Твердотопливные отопительные котлы длительного горения

Особенности конструкции

https://youtube.com/watch?v=Lkhm4z4sF7c

Пиролизные котлы — один из видов твердотопливных котлов, который в последнее время пользуется повышенным спросом из-за постоянно растущих цен на газ и электроэнергию, их еще называют — газогенераторные котлы.

Основным топливом для пиролизного твердотопливного котла является:

• древесина;
• брикеты;
• щепа;
• древесные отходы.

Очень редко в качестве топлива используется каменный уголь или кокс. Пиролизные котлы комфортны в эксплуатации, отличаются надежностью и большим сроком эксплуатации. Прежде чем купить пиролизный котел нужно изучить возможность выполнения строгих требований по качеству используемого топлива.

В подавляющем большинстве разрешается применять древесину, влажностью не более 20 %. При использовании древесины с большим количеством влаги резко снижается эффективность.

Пиролизный котел работает по принципу сухой перегонки топлива.

При недостатке кислорода, под воздействием высокой температуры, сухая древесина разлагается на твердый остаток и летучую часть (пиролизный газ, который впоследствии смешивается с горячим воздухом).

Эта воздушно-газовая смесь, которая образовалась в процессе пиролиза, является топливом пиролизного котла. Процесс пиролизного сжигания является экзотермическим (сопровождается выделением теплоты).

Происходит он при температурах от 200 до 800 оС и обеспечивает подогрев поступающего в камеру сжигания воздуха. При этом происходит прогрев и подсушивание топлива в камере агрегата, за счет чего минимизируется выход сажи и золы.

Для пиролизного или газогенераторного котла характерным является более высокий КПД по сравнению с традиционной твердотопливной техникой.

При сжигании качественного топлива, КПД пиролизного котла находится на уровне пеллетных котлов и котлов длительного горения и достигает 90 %.

Пиролизные твердотопливные котлы используются как в частных домах и квартирах, так и для отопления производственных помещений.

Пиролизные котлы являются весьма рентабельным видом отопительной техники. Достаточно высокая цена на пиролизный котел покрывается за счет низкого потребления топлива.

В обычном твердотопливном агрегате длительного горения теплоноситель нагревается от тепла, выделяемого при горении топлива, то пиролизные котлы работают по-другому принципу.

При сжигании органического топлива (дров, пеллет, дровяных брикетов и даже угля) при температуре 400-800°С выделяется газ, сжигая который, можно получить намного больше тепла, чем при сжигании топлива.

Процесс газообразования из твердого топлива и последующее сжигание полученного газа называется пиролизом, а агрегаты, использующие такой принцип работы, называются пиролизными, или газогенераторными котлами.

В пиролизном котле присутствуют две камеры, и в обеих осуществляется горение:

• Камера сгорания – сжигаются (обугливаются) дрова или другое топливо.
• Камера дожига – сжигается газ, выделяемый топливом.

В камере сгорания располагается и поджигается топливо. В зону горения подается первичный воздух. При прогреве топлива до определенной температуры начинается газовыделение.

При помощи дымососа газ, вместе с вторичным воздухом, засасывается в камеру дожига (она расположена ниже уровня топлива) и сгорает там, выделяя тепло.

Продукты горения попадают в дымовой тракт (газоход) и поступают в дымоход, проходя через водяную рубашку агрегата и нагревая теплоноситель.

В результате, дрова превращаются в древесный уголь, сгорая практически полностью, а дым очищается от неприятных запахов и угарного газа.

Преимущества и недостатки

Преимущества применения:

• при сгорании дров невозможно получить такую высокую температуру, как в процессе сгорания пиролизного газа (особенно, если дрова содержат много влаги);
• при помощи контроллера управления мы без особых трудностей можем автоматизировать работу пиролизного котла, так как процесс сжигания пиролизного газа легко поддается управлению и регулированию;
• для сжигания дров или угля необходимо гораздо больше вторичного воздуха, чем для сгорания древесного газа. Поэтому при одинаковом объеме вторичного воздуха КПД сгорания древесного газа, длительность и температура горения будут больше;
• выброс вредных веществ пиролизных котлов в атмосферу сведен до минимума, поэтому пиролизный котел – это практически экологически чистый источник тепла;
• твердотопливные котлы пиролизного горения нуждается в очистке от золы крайне редко;
• пиролизные котлы могут работать очень долго(до 15-и часов) на одной закладке дров, при том, что обычные твердотопливные котлы нуждаются в дозагрузке каждые 3-4 часа.

Если же говорить о недостатках такого типа агрегата, то, помимо цены, которая является платой за повышенный КПД, и более сложной конструкции, ведь пиролизные котлы на 30-35% тяжелее обычных, так как металла для их изготовления требуется больше, другие «минусы» несущественны.

Для максимальной эффективности работы влажность дров должна быть не более 20%. Если дрова влажные, при их горении образуется пар, который снижает газовыделение и приводит к отложению дегтя и сажи. В результате, КПД котла падает, и возникает необходимость в его чистке.

Большинство пиролизных агрегатов имеют электронное управление.

Следовательно, возникает необходимость в использовании электричества для работы контроллера, который управляет вентилятором и дымососом.

Пиролизные котлы с естественной тягой существуют, но они требуют очень высокого и мощного дымохода, поэтому такие модели непопулярны.

Необходимость заполнения топки на 50-100% – только в этом случае будет поддерживаться высокий КПД котла.

Пиролизные твердотопливные котлы длительного горения хоть и дороже раза в два от обычного твердотопливного котла, но отличаются возможностью экономного использования топлива с максимальной эффективностью, которая значительно выше чем от сгорания угля и древесины в обычных агрегатах.

Схемы твердотопливных котлов длительного горения с водяным контуром

Устройства отличаются размерами, методами сжигания топлива, продолжительностью горения одной закладки материалов, особенностями циркуляции воды, конструкцией, сложностью автоматики (либо её отсутствием), спецификой обслуживания. Внешне модели разных производителей отличаются дизайном.

Фото 1. Устройство твердотопливного котла длительного горения. Стрелками указаны основные части конструкции.

Существует несколько схем отопительных устройств, работающих на твёрдом топливе. Но у этих агрегатов общий принцип работы и базовые элементы конструкции. Схема включает следующие детали и устройства:

• корпус (термоизолирующий кожух);
• люк для загрузки топлива;
• отделение для воды (водяной рубашки);
• камеру сгорания (топку);
• колосник;
• поддувало;
• зольник;
• заслонки, дверцы люков, шиберы;
• отверстие для дымовой трубы.

Как выбрать котел длительного горения

Прежде чем отдать предпочтение той или иной модели котла длительного горения необходимо обратить внимания на некоторые правила выбора, позволяющие подобрать оптимальные параметры для каждого отдельного помещения.

Необходимо иметь представление о виде топлива, которое предполагается использовать. Различные модели могут иметь собственные ограничения на разновидности и качество продуктов сжигания
Только как дровяной котел могут использоваться все модели.
Для определения мощности котла необходимо знать общий объем отапливаемого помещения в кубических метрах.
Следует обращать внимание на значение КПД выбранного агрегата, чем выше его значение, тем к более экономичному режиму расположено устройство.
Следует заранее подготовить площадку для установки оборудования в соответствии с имеющимися габаритами

Также важно учесть маршрут доставки устройства к месту, ведь его габариты могут не войти в узкие проходы.
Определенными преимуществами обладают котлы, имеющие просторную камеру сжигания и съемный поддон для сбора золы
При удачном выборе этих параметров загрузку топлива производят не чаще 2-х раз за сутки, а чистку можно производить 1 раз в 2 месяца.
Необходимо обращать внимание на материал, из которого изготовлен агрегат. С одной стороны наиболее длительный срок службы обеспечивают чугунные установки, они практичней, если используются как котел на дровах

С другой – при использовании угольного материала, в качестве топлива, лучше отдавать предпочтение образцам из легированной стали, которые лучше подходят для высокотемпературных режимов.

Виды устройств

Каждый прибор имеет свои уникальные технические характеристики.

Но все модели можно разделить на несколько видов, в зависимости от типа процесса горения:

1. Традиционные. Отличительная особенность — процесс горения происходит снизу вверх. Топливо загружается вручную, продукты горения выводятся через дымоход. Котел не требует электричества для функционирования.
2. Длительного горения. Особенности — процесс сгорания идет сверху вниз, топливо закладывается сверху. Агрегат рассчитан на бесперебойную работу в течение суток без «дозоправки». За счет сложной конструкции котлы длительного горения имеют высокую стоимость.
3. Пиролизные. Особенности — наличие двух топливных камер: первая предназначена для сгорания твердого топлива, вторая — потребляет газ, который образовался в первой. Преимущества — высокий КПД, минимум отходов, экологичность. Но такие котлы требуют особого внимания — устанавливать их разрешено только в помещениях с влажностью 17-20%.
4. Универсальные. Особенности — функционирование на всех видах твердого топлива. Если сменить горелку, то можно использовать жидкое горючее. Модели оснащаются системой безопасности, которая исключает самопроизвольное возгорание или прекращение работы.

Отличительные особенности

Котел длительного горения с двойным контуром, работающий на твердом топливе — это модернизированная версия классического отопительного оборудования.

В него, помимо прочего, встроен еще и теплообменник, обеспечивающий жилище полноценным горячим водоснабжением.

Конструкция модели с двумя контурами включает в себя следующие элементы:

1. Корпус — может быть произведен из листовой стали или чугуна. Толщина металла составляет от 4 до 6 мм.
2. Камера топки. Обычно производится из того же материала, что и корпусная часть прибора.
3. Решетка колосникового типа. Располагается внутри топочной камеры, материалом служит чугун. Обогащает топливо необходимым для поддержания горения кислородом.
4. Зольник. Аккумулирует твердые отходы, образующиеся при горении.
5. Дымоход — удаляет продукты горения за пределы помещения.
6. «Водяная рубашка». Чаще всего встраивается в корпус котла и заполняется водой, которая получает тепло от стенок, после чего поступает в отопительную систему.
7. Змеевик дополнительного теплообменника — отличает двухконтурные модели от одноконтурных. Встраивается в водяную рубашку отопительного оборудования для обеспечения горячего водоснабжения дома.

Основной недостаток подобной конструкции — в низкой степени производительности. Поэтому большей популярностью пользуются модели, выполненные из чугуна, поскольку они дольше остывают.

Преимущества котлов длительного горения

Данные устройства обладают рядом преимуществ, позволяющих их использовать для отопления любого помещения вне зависимости от места расположения вместо привычной печи. Полная автономность от различных коммуникаций делает их незаменимыми для строений удаленных от центров цивилизации.

Можно выделить следующие положительные качества:

• способность обеспечивать качественное отопление помещений в районах не обеспеченных газоснабжением;
• простота обслуживания и экономичный режим сжигания топлива;
• устройство использует режим максимального сгорания топлива, что исключает выброс в атмосферу вредных веществ;
• принцип работы позволяет осуществлять минимальное число загрузок топлива в сутки;
• конструкция позволяет осуществлять ускоренный нагрев теплоносителя. Что позволяет быстро прогреть отапливаемое помещение;
• минимальное количество продуктов сгорания упрощает процесс очистки агрегата.

Транспортировка топлива для котлов твердотопливных не требует использования дополнительных приспособлений, и не представляет опасности в отличие от перевозок сжиженного газа.

Как выбрать и на что обратить внимание?

Основные рекомендации:

Мощность

Здесь покупателю следует обратить внимание на технические характеристики понравившейся модели. Производители указывают максимальную мощность, температуру, предполагаемую площадь.

Принцип работы

Главный нюанс — количество контуров. Агрегаты с одним контуром только выдают тепло в комнаты, а с двумя — дополнительно обеспечивают человека горячей водой для бытовых нужд.

Возможности. Приборы оснащаются различными системами для контроля процесса горения и фиксирования необходимой температуры. Некоторые современные модели оснащаются варочными панелями, на которых можно готовить пищу.

Тип топлива и стоимость. Здесь человеку лучше отталкиваться от личных предпочтений и финансовых возможностей. Экономичным считается горючее в виде угля, дровяного сырья.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения.

Котел твердотопливный длительного горения с водяным контуром может работать на дровах и на других видах твердого топлива: уголь, древесные отходы и т.д.

Главный минус этого типа котлов – высокая цена. Кроме того, в отличие от многих других видов котельного оборудования, пиролизный котел длительного горения с водяным контуром чаще всего энергозависимый.

От электричества питаются не только циркуляционный насос и приборы контроля, но и встроенный вентилятор: на естественной тяге это оборудование, как правило, не работает.

Твердотопливные дровяные и угольные котлы по популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки.

При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром гораздо практичнее и эффективнее.

Ни для кого не будет секретом то, что котлы пиролизные отопления на данный момент являются очень необходимыми и востребованными устройствами отопительных систем. Именно по этой причине очень многих наших людей стали интересовать именно эти агрегаты.

Пиролизный котел представляют собой особый котел отопления, который в качестве топлива может использовать паллеты, уголь, дерево, и иные материалы.

Одним из основных критериев, в зависимости от которого подразделяют отопительные котлы, является вид топлива, на котором они работают. Таким образом, на сегодняшнем рынке можно встретить котлы на паллетах, угле, дровах. Также можно для себя найти котлы так называемые универсальные.

Наиболее распространенным на данный момент являются дровяные твердотопливные котлы, которые имеют множество преимуществ. Первое – это то, что топливо считается самым доступным. Также необходимо отметить то, что такие котлы продаются по приемлемым ценам.

Отличительной чертой пиролизных котлов является контроль уровня кислорода в камере сгорания, и соответственно контроль температуры и скорости сгорания топлива. Пиролизный котел на твердом топливе обеспечит вашу независимость от газа и электричества, поскольку расходы на эти энергетические источники значительно превышают стоимость твердого топлива.

Топливо для пиролизного котла

Твердотопливные пиролизные котлы практически всеядны. В качестве топлива можно использовать разнообразные виды твердого топлива: начиная от обычных дров и заканчивая торфом.

Исходя из этого, топить котел можно любым видом твердого топлива, но все же каждый вид отличается присущими только ему качествами и свойствами, поэтому будет отличаться и работа котла.

Следовательно, выбор топлива является очень важным процессом.

• Использование обычных дров.

  Дрова для твердотопливных пиролизных котлов должны быть обязательно сухими (допускается использование дров с влажностью не более 20%). От сухости зависит теплоотдача котла.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  Загружая поленья в топку, размещать их нужно плотно друг к другу, а вверху следует оставлять свободное пространство не менее 20 см. Стоит отметить, что можно использовать и неколотые дрова.

  При первой загрузке необходимо использовать приблизительно половину порции дров, остальные помещаются по мере прогорания в котле. Сгорают дрова неравномерно – их необходимо все время аккуратно раскладывать по поверхности топки, при этом не допускать охлаждения твердотопливного пиролизного котла.

  Минусом использования дров есть то, что топку этим видом топлива невозможно автоматизировать. Плюсом же есть тот факт, что это очень экологичный способ отопления помещения.

Использование торфа.

При использовании торфа в качестве топлива для твердотопливного пиролизного котла необходимо придерживаться определенных правил. Во-первых, топливник должен всегда быть очищен от золы, а во-вторых, поддувальная дверца должна быть закрытой.

Торф следует выкладывать на колосниковую решетку. На этот слой для лучшей растопки можно положить немного дров и прикрыть все это еще одним слоем торфа. Затем открыть задвижку дымоотвода и приступать к растопке.

Во время работы твердотопливного отопительного оборудования необходимо следить за тем, чтобы торф всегда лежал равномерным слоем. Такое расположение торфа обеспечит максимальную теплоотдачу.

Использование угля.

Чтобы получить наилучший уровень тепла с помощью угля в качестве топливо, необходимо использовать специальный топливник – шахту с колосниковой решеткой и вертикальными стенками.

Топливник должен быть достаточно высоким, расстояние между сводом и решеткой должно быть минимум 50 см. Топочные и поддувальные дверцы должны быть сделаны из чугуна, оптимальное расстояние между дверцами – 21 см.

Кроме того, дверцы рекомендуется строго герметизировать. Следует помнить, что при использовании угля новую порцию топлива стоит подбрасывать только тогда, когда первая хорошо разгорелась. При этом нужно постоянно поддерживать равномерный слой и не допускать прогорания угля до решетки.

Использование топливных брикетов.

Сегодня топливные брикеты – это самое оптимальное средство для топки твердотопливных пиролизных котлов. Можно использовать как угольные, так и торфяные брикеты.

Благодаря использованию брикетов, Вы получите высокую теплотворность, ровный процесс горения (не нужно вмешиваться в сам процесс горения и поправлять слои), высокую плотность горящего слоя, небольшое количество пламени и минимальное количество дыма.

Также преимуществом есть сгорание брикета без остатка и удобство фасовки брикетов. Топку твердотопливного пиролизного котла ведут до полного сгорания топливных брикетов. Если же остаются несгоревшие брикеты, их используют вторично.

Размеры стандартной топки котла регламентируют размеры используемого топлива (габариты дров или брикетов). Как правило, для топлива в газогенераторных котлах используются поленья длиной » 400 мм, и диаметром до 200 мм. Размер топливных брикетов – 300х30.

Вместе с дровами или брикетами можно в качестве топлива использовать и опилки. Но брать их следует не больше трети от основной части топлива по объему.

Инструкция по эксплуатации предусматривает, что влажность топлива не должна быть выше 45%. Чем меньше влажность древесины, тем больше мощность котла и тем дольше он сможет проработать без ремонта.

Например, килограмм древесины 20% влажности при сгорании дает тепла эквивалентного 4 кВт-ч, а дрова 50% влажности – всего 2 кВт-ч. Кроме того, что при увеличении содержания влаги в топливе, снижается удельная теплота сгорания, значительно увеличивается расход топлива.

Принцип работы

Принцип работы твердотопливного отопителя заключается в получении тепловой энергии при сгорании любого твёрдого органического топлива при высокой температуре (200—850 °C и выше).

Горячие топочные газы отдают тепло теплообменнику. В роли него выступают внутренние стены топки, за которыми находится водяная рубашка.

Устройство нагревает воду, которая циркулирует по трубам и радиаторам. Жидкость идёт по замкнутому контуру и возвращается в котёл.

Приборы длительного горения предназначены не только для нагрева воды в системе отопления. По количеству отопительных систем их делят на одноконтурные и двухконтурные.

Одноконтурное устройство

Такой прибор предназначен только для отопления дома. Жидкость разогревается от тепла горящего топлива и раскалённых печных газов. Оптимальная температура нагрева устройства — 60—85 °C.

Горячая жидкость естественным потоком либо принудительно (с помощью насоса) поступает в трубы системы отопления дома. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру, состоящему из водопроводных труб и радиаторов, расположенных в комнатах. Вода отдаёт тепло, охлаждается и снова поступает в котёл. Циркуляция продолжается, пока в топке происходит процесс горения топлива.

Справка. В некоторых моделях в водяную рубашку главного контура встраивают змеевик аварийного охлаждения. По нему циркулирует холодная вода, которая препятствует закипанию теплоносителя в водяной рубашке.

Двухконтурный прибор

Устройство предназначено не только для отопления, но и для нагрева воды для бытовых нужд.

Схема такого котла идентична схеме одноконтурного агрегата, но существует ряд отличий, касающихся второго нагревательного контура.

Нагревательная часть второго контура (контура ГВС) представляет собой систему труб в форме змеевика, встроенных в водяную рубашку.

Жидкость в змеевике нагревается косвенно (происходит отбор тепла из водяной рубашки первого контура).

Горячая вода из второго контура поступает в душевую и на кухню. Для подачи холодной — устанавливают смесители.

Второй контур хорошо нагревает бытовую воду только в случае активного горения топлива. Когда температура жидкости в рубашке падает ниже 60 °C, бытовая вода будет чуть тёплой. Контур ГВС имеет малую производительность (до 8—12 литров в минуту).

Проблему нагрева бытовой жидкости решает электробойлер. В отопительный период вода в бойлере нагревается от труб отопления, летом и в межсезонье — от электрического ТЭНа.

Принцип работы котла на твердом топливе длительного горения

Представленная установка отличается довольно простым принципом работы. В отличие от обычных твердотопливных котлов с водяным контуром, в которых процесс сжигания топлива происходит снизу вверх, когда поток исходящих горячих газов способствует возгоранию следующих уровней топлива.

Результатом такого процесса становится наиболее эффективный режим расхода топлива, после полного сгорания остается самый минимальный объем пепла или золы.

Представленные твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром могут использовать для работы различные материалы:

• опилки;
• торф;
• уголь;
• пеллеты;
• дрова.

Произведя одну закладку можно рассчитывать на срок от 7-ми до 35-ти часов бесперебойной работы, длительность сгорания находится в прямой зависимости от выбранного режима.

Правила эксплуатации

При использовании отопительных котлов длительного горения необходимо соблюдать особые правила.

Помещение

Требования к помещению обусловлены пожарной опасностью отопителя, в котором тепло создаёт открытый огонь.

Место для твердотопливного котла обустраивается в соответствии со строительными нормами и правилами. Расположение устройства обусловлено его мощностью:

• при мощности до 60 кВт котёл разрешается устанавливать в любом помещении дома;
• если мощность котла составляет от 60 до 150 кВт, его ставят в котельной, расположенной в подвале, на цокольном или любом этаже;
• при мощности от 150 до 350 кВт агрегат устанавливают в подвале, на цокольном либо первом этаже, в пристройке или отдельно стоящем здании.

Для каждого отопителя и коммуникаций выделяют площадь, оговорённую строительными нормами:

• котлу мощностью меньше 30 кВт отводят участок 7,3 м2;
• 30—60 кВт — 13,5 м2;
• 60—200 кВт — 15 м2.

Внимание! Минимальный размер котельной для самого маломощного прибора — 8 м2. Стены и потолок отделывают негорючими материалами

Под котлом строят бетонный фундамент, для агрегатов малого веса изготовляют негорючую подложку. Основание покрывают стальным листом

Стены и потолок отделывают негорючими материалами. Под котлом строят бетонный фундамент, для агрегатов малого веса изготовляют негорючую подложку. Основание покрывают стальным листом.

Для твердотопливных устройств строят только вертикальные дымоходы. В котельной предусматривают естественное и искусственное освещение (30 см2 на каждый метр площади плюс светильник).

Во избежание скопления угарного газа монтируют вытяжную вентиляцию. В котельной на видном месте держат средства пожаротушения. В этом помещении не хранят запас топлива, горючие жидкости и материалы.

Частота использования

Котлы длительного горения зимой работают непрерывно (при постоянном проживании людей). Во время оттепелей и в межсезонье мощность отопителя снижают, регулируя загрузку и подачу воздуха.

Фото 3. Загрузка дров в твердотопливный котел длительного горения. Топливо должно быть сухим.

Летом и в межсезонье котлы длительного горения топят только при похолодании. Если хозяева отсутствуют долгое время, устройства заглушают, воду сливают во избежание разрушения прибора и труб.

Правила безопасной эксплуатации

1. Устройство с водяной рубашкой требует внимательного отношения к температуре нагрева жидкости. Нельзя допускать её перегрева и кипения в трубах.
2. Котлы топят только теми видами топлива, что указаны в инструкции.
3. Размер топлива различен для разных моделей, нарушение этого правила ведёт к поломке устройства.
4. Чистка топки проводится после полного прогорания топлива.
5. Дымоход раз в отопительный сезон очищают от сажи и конденсата.
6. При эксплуатации следят за состоянием труб, радиаторов и контейнера для воды, при обнаружении протечек принимают меры по ремонту.
7. При поломке насоса, манометров, другого оборудования агрегат останавливают и вызывают специалиста.