Устройство твердотопливного котла

Содержание

Схема твердотопливного котла – разбираемся в устройстве и принципе работы

Устройство твердотопливного котла

Есть такие счастливцы, в доме которых все жизненные радости поддерживаются газовым отоплением. Но, к сожалению, далеко не все владельцы загородного имущества могут похвастаться такой удачей. И если от газовой магистрали вас отделяют длинные километры и годы пустых обещаний, то пора бы задуматься об устройстве автономного теплоснабжения.

На сегодняшний день есть самые разные способы создания тепла, уюта и комфорта, но самый рациональный из них – установка твердотопливного кола.

Твердотопливный аппарат в повседневной жизни

Основная информация о твердотопливных агрегатах

Высокая цена на дизельное топливо и электричество, расходы по подключению газового оборудования подчеркивают целесообразность решения приобрести котел, функционирующий на твердом топливе.

На его основе можно создать отопительную систему, независящую от внешних энергоносителей, так как в своем большинстве агрегаты этого класса могут работать без электричества или с минимальным его потреблением.

Твердотопливные котлы используются в качестве центральных агрегатов автономной системы отопления в тех районах, где имеют место быть проблемы с подачей магистрального газа. А в некоторых поселениях, которых в России довольно много, дровяной котел так вообще незаменим.

Из чего состоит

Схема устройства твердотопливного аппарата

Чтобы понять, как функционируют агрегаты данного класса, давайте рассмотрим устройство твердотопливного котла, которое включает в себя следующие части:

  1. Топка – так называема камера сгорания топлива и одновременно теплообменник. В конструкцию топки входят: портал для подачи топлива, зона вывода летучих продуктов сгорания, колосниковая решетка, емкости для сбора золы и отверстия для подачи воздуха.
    В процессе горения твердого топлива, стенки топки нагреваются, разогревается вода, которая находится вокруг топке в водяной рубашке агрегата.

Топка

  1. Водяная рубашка. Как правило, в топке дровяного котла имеются двойные стенки, между которыми находится теплоноситель (далее по тексту просто вода) – это и есть водяная рубашка.Когда топливо в топке начинает гореть, вода в водяной рубашке нагревается, благодаря чему образуются тепловые потоки, поднимающие горячую воду в верхнюю часть рубашки.Из этой части котла горячая вода поступает в теплопровод. Пройдя по всей отопительной системе и отдав тепло помещению, уже остывшая вода возвращается обратно в водяную рубашку через нижний патрубок.

    С целью ускорить передвижение воды по всей системе, твердотопливные некоторые котлы оснащают специальными циркуляционными насосами отопления. Но все же большинство моделей предназначены для открытых отопительных систем (то есть для тех систем, где циркуляция воды осуществляется не при помощи насосов, а самотеком).

    Обусловлено это тем, что самотечные системы просты, надежны, экономичны и независимы. Их можно использовать даже в тех районах, где отсутствуют какие-либо признаки цивилизации.

Традиционный агрегат, работающий на твердом топливе

  1. Система удаления угарных газов. Из-за горения твердого топлива в самом агрегате образуется большое количество дыма, поэтому обязательной составляющей таких устройств является дымоход. Дым отводится при помощи теплоизолированных труб, идущих от котла на улицу.

Схемы монтажа дымохода

Обратите внимание!
Некоторые модели также оснащаются блоками принудительной вентиляции.

Устройство твердотопливного агрегата с принудительной вентиляцией

  1. Система контроля и регулирования температуры. Не секрет, что любое горение просто невозможно без подачи воздуха. И, нужно также заметить, что интенсивность горения как раз таки зависит от интенсивности подачи воздуха в топку.А устройство твердотопливных котлов предполагает регулирование подачи воздуха при помощи механических заслонок и шиберов.Такая система контроля очень проста и надежна – заслонка крепко соединена со специальным регулятором. При чрезмерном повышении температуры стенки регулятора расширяются, и заслонка опускается, тем самым уменьшая подачу воздуха в топку. При остывании регулятора происходит обратный процесс – заслонка поднимается, тем самым увеличивая подачу воздуха и, как следствие, интенсивность горения.Конечно, данный способ может показать весьма примитивным и устаревшим. Однако он же и самый эффективный, именно поэтому используется во многих моделях твердотопливных отопительных котлов.

    Кроме того, он до сих пор не имеет конкурентов, так как для работы такого механизма не требуется электроэнергия, стоящая немалых денег.

Классификации

Современная схема отопления с твердотопливным котлом может включать в себя как простейшие одноконтурные устройства, так и мощнейшие высокопроизводительные и многофункциональные агрегаты. Давайте посмотрим, на какие классификации делятся котлы, работающие на твердом топливе.

По материалу изготовления:

  1. Стальные агрегаты. Дешевле своих чугунных собратьев, легче в обслуживании и их гораздо проще чистить своими руками. Зато они весьма требовательны к температуре в обратном трубопроводе отопительной системы (не менее +60°С).
    А потому для них нужно ставить специальные клапаны, которые поддерживают необходимую температуру обратки (то есть в обратный трубопровод подмешивается горячая вода с подающего трубопровода).

Стальная модель Logano S121

  1. Чугунные агрегаты долговечны, но за ними сложнее ухаживать. Твердотопливные котлы, выполненные из чугуна, рекомендуется приобретать в тех случаях, когда предполагается их постоянное непрерывное использование.
    А покупать супер надежный чугунный агрегат лишь для аварийных случаев – не имеет смысла. С этим вполне справится более дешевый стальной котел.

Чугунная модель SIME SOLIDA 4

По виду используемого топлива:

  1. Дрова, торф, отходы деревообработки, их производные в виде специальных брикетов;

Поленья

Уголь

  1. Пеллеты (представляют собой гранулы, образующиеся в результате переработки древесины, смолы, хвои и иных органических материалов);

Пеллеты

  1. Сегодня есть и такие модели, которые работают абсолютно на всех видах твердого топлива.

По способу теплопередачи:

  1. Воздушный;
  2. Паровой;
  3. Водяной (самый ходовой).

По принципу сжигания топлива:

  1. Традиционные (думаем, разъяснять здесь ничего не нужно).
  2. Длительного горения – последняя инновация в отопительной технике. Твердотопливные котлы длительного горения представляют собой вертикальную удлиненную топочную камеру, вокруг которой расположена емкость с водой.Горение в такой камере осуществляется не снизу вверх, а сверху вниз (можно сравнить этот процесс с горением свечи).

    Благодаря такой системе достигается полное сгорание топлива, время горения одной закладки увеличивается (до 7 суток), стабильная и высокая температура теплоносителя и приличный КПД.

Аппарат длительного горения Stopuva 7

Для бесперебойной и безопасной работы таких агрегатов, их оснащают вентилятором для экстренного тушения, предохранительным клапаном и циркуляционным насосом отопления.

Внимание!Котлы длительно горения автоматизированы, поэтому требуют наличия электроэнергии.

И, кстати, инструкция о том, как управлять данными устройствами – довольно проста, и с ней разберется даже ребенок.

  1. Пеллетные – то есть функционирующие на специальных пеллетах. Состоят они, собственно, из самого котла, автоматической системы подачи пеллет и бункера.
    Электронная система контроля проверяет наличие топлива в камере сгорания, и если его там нет, то включает механизм подачи пеллет из бункера. Довольно удобное, но опять же энергозависимое решение.

Симпатичная пеллетная модель

  1. Пиролизные (газогенераторные). Уникальность этого вида твердотопливных котлов заключается в том, что кроме энергии сгорания твердого топлива они используют еще и тепловыделение газов, которые образуются в процессе сгорания твердого топлива.
    В результате из минимального объема топлива вырабатывается гораздо больше тепловой энергии, а значит, повышается КПД агрегата, и улучшаются его экологические показатели.

Пиролизный аппарат

В заключение

Многообразие твердотопливных отопительных устройств

Как видите, схема отопления с котлом на твердом топливе может включать в себя любой удобный для конкретного случая агрегат (традиционный, полуавтоматизированный, или автоматизированный полностью).

Но в любом случае твердотопливный котел – это универсальное устройство, прекрасная альтернатива «прожорливым» электрическим и дизельным собратьям, и достойный конкурент газовым отопительным аппаратам. Если вас заинтересовали твердотопливные котлы, то предлагаем ознакомиться с тематическим фото и видео материалом, подготовленным специально для вас!

Источник: https://otoplenie-gid.ru/kotli/tverdotoplivnye/509-shema-tverdotoplivnogo-kotla

Устройство котлов на твёрдом топливе: варианты и возможности

Устройство твердотопливного котла

Котлы на твёрдом топливе более других разновидностей отопительного оборудования приспособлены для полностью автономного функционирования с целью отопления индивидуальных домов, и – особенно – загородных особняков, построенных в сельской местности. Традиционные исполнения таких агрегатов не требуют наличия источников газа или электроэнергии и, при доступности сырья – угля, дров, торфа, пеллет – способны качественно и сравнительно недорого обогревать жилые и служебные помещения дома.

Рис. 1 Традиционный твердотопливный котёл

При этом устройство котла на твёрдом топливе всецело определяется его конструкцией и принципом действия. Рассмотрим основные виды современных конструктивных решений такого оборудования с объёктивным анализом их сильных сторон и особенностей эксплуатации.

Классификация твердотопливных отопительных котлов

В большинстве случаев стандартные исполнения рассматриваемых агрегатов (творения самоучек от теплотехники в расчёт принимать не стоит, поскольку они – плод инженерной смекалки авторов под сугубо конкретные жизненные обстоятельства) включают в себя:

  • Традиционные котлы.
  • Пиролизные котлы.
  • Котлы длительного горения.

Кроме этой, наиболее общей классификации, твёрдотопливные котлы могут различаться по виду применяемого топлива (дровяные, угольные, пеллетные и пр.), по материалу корпуса, из которого они изготовлены (стальные или чугунные), по числу контуров отопления (одно- и двухконтурные), а также по типу систем, контролирующих процесс работы агрегата (механические и электронные системы контроля).

В дальнейшем рассматриваются твердотопливные агрегаты наиболее распространённых конструкций, в качестве теплоносителя для которых используется вода (хотя бывают ещё воздушные и паровые).

Принцип действия традиционных котлов, работающих на твёрдом топливе

Независимо от фирмы-производителя, такие котлы в той или иной мере используют принцип хорошо известной русской печи. Нюансы состоят, в частности, в способе загрузки топлива: верхнем или фронтальном.

Первый вариант более целесообразен для условий некоторой стеснённости площади, которая подготовлена под установку данного оборудования.

Устройство твердотопливного котла отопления рассмотрим на примере агрегата с фронтальной подачей топлива (рис. 1). Естественно циркулирующий по отопительному контуру теплоноситель через входной патрубок поступает в зазор между топочным отделением и внешним корпусом.

В дальнейшем работа агрегата осуществляется в такой последовательности:

  • Топливо через дверцу топочного отделения загружается на колосниковую решётку, после чего поджигается;
  • При изменении интенсивности открывания/закрывания заслонки на дымоходе производится регулирование количества подаваемого воздуха (и, следовательно, качества сжигания топлива);
  • С повышением (в результате сгорания топлива) температуры в верхней части топочной камеры начинается процесс теплоотдачи через металлические стенки теплоносителю.

Естественная циркуляция теплоносителя в отопительном контуре обеспечивается за счёт изменения плотности последнего. Дымовые газы удаляются естественной тягой через дымоход, причём устройство дымохода для твердотопливного котла может быть как встроенное в стену дома, так и выведенное отдельно (это вопрос решается ещё на стадии строительства дома).

Рис. 2 Пиролизный твердотопливный котёл

Несгоревшие остатки попадают в зольник, расположенный под колосниковой решёткой, и удаляются вручную через дверцу зольника. Для визуального контроля за процессом сгорания на дверцах имеются шторки.

Достоинство котлов такого типа – их полная независимость от внешних условий, недостаток – необходимость постоянного контроля за работой агрегата, низкий КПД, потребность в периодической очистке зольника.

Традиционные котлы хороши при своём периодическом применении: например, на загородных дачах, когда проживание там людей в холодную пору года носит ограниченный по времени характер.

Принцип действия пиролизных твердотопливных котлов

Как уже отмечалось, одним из недостатков агрегатов традиционного исполнения является их малый КПД. Проблема может быть устранена при установке пиролизного котла, в котором реализуется принцип так называемого двойного сгорания.

Он заключается в том, что при некотором (искусственно создаваемом) недостатке воздуха, требующегося для горения топлива, конечным продуктом сгорания является не диоксид углерода СО2, а угарный газ СО, сам являющийся горючим газом.

В совокупности с паром, который всегда выделяется перед началом устойчивого горения топлива, он образует генераторный газ, который, во-первых, поддерживает процесс сгорания, во-вторых, повышает температуру в топочной камере, и, в третьих, увеличивает продолжительность сгорания порции топлива. Пиролизные котлы разработаны, главным образом, под дрова и пеллеты, поскольку из всех видов твёрдого топлива именно они обладают наименьшей теплотворной способностью.

Конструкция котла на твёрдом топливе, реализующего принцип пиролиза, представлена на рис. 2. Из него следует, что данный агрегат имеет в своём составе две рабочих камеры: в верхнюю производится загрузка топлива, в нижней происходит сам процесс пиролиза.

Он состоит из следующих стадий:

  • Предварительного подсушивания дров подогретым воздухом, принудительно подаваемым в камеру вентилятором;
  • Дегазации дров, с выделением генераторного газа;
  • Последующим сжиганием генераторного газа в камере сгорания;
  • Нагревом теплоносителя, заключённого в зазоре между внешней и внутренней стенками.

Необходимо отметить, что длительность сгорания в пиролизном котле значительно увеличивается. Связано это с неодинаковостью по времени происходящих реакций дегазации и сгорания: вначале, при температурах, превышающих 2500С, происходит только дегазация летучих компонентов: смол, масел и т.п.

, далее – при достижении температуры более 600…6500С (зависит от вида древесины) начинается процесс превращения твёрдого углерода в древесный уголь, и затем – уже при температурах до 8500С – сжигание последнего.

В результате достигается более полное сгорание топлива и увеличиваются интервалы времени между его загрузкой.

Рис. 3 Котёл длительного горения

При всей своей экономичности пиролизные котлы обладают двумя особенностями: для привода вентилятора они требуют электрической энергии (а потому автономными считаться уже не могут), а также нуждаются в более серьёзных приборах автоматики, поскольку угарный газ СО чрезвычайно ядовит. С этим связано и более тщательное обустройство дымохода.

Принцип действия котлов длительного горения

Пиролизные котлы обеспечивают увеличение интервалов между загрузками до 6…8 часов, но иногда и этого бывает недостаточно.

Для более существенного увеличения длительности непрерывной работы твердотопливного котла разработаны агрегаты длительного горения, использующие оригинальный «обратный» принцип, когда процесс сжигания топлива идёт не сверху вниз, а снизу вверх.

КПД агрегата при этом заметно возрастает. Устройство твердотопливного котла длительного горения представлено на рис.3.

Принцип действия агрегата длительного горения основан на обеспечении возможности для сгорания только той части топлива, которая находится на поверхности.

Процесс происходит следующим образом:

  • Через дверцу в нижней части корпуса загружается порция дров, разжигание которых происходит сверху;
  • Встроенный термический регулятор управляет процессом сгорания каждого из слоёв;
  • Воронкообразный воздухораспределитель, постоянно перемещаясь вниз (по мере сгорания очередного слоя), обеспечивает подачу воздуха к каждому следующему слою.

Если предварительно выставить управляющую автоматику на заданную температуру теплоносителя, то поддерживание этих условий будет обеспечиваться исключительно за счёт скорости перемещения воздухораспределителя. Таким образом, в котлах длительного горения можно регулировать интервалы между закладками дров в весьма больших пределах: от 3 до 6 суток.

Все прочие составляющие части котла длительного горения принципиально не отличаются от обычных, за исключением специальной заслонки, предназначенной для переключения режима сгорания: для дров и угля. Такие агрегаты отличаются большей высотой, и вместе с тем не требуют каких-то особых требований к конструкции дымохода.

Как и предыдущий вид оборудования, котлы длительного горения нуждаются для своей эксплуатации в подключении электроэнергии.

Источник: http://kotlomaniya.ru/tverdotoplivnye/ustroystvo-tverdotoplivnogo-kotla.html

Устройство твердотопливного котла: как устроен и работает классический котёл, длительного горения, пиролизный и на пеллетах

Устройство твердотопливного котла

Создание тёплого уютного микроклимата загородного дома в холодное время года, становится возможным благодаря наличию грамотно подобранного отопительного оборудования.

Использование твердотопливных котлов, с каждым годом, становится более популярным. Это связано с ростом цен на ресурсы, с помощью которых работают отопительные системы.

Доступность угля и дров вытесняет более дорогие источники энергии, такие как электричество, газ, жидкое топливо.

Как устроен твердотопливный котёл

Корпус агрегатов для сжигания дров и угля изготавливают из стали. Он имеет прямоугольную форму, а размеры зависят от тепловой мощности. Как и любое печное оборудование, внутри остова снизу вверх расположены: зольник, топочная камера, водяная рубашка, а в верхней части – патрубок для отвода продуктов сгорания.

Через нижнюю дверцу агрегата производят чистку от пепла, она же регулирует тягу – а соответственно тепловую мощность котла. Топку от зольника отделяют колосники, которые изготавливают из чугуна. Благодаря использованию такого материала повышается срок эксплуатации колосниковых решёток. Топочную камеру снабжают отдельной дверкой, через которую дрова загружают в агрегат.

Применение разных материалов при изготовлении водяных рубашек разделяет твердотопливное оборудование на модели:

  • с чугунным теплообменником;
  • со стальной рубашкой.

Сложность конструкции теплообменников зависит от функций, возложенных на котёл, мощности и назначения. Агрегаты, которые имеют большое количество разнонаправленных ходов продуктов сгорания во внутренней полости рубашек, оборудуют специальными заслонками. Открытие или закрытие этих шиберов регулирует воздушные потоки горячих масс при сгорании топлива.

Некоторые производители отопительного оборудования устанавливают на верхней плоскости корпуса чугунные конфорки, которые используют в быту для приготовления пищи. Такие агрегаты называют котлами-плитами.

Выходной патрубок для дымохода оборудуют специальным шибером, с помощью которого регулируют поток горячих воздушных потоков при горении, направленных в канал для отработанных газов.

СПРАВКА! Существуют модели, предназначенные для отопления бань. Верхняя поверхность таких банных печей предназначена для размещения камней, которые нагревают воздух, а теплообменник греет проточную воду для использования.

Как работает твердотопливный котёл

Принцип работы дровяных котлов заключается в том, что, после загрузки топлива в камеру, его разжигают, а топку закрывают. Для горения используется воздух, просачивающийся сквозь колосниковую решётку.

Под действием естественной тяги, горячие потоки отработанных газов проходят снизу вверх, вдоль полостей водяной рубашки.

За счёт высокой температуры продуктов сгорания, теплообменник нагревается, а дым удаляется через выходной патрубок – в дымоход.

Использование заслонок, которыми снабжён агрегат, позволяет регулировать процесс горения. При розжиге котла открывают все шиберы, тем самым обеспечивают доступ и отвод большого количества воздуха, необходимого для работы котла.

По мере разгорания дров или угля, прикрывают сначала заслонку зольника, а после стабилизации горения – теплообменника, обеспечивая требуемое перемещение горячих воздушных масс по внутренней полости оборудования.

Шибер на патрубке дымохода прикрывают только в том случае, когда закрытая заслонка зольника не может сдержать увеличения температуры теплоносителя.

ВНИМАНИЕ! Производители твердотопливных агрегатов не всегда снабжают патрубок для отвода дыма шибером! В этом случае, заслонку устанавливают на дымоходе.

Для поддержания постоянной температуры горения используют терморегуляторы, которые, в зависимости от изменения параметров теплоносителя, управляют нижней заслонкой котла.

Устанавливают регулятор в верхней части водяной рубашки.

За счёт жёсткого соединения, с помощью рычага и цепи, изменяется положения шибера при повороте термоголовки, которая реагирует на колебания температуры теплоносителя.

Устройство большинства твердотопливных агрегатов подразумевает ручную загрузку дровами или углем. Производители современного оборудования предлагают потребителю модели с автоматической подачей топлива. Такая методика популярна при использовании гранулированных брикетов, специально изготовленных для сжигания при подготовке теплоносителя.

Виды котлов по принципу работы

Сжигание дров или угля в топочной камере может происходить различными методами. Использование того или иного способа разделяет твердотопливное оборудование на несколько категорий.

Классические

Само название, говорит о привычном для печного оборудования, методе сжигания топлива. Топку загружают дровами, разжигают, закрывают дверцу и регулируют подачу воздуха, с помощью поддувала вручную или терморегулятором.

Горячий воздух, поднимаясь, нагревает водяную рубашку котла и выходит наружу через дымоход. Мощность классического агрегата регулирует воздушная заслонка зольника.

Но даже, при полностью закрытом шибере, процесс горения будет продолжаться, только с меньшей интенсивностью.

Такой способ популярен при изготовлении бытовых котлов небольшой мощности. Благодаря простоте конструкции, умельцы, которые самостоятельно изготавливают отопительный агрегат, часто прибегают к использованию этой методики. Ровные поверхности внутренних полостей позволяют легко обслуживать и чистить внутреннюю поверхность от золы и нагара.

Длительного горения

Основным недостатком использования твердотопливного котла является потребность частой закладки дров в топку. Для увеличения интервала времени между загрузками, разработаны различные технологии. Один из таких методов называют длительным горением.

Особенностью этого метода является постепенное послойное сжигание большого количества заложенного топлива. Замедление процесса горения достигают за счёт изменения направлений потоков горячих воздушных масс во внутренней части теплообменника. В зависимости от количества встречных потоков, агрегаты длительного горения бывают:

  • двухходовые;
  • трёхходовые;
  • многоходовые.

Теплообменники с большим количеством ходов применяются в промышленных котлах большой мощности от 100 кВт. Бытовое оборудование длительного горения изготавливают с двух- или трехходовой водяной рубашкой.

Широкое применение в быту нашли твердотопливные агрегаты шахтного типа. Особенность конструкции которых заключается в том, что поддувало расположено в верхней части, а дымоход, берёт своё начало внизу. Такие котлы имеют один ход теплообменника сверху – вниз.

Горение происходит в непривычном для законов физики направлении, за счёт обратного направления тяги. Большим недостатком такого оборудования является постоянная потребность очистки дымоотводного патрубка, расположенного в нижней части корпуса.

Благодаря несвойственной направленности рабочего процесса, сжигание дров происходит очень медленно.

Кроме котлов длительного горения, использующих естественную тягу в замедленном режиме для увеличения промежутков времени между загрузками топлива, существуют агрегаты с принудительной регулировкой воздушных потоков при помощи вентиляторов. Сложность подбора оборудования, а впоследствии – управления перемещением горячими воздушными потоками, делает не очень востребованными котлы с принудительным движением отработанных газов.

Пиролизные

Разновидностью длительного горения является разделение процесса теплоотдачи на сжигание твёрдого топлива и дожигание пиролизного газа. Топку таких котлов разделяют на две камеры: в первой – дрова медленно тлеют при недостатке кислорода, за счёт этого выделяется вторичный газ (углеводород, азот, угарный газ…), который сгорает во второй части топочной камеры.

Для замедления горения в пиролизных агрегатах часто используют обратную тягу, подобную той, что создаётся в агрегате шахтного типа. Либо применяют специальные дымососы, которые регулируют движение продуктов сгорания внутри теплообменника.

Во вторую камеру топки подаётся воздух для горения вторичного газа. Внутренняя полость такого оборудования имеет высокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет топливу не разгораться в первой камере.

Рабочий процесс во втором отсеке сжигает все вредные газы, образование которых свойственно для обычного горения.

ВАЖНО! Эксплуатация пиролизных котлов не допускает использования топлива влажностью выше 30%! Избыток влаги будет препятствовать процессу выделения вторичных газов!

Двойной процесс горения повышает КПД твердотопливного агрегата. Использование меньшего количества дров или угля по сравнению с обычными котлами заставляет потребителя задуматься о возможности использования такой технологии для отопления собственного дома.

На пеллетах

К дорогим относят оборудование длительного горения, которое использует в качестве ресурса гранулированное топливо. Сложность конструкции обусловлена наличием бункера для загрузки и механизма подачи пеллет в топку.

От размера загрузочной ёмкости зависит количество времени (до 7 дней) автономной работы агрегата, она имеет форму усечённого книзу конуса, где распложено отверстие для соединения со шнековым или другим типом механизма, порционно отправляющим брикеты в топку, по мере потребности.

Работа всех узлов и механизмов такого агрегата управляется автоматикой. Современные модели оборудуют даже механизмом очистки зольника от пепла. Единственное, что требуется сделать потребителю – это загрузить бункер и разжечь пеллеты. Подобные конструкции применяют при использовании щепы, угольных брикетов и других видов сыпучего топлива.

ВАЖНО! Загрузочная ёмкость и механизм подачи, спроектированный для одного вида топлива, не может использоваться для топки другими сырьевыми ресурсами, не предусмотренными изготовителем оборудования! Подобное нарушение выведет котёл из строя!

Использование различных методов горения и загрузки лишает твердотопливные котлы необходимости частой загрузки, при этом значительно повышает стоимость. Большой выбор отопительной техники позволяет потребителю правильно оценить собственные потребности и сделать грамотный выбор.

Источник: https://setafi.com/klimaticheskaya-tehnika/kotel/ustrojstvo-tverdotoplivnogo-kotla/

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Устройство твердотопливного котла

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.

Источник: https://teplospec.com/tverdotoplivnoe-otoplenie/ustroystvo-i-printsip-raboty-tverdotoplivnogo-kotla-teoriya-i-praktika.html

Принцип и схема работы твердотопливного котла

Устройство твердотопливного котла

При всех своих технических и бытовых ограничениях отопительные котлы, работающие на твердом топливе, обладают существенным преимуществом – практически полной энергонезависимостью. Сделав необходимые запасы дров, угля или пеллет, можно не опасаться внезапных перебоев с подачей газа или электроэнергии.

Потому установка таких агрегатов целесообразна в первую очередь для загородных домов, а также в небольших населенных пунктах. Досконально зная, как работает твердотопливный котел, осуществив правильный выбор его типоразмера, можно обеспечить собственному жилью достаточные комфорт и удобства.

Конструктивные разновидности систем

Если не брать во внимание традиционные печи на твердом топливе, необходимо констатировать, что разновидностей видов твердотопливных устройств немного. Они подразделяются на агрегаты с ручной либо автоматической загрузкой топлива. Более интересны конструктивные отличия, которые учитывают разные принципы горения сырья.

Например, котлы с ручной загрузкой (которая относительно твердого топлива – процесс довольно грязный и трудоемкий) постепенно выделили из своей среды два вида агрегатов, где загрузочный период стал значительно длиннее, а КПД агрегатов существенно возрос. Это – пиролизные котлы, а также котлы длительного горения.

Принцип работы пиролизного котла состоит в том, что в его топочную камеру воздух подается с некоторым, некритичным для стабильности процесса горения, недостатком. В результате углерод, содержащийся в топливе, окисляется кислородом не до обычной двуокиси углерода СО2, а до окиси СО.

Последняя является основным компонентом генераторного газа, который, несмотря на свою сравнительно низкую теплотворную способность (по сравнению с природным газом), при горении выделяет достаточно дополнительного тепла.

Агрегаты длительного горения, разработанные литовским инженером Э. Штрупайтисом и производимые торговой маркой Stropuva (Латвия), реализуют принципиально иную последовательность сгорания твердого топлива, чем обычные котлы. Работающие как на дровах, так и на угле, такие устройства отличаются еще большими интервалами между загрузкой, что очень удобно для эксплуатации.

Реализация принципа пиролиза

Как работает твердотопливный котел пиролизного типа? Ввиду токсичности СО (бытовым потребителям он знаком как угарный газ), устройства контроля за процессом горения разрабатываются особенно тщательно. Конструктивно такой агрегат состоит из:

  • газифицирующей (или верхней) камеры;
  • нижней топочной камеры;
  • разделительных колосников;
  • дымососа;
  • корпуса с дверцей и контрольно-измерительной панели.

Запуск и работа твердотопливного котла пиролизного типа производятся в следующей последовательности.

  1. Дрова загружаются на колосниковую решетку.
  2. Производится поджиг дров, после чего дверца закрывается.
  3. Открывается заслонка дымососа, за счет разницы давлений в верхнюю камеру начинает поступать воздух.
  4. Выделяющийся при сгорании с недостатком воздуха генераторный газ – тяжелее воздуха, поэтому он опускается в нижнюю топку, где начинает гореть.
  5. Вследствие постоянной циркуляции воздуха процесс горения в нижней и верхней топках стабилизируется. Остается только контролировать устойчивость процесса верхнего дутья и количество топлива в верхней топке, а также периодически удалять золу из нижней топочной камеры.

Преимущества пиролизных котлов:

  1. Используя механический регулятор подачи воздуха, можно увеличивать время между загрузками от 8 часов и более. Диапазон определяется габаритами устройства; наиболее известные агрегаты такого типа, от торговой марки Ziehbart допускают интервалы между загрузками в 18 часов. Это существенно повышает удобство эксплуатации данного вида оборудования.
  2. Существенно снижается количество образуемой золы, поскольку процесс сжигания в данном оборудовании производится практически полностью.
  3. В связи с более полным сгоранием заметно снижаются и выбросы дыма в окружающую среду, что делает пиролизные устройства достаточно экологичными.

Останавливаясь на агрегатах пиролизного исполнения, следует отметить, что для их надежной эксплуатации пригодно сырье только с пониженной влажностью.

В противном случае конденсат, откладываясь на внутренних поверхностях, не только нарушит стабильность процесса пиролиза, но и приведет к ускоренному износу металлических деталей оборудования.

Наиболее современные конструкции пиролизных котлов все-таки снабжаются электронными, а не механическими регуляторами дутья, в связи с чем потребуется источник электроэнергии (хотя бы генератор).

Принцип и схема

Принципиально схема работы твердотопливного котла состоит из следующих узлов.

  1. Наружный цилиндр, являющийся одновременно и корпусом.
  2. Внутренний цилиндр, размещенный коаксиально первому (зазор между ними определяет количество одновременно нагреваемой воды).
  3. Топка, находящаяся в нижней части внутреннего цилиндра.
  4. Телескопический распределитель, который, при своем периодическом перемещении вниз, инициирует горение очередного слоя топлива.
  5. Система воздухоподводящих и воздухоотводящих труб.
  6. Автомат переключения вида используемого горючих материалов.
  7. Контрольно-регулирующая и измерительная аппаратура.

Последовательность функционирования котла длительного горения заключается в следующем.

  1. В нижнюю часть внутреннего цилиндра закладывается большой объем топлива (зависит от типоразмера оборудования).
  2. Переключателем устанавливается вид топлива (дрова или уголь/торф/пеллеты), после чего открывается заслонка подачи воздуха, и выполняется поджиг.
  3. По мере прогорания очередного слоя воронкообразный распределитель продвигается вниз, осуществляя при этом подачу воздуха, необходимого для устойчивого горения.
  4. Образующиеся дымовые газы удаляются через дымоход.

Преимущества котлов длительного горения:

  • интервал между загрузками увеличивается до нескольких суток;
  • постоянство условий горения, следовательно, и стабильная температура теплоносителя;
  • высокая экономичность работы;
  • комфортность обслуживания агрегата.

Ориентируясь на применение твердотопливного котла длительного горения, следует учесть, что высотный габарит такого агрегата намного больше, чем у отопительного оборудования традиционного исполнения. Существенно выше также стоимость и требования как к самому агрегату, так и к топливу, на котором предполагается его использование.

Работа твердотопливного котла показана на видео. Это поможет уяснить некоторые нюансы установки и использования данного вида отопительного оборудования. Для легкости выбора можно рассмотреть сравнение эффективности некоторых современных видов твердотопливных котлов.

А тут выбирайте напольные газовые котлы для тепла и горячей воды.

Источник: http://KotelStroi.com/theory/princip-raboty-tverdotoplivnogo-kotla.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.