевірку стану ущільнювачів та футерування, контроль температури та тиску теплоносія, проведення антикорозійної обробки та хімічного промивання системи опалення, а також виконання щорічного із залученням фахівців сервісної служби.

При експлуатації котла тривалого горіння необхідно дотримуватись заходів безпеки:

• не допускати до обслуговування котла дітей та сторонніх осіб,
• не залишати працюючий котел без нагляду на тривалий час,
• не відкривати завантажувальні та зольні дверцята котла під час роботи,
• не використовувати легкозаймисті рідини для розпалювання котла,
• не розміщувати поблизу котла горючі матеріали та предмети,
• забезпечити вільний доступ до котла та запірної арматури для швидкого відключення у разі аварійної ситуації.

Висновок

Котли тривалого горіння є оптимальним рішенням для автономного опалення житлових та виробничих приміщень. Вони забезпечують високу ефективність, економічність та комфорт за рахунок тривалого згоряння палива та автоматизації процесів управління.

При виборі котла тривалого горіння необхідно враховувати його конструктивні особливості, потужність, вид палива та сумісність з існуючою системою опалення. Правильний розрахунок, монтаж та експлуатація котла дозволять максимально реалізувати його потенціал та забезпечити надійне та якісне опалення на довгі роки.

Розвиток технологій та посилення екологічних вимог стимулюють виробників до створення більш досконалих та інноваційних моделей котлів тривалого горіння. Використання автоматики, датчиків та програмного управління дозволяє оптимізувати процеси горіння, підвищити ККД та мінімізувати викиди шкідливих речовин.

У майбутньому очікується подальше підвищення ефективності та екологічності котлів тривалого горіння, а також їхня інтеграція з відновлюваними джерелами енергії (сонячними колекторами, тепловими насосами). Це дозволить створювати комбіновані системи опалення з максимальною економією палива та зниженням негативного впливу на довкілля.