Устройство котла длительного горения на угле

Современные отопительные системы в настоящее время развиваются в основном в сторону увеличения своей эффективности. Наибольший спрос в связи с увеличением цен на энергоносители получают нагревательные устройства с высоким уровнем энергоэффективности – получающие максимальные показатели тепла при равной загрузке топливом. Настоящим прорывом в разработке энергоэффективных топочных устройств стали котлы на угле длительного горения.

Котел длительного горения на угле DEFRO

Основные характеристики котлов

Современный угольный котел длительного горения способен работать долгое время без человеческого вмешательства. Его не нужно контролировать, в него нет необходимости постоянно подбрасывать топливо. При этом в котле долгое время поддерживается постоянная высокая температура, предающая тепло в теплообменник на теплоноситель.

За счет чего достигается эффект длительного горения?

Основным принципом работы котлов длительного горения на угле является процесс сжигания топлива сверху вниз. В процессе горения не сжигается сразу все поступившее топливо, процесс растягивается, но при этом температура в топке остается достаточно высокой.

Схема котла длительного горения

Преимущества котлов длительного горения

Котлы длительного горения на различных типах твердого топлива, в том числе на угле имеют множество неоспоримых преимуществ:

  • Экономия энергоносителей. В таком устройстве происходит не одномоментное сгорание всего поступившего топлива, а процесс, скорее напоминающий тление, при котором поступившее в топку топливо-уголь сжигается послойно, сверху вниз. Процесс поступления воздуха для химической реакции горения регулируется автоматическими устройствами. Постепенный процесс горения также приводит к тому, что топливо сгорает практически полностью, на долю несгоревших остатков приходится не более 2 процентов от первоначально загруженной массы.
  • Котел длительного сгорания не требует постоянного присутствия оператора и постоянного обслуживания. В некоторые модификации таких котлов может одновременно загружаться до 500 литров горючего материала. В результате процесс сгорания такой массы топлива может растянуться до нескольких дней. Регламентные работы производятся в промежутках между закладками топлива. Кроме того, контролируемое автоматикой сгорание производит гораздо меньше сажи, что также приводит к сокращению времени обслуживания устройства.
  • Обычно отопительные котлы на твердом топливе подвержены перегреву. Это происходит вследствие неравномерности процесса сгорания. В котла длительного сгорания весь процесс регулируется автоматически, что приводит к равномерному распределению температуры. Такой режим наиболее выгоден для отопительных систем, так как постоянно поддерживает комфортные условия в жилище.

Недостатки котлов длительного сгорания

Но за очевидные преимущества приходится платить и видимыми недостатками. Наличие сложной автоматики существенно повышает стоимость котлов длительного сгорания и они могут стоить до двух раз дороже, чем обычная конструкция с аналогичной мощностью.

Топочная камера в работе

Кроме того, поскольку процесс сгорания полностью автоматизирован – оператор не может вмешаться в работу котла во время самого процесса. Таким образом продлить срок сгорания угля в таком устройстве во время действующего цикла не представляется возможным, что может создать определенные неудобства в процессе эксплуатации.

Физические основы процесса длительного горения

Современные котлы используют все те же старые законы физики и химии, которые все мы проходили в школе. Всем известно, что для того, чтобы какой-либо предмет сгорел быстрее – его необходимо поджечь снизу. Также горение ускоряет при притоке воздуха в нижнюю часть области горения. Собственно на этом факте и устроены обычные традиционные топки, которые снабжены снизу колосниковыми решетками для обеспечения притока воздуха.

Но вот если подавать воздух на загруженную в топку массу топлива сверху, а не снизу, можно добиться замедления процесса горения. Для проверки этого факта возьмите обычную спичку и зажгите ее. Если вы повернете спичку огнем вниз – она сгорит очень быстро, но вот если вы развернете спичку огнем вверх – она будет гореть достаточно долго. Время горения спички при таком эксперименте увеличивается примерно в два раза.

Создается эффект подачи воздуха сверху

Именно на творческом подходе к этому физическому свойству и основаны данные отопительные приборы.

Пошаговый процесс от загрузки угля до сбора золы

Процесс длительного горения в отопительных устройствах обеспечивается следующим способом:

В топочную камеру загружается большой объем топлива. В отдельных модификациях он может достигать объема в 500 литров.

Читайте также:  Встраиваемый светильник ecola gx53 h4

Через верхний воздуховод устройства в топочную камеру осуществляется подача воздушного потока. Воздух подается в ограниченном количестве, что приводит к тлению, не к горению с открытым огнем.

Отопительная система имеет специальным образом расположенный теплообменник. В традиционных печах теплообменник располагается в верхней части топки – в месте наибольшего нагрева. В камерах змеевик теплообменника проходит по стенкам всей внутренней поверхности топочной камеры. Это приводит к повышению эффективности системы до 95 процентов.

Весь процесс длительного сгорания контролируется чувствительными автоматическими приборами. Автоматика обеспечивает равномерную подачу воздушного потока последовательно во все слои сгораемого топлива, обеспечивая тем самым его полное и равномерное сгорание. Полное сгорание загруженного топлива, равномерность выдачи тепла повышает эффективность устройств по сравнению с традиционными до 75 процентов.

Где лучше устанавливать котел длительного сгорания?

Котлы длительного сгорания на угольном топливе являются одной из самых выгодных альтернатив для бесспорного лидера – газового отопления. Такой вариант строительства автономной отопительной системы можно порекомендовать владельцам домов, которые расположены в местности, не имеющей магистрального газового снабжения. Естественным выбором будет для тех местностей нашей страны, вблизи которых находятся залежи этого полезного ископаемого.

Котел с бункером для угля

Однако, при выборе установки стоит знать и о возникающих негативных моментах:

Котлы длительного сгорания должны быть в обязательном порядке подключены к источнику электрического питания. Собственно сам процесс и обеспечивается работой сложной автоматики, которая работает на электрических приборах и датчиках. Если в вашем доме пропадет электричество – то автоматически прекратится работа и котла, при этом тление в топочной камере остановится.

Котел длительного горения имеет довольно высокую стоимость. Хорошая модификация котла обойдется вам в стартовую сумму от тысячи долларов. Поэтому такие устройства, как правило, размещаются в загородных домах, предназначенных для постоянного, круглогодичного проживания. Устанавливать такой котел в небольшом дачном домике попросту невыгодно с экономической точки зрения. Впрочем, полностью цена устройства окупится уже через пять лет просто за счет значительной экономии в объеме закупаемого топлива.

Необходимое оборудование

Помимо собственно котла – при монтаже автономной системы отопления, основанной на таком устройстве вам потребуется следующее дополнительное оборудование:

  • Источник бесперебойного питания. ИБП поможет вам разобраться с перебоями питания и не замерзнуть из-за отключения системы отопления.
  • Насос для циркуляции теплоносителя. Ряд котлов использует естественный процесс циркуляции жидкости. Но в рядке зданий естественное течение теплоносителя попросту невозможно. Если вы будете принудительно прогонять теплоноситель циркуляционным насосом – эффективность работы вашей отопительной системы значительно увеличится.
  • Подумайте об установке бойлера косвенного нагрева. В этом случае вы сможете не только обеспечить теплоснабжение вашего здания, но и создать горячее водоснабжение, пригодное для бытового использования. Это безусловно повысит уровень комфорта в вашем доме.

Такие системы являются вершиной современной технологической мысли, а инженеры ведущих концернов постоянно работают над совершенствованием этих устройств и увеличением КПД.

Угольный котел длительного горения ТТ (40 кВт)

Вопреки утверждениям о всеобщей газификации целые регионы по прежнему отапливаются при помощи независимых генераторов тепла — дровяных печей или угольных котлов. В истории развития человеческой цивилизации лишь немногие технические устройства могут похвастать такой же ролью, какую сыграли дровяные печи. Старинная хоромная печь с большой кирпичной трубой — прототип системы центрального воздушного отопления нашего времени.

угольный котёл

Коэффициент полезного действия старинной русской печи с нижним прогревом достигает 68-80%, по эффективности использования топлива она может соперничать с современной твердотопливной ТЭЦ. Тем не менее, печи постепенно уходят в прошлое, их вытесняют котлы длительного горения на угле. Объясняется тем, что кирпичные печи крупногабаритные, и требуют размещения по центру дома, твердотопливные же котлы гораздо более компактны. Тепло от печи и в ней самой распределяется неравномерно, возникает значительная разность температур между пространством возле нее и периферией помещения. Твердотопливные котлы с правильно выполненной обвязкой практически лишены этого недостатка.

В отличии от печи, выпускаемые промышленностью котлы обычно универсальны, их изготавливают отдельно или из сочетания таких материалов, как чугун, жесть и асбест, сталь, короче всех тех, что способны длительно выдерживать температуры горения твердого, жидкого или газообразного топлива. С небольшими конструкционными изменениями они позволяют в качестве топлива использовать дрова, уголь и природный газ. Чтобы ни служило топливом, от котла требуется экономичность и высокий коэффициент полезного действия — он должен потреблять как можно меньше топлива и как можно больше выделять тепла.

Котлы на угле и водяное отопление обладают рядом преимуществ:

  • Относительно малые габариты системы отопления, в отличии от русской печи;
  • Благодаря высокому уровню теплоемкости воды (она в 4000 превышает раз теплоемкость воздуха) радиаторы выступают в роли тепловых аккумуляторов;
  • Трубы и радиаторы, распределенные по периметру комнат, обеспечивают комфортный режим в жилом помещении, в помещении легко достигается целевая температура: в угловых комнатах не допускается снижение ее меньше 20 °С, для прочих жилых нормальной является более 18 °С, в ванной комнате она не может быть ниже 25 °С.
Читайте также:  Смс розетка с датчиком температуры

Устанавливают угольные котлы обычно на кухне, как изолированно, так и комбинируя с кухонной плитой.

Принцип действия угольного котла длительного горения

Угольный котёл с малыми конструкционными размерами топки неудобен тем, что отопление с его помощью требует частой дозагрузки топлива. Одной закладки угля хватает не больше, чем на 6-8 часов отопления.

угольный котел длительного горения

Значительно удобнее, благодаря большой топке, такие котлы длительного горения на угле, как, к примеру, с гравитационной топкой. В них топливо в зону горения попадает под действием собственной массы, оно как бы сползает на колосниковую решетку по мере прогорания. На сегодняшний день технически реализованы и автоматические системы дозированной подачи топлива, с помощью электрического привода.

С применением достаточно простой автоматики, поддерживающей заданную температуру, регулируя количество воздуха, подаваемого в зону горения, с помощью электрических вентиляторов, можно существенно, до 18 и более часов, продлить время горения даже обычного, с небольшим топливником, котла. Котлы длительного горения на угле с увеличенной топкой, оснащенные автоматикой, по эксплуатационным показателям и по уровню комфорта приближаются к газовым. Топливник котла длительного горения загружают не чаще одного раза в сутки. Некоторым моделям котлов одной заправки каменным углем достаточно для горения в течение трех и более суток.

Еще более продвинутыми, но вместе с тем и более редкими являются пиролизные котлы на каменном угле. В таком котле каменный уголь не сгорает непосредственно, а под действием высокой температуры без доступа воздуха проходит стадию пиролиза — выделения углеводородов, угарного газа и водорода, частично свободного азота. Затем выделившиеся газы поступаю в зону сгорания, где дожигаются. Часть выделившегося в результате дожига тепла идет на поддержание пиролиза, другая часть служит для нагрева теплоносителя. КПД такого котла нередко достигает 85-92 %, а одной закладки каменного угля хватает на 6-7 дней. Такие котлы предъявляют повышенные требования к влажности топлива, требуют электрической энергии для дымососа — верхнего дутья.

Угольный котел вполне может послужить для решения задачи горячего водоснабжения. Вариант с непосредственным забором горячей воды из системы отопления имеет ряд возможных негативных последствий, связанных с образованием накипи. Другой способ предполагает подогрев воды в изолированном баке при помощи проходящего внутри него змеевика, включенного в систему отопления.

Как эксплуатировать твердотопливные котлы

Температура воспламенения каменного угля составляет 400 ºС, что делает невозможным его непосредственный поджиг. Угольный котел длительного горения перед загрузкой каменного угля растапливают крупными высушенными дровами. Для быстрого сгорания дров поддувало и задвижку тяги на дымоходе оставляют открытыми. После того, как дрова сгорят, на колосниковой решетке останется слой горящих углей, их разравнивают и накладывают поверх слоем около 15 см каменный уголь. Затем заполняют загрузочный бункер. Для улучшения однородности сгорания каменный уголь перед загрузкой требуется отсортировать на куски приблизительно одинакового размера. Чем более равномерно и полностью сгорает уголь, тем экономнее он расходуется, а теплоты выделяется больше. Полнота сгорания определяется по цвету пламени, у угля оно должно быть от светло-вишневого до белого, зависит она от притока воздуха к топливу, от того, не забита ли колосниковая решетки и зольник, их нужно обязательно очищать перед каждой растопкой.

Вода в системе отопления с угольным котлом без автоматики может закипеть, температуру ее требуется контролировать, регулируется она вручную через открывание и перекрывание заслонок поддувала и дымохода.

После длительного перерыва угольный котёл запускают только после проверки уровня воды в системе отопления, при необходимости ее доливают.

Котел длительного горения на угле — автономное, универсальное, безопасное, эффективное отопительное устройство, работающее без подключения к центральной системе отопления. Относится к категории твердотопливных приборов. Является альтернативой газовым агрегатам, часто используется в частных домах регионов, где нет газопровода.

Описание

Внешне угольный аппарат представляет собой шкаф с дверками. Верхняя находится очень высоко, используется под загрузку топливного сырья, нижняя — для очистки топочной камеры от золы и сажи. Внутри — чаще всего чугунная топка. Она отделяется от нижнего контейнера сбора золы колосниками (специальной решеткой). Вверху находится воздушная камера, откуда поступает воздух, способствующий горению. На боковых поверхностях по периметру расположены водогрейные емкости для более эффективного обогрева.

Читайте также:  Как правильно варить полуавтоматом с углекислотой машину

Принцип работы

Котел длительного горения предназначен для выработки тепла путем сжигания твердого топлива. Отопление углем дает наибольший КПД, чем обогрев другими энергоносителями (дрова, пеллеты).

Энергоэффективность угольного котла не выше 70%. Большая часть энергии исчезает из-за несгоревших газов. Усовершенствованные модели дают КПД до 90%. После прогорания остается малое количество сажи, дыма. Так работают пиролизные котлы.

Основной принцип работы — верхнее горение. Топливо сжигается от верхнего слоя к нижнему. Сгорание происходит очень медленно (без пламени, тлеет), расход топливного материала небольшой. Необходимо только регулярное поступление воздуха для лучшего горения.

Воздух поступает сверху уже нагретым из специального распределителя (воздушной камеры). По мере убывания угля распределитель опускается вниз. По нему возможно контролировать объем оставшейся загрузки. С помощью троса с кольцом его можно вытянуть обратно.

Загрузив топку большим количеством угля, можно получать тепло до 7 суток. Для сравнения, аналогичный прибор, работающий на древесине, может непрерывно “трудиться” только до 2 суток.

Поэтапная работа отопительной системы:

  1. Загружается уголь в топливную камеру. Количество зависит от объема топки каждой конкретной модели.
  2. Сверху подается воздух маленькими порциями. Автоматика настроена на такую его подачу, при которой образуется равномерное сгорание угля. Горение сводится к тлению, тем самым, продлевая время прогорания топливного сырья.
  3. Вода циркулирует по всему периметру оборудования, увеличивая обогрев.

Этот принцип работы позволяет долго не пополнять топливную камеру, повышает эффективность работы оборудования.

Преимущества и недостатки

Твердотопливные котлы быстро организуют отопление без необходимости долгосрочного оформления проекта, денежных вложений в оборудование на газу, присоединения к общей газовой сети.

Основные достоинства прибора:

  • Автономная работа на одной загрузке долгое время (до 7 суток) в отличие от других типов оборудования, в том числе и дровяного котла длительного горения.
  • Отсутствие постоянного обслуживания.
  • Надежная, простая конструкция.
  • Высокая эффективность по сравнению с обычными печами. Расход топливного сырья на 30-40% ниже, а соответственно, экономия при покупке.
  • Наличие элементов безопасности: аварийный выключатель, авторегулировка, корректировка температуры воды.
  • Низкие требования к топливу.
  • Малое потребление электроэнергии (необходима для функционирования автоматики прибора).

К недостаткам относятся:

  • Большие габариты.
  • Необходимость чистки от сажи.
  • Высокая цена. Дороже обычного угольного котла в 1,5-2 раза. Но с учетом экономии топлива полностью оправдывается через 5-6 лет.
  • Отсутствие возможности пополнять оборудование углем до полного расхода внесенного прежде топлива.
  • Зависимость от подачи электроэнергии. При ее отключении процесс тления в топке также прекратится.
  • Необходимость в отдельном помещении для оборудования, специального места для хранения топлива, повышенные требования к дымоходу.

Наличие недостатков при общей высокой эффективности прибора все же привлекает многих покупателей.

Разновидности

По материалу изготовления котлы бывают стальные или чугунные. Сталь склонна к коррозии, но легко поддается ремонту. Чугун долго эксплуатируется, но является очень хрупким, что усложняет проведение ремонтных работ. Часто оба эти материала комбинируют. Например, стальной корпус с чугунной камерой сжигания.

По способу подачи топлива различают полуавтоматические и автоматические приборы.

Полуавтоматический котел загружается вручную, а дальнейшие процессы подачи воздуха и проверки температуры воды регулируются автоматически. В автоматические приборы заложена функция подачи топлива, защитный клапан от возгорания, датчик температуры.

Каждый вид находит своего покупателя. Главное, предварительно изучить информацию, учесть все тонкости, оценить соотношение цена — качество.

Советы по выбору

Выбирать котел нужно, изучив полностью все варианты, которые предлагает современный рынок. Учитываются такие характеристики, как подача топлива, способ горения, материал изготовления оборудования. Кроме того, следует обратить внимание на количество контуров и мощность прибора. Одноконтурный только обогревает дом. Дополнительно к нему можно подключить бойлер. Двухконтурный отапливает дом, греет воду для ГВС.

Для индивидуальной системы отопления частного дома достаточно прибора мощностью до 100 кВт. Расчет производится по формуле 1 кВт на м2.

Лучше не использовать оборудование в режиме интенсивного горения. Поэтому рекомендуется брать мощность с запасом.

Как топить

Уголь необходимо засыпать вручную. От объема топки зависит, сколько дней система будет работать непрерывно. Остальные процессы автоматизированы. Сверху порциями подается воздух. Он способствует сгоранию топлива. Повторную закладку топливного сырья можно произвести только после полного сжигания предыдущей.

Если правильно эксплуатировать прибор, он прослужит долго, работать будет эффективно, с максимальной подачей тепла в помещение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *