Твердопаливні котли. Види, типи, паливо

Спалювання твердого палива, це перший вид опалення який з'явився в людських руках для обігріву приміщень. Сучасні твердопаливні котли нічим не нагадують навіть те обладнання що було поширене 10-15 років тому.

На поточний момент твердопаливний котел це досить високотехнологічний пристрій для спалювання палива та перетворення його в тепло в будинку. Існує велика різноманітність твердопаливних котлів, завдяки простоті конструкції, подібне обладнання може бути застосоване в будь-якій сфері діяльності людини. І виходячи з цього, найпростіші моделі таких котлів виготовляються практично скрізь.



Види палива та особливості їх спалювання

Для початку розглянемо саме паливо. Отже що ж таке тверде паливо? Якщо коротко, то це дрова, вугілля, брикети, пелети. Розглянемо ці види палив по порядку.

Дрова – шматки деревини, які призначені для спалювання в котлах або просто на багатті.

Між собою дрова вірізняються досить значно від виду дерева з якого вони виготовлені.

Так же і відрізняється те як вони горять, які запахи виділяють при згорянні і т.п.

Перед тим як розглянути самі дрова, варто уточнити в чому ж їх вимірюють. Для вимірювання обсягу дров користуються поняттям: насип, складометр (скл./м) і кубометр (куб./м). Складометр можна уявити як куб (1 метр висота, 1 метр глибина і 1 метр ширина) щільно укладених дров.1 складометр це близько 0,75 кубометра цільної деревини.

1 складометр сухої деревини листяних порід замінює від 200 до 210 літрів рідкого палива або 200-210 м3 природного газу.

Вугілля – це горюча осадова порода рослинного походження, що складається в основному з вуглецю і ряду інших хімічних елементів.

Вугілля це паливо яке видобувається і використовується для спалювання досить давно і до сьогоднішнього дня.

Склад вугілля залежить від віку і умов вуглефікації: наймолодше – буре вугілля, потім йде кам'яне вугілля, найстаріше – антрацит. Зі старінням відбувається концентрування вуглецю і зменшення вмісту летких складових, зокрема, води. Так, буре вугілля має вологість 30-40%, понад 50% летючих компонентів, в антрациту обидва показники становлять 5-7%.

Пелети (паливні гранули) - це універсальне паливо, яке представляє собою пресоване під високим тиском натуральну сировину рослинного походження у формі циліндричних гранул стандартного розміру. Сировиною для їх виробництва є кора, тирса, тріска і інші відходи лісозаготівлі, а також відходи сільського господарства (лузга соняшника, солома та ін.).


Кілька фактів про пелети:

  • При виробництві паливних гранул не використовуються хімічні сполучні добавки.
  • Пелети (паливні гранули) це сучасний універсальний вид біопалива, по ефективності використання рівноцінний кам'яного вугілля.
  • Найчастіше матеріалами для виробництва пелет служать відходи, отримані в процесі обробки деревини (кора, гілки, тирса, тирса), торф, сільськогосподарські відходи (солома, некондиційний льон), органічні пакувальні матеріали, картонна тара і т.д.
  • Процес виготовлення пеллет складається з декількох послідовних етапів: дроблення, сушіння і грануляції.

Залежно від типів сировини використовуваної при виробництві пелет, вони поділяються на такі види:

  • деревні паливні гранули, отримані шляхом переробки твердих і м'яких порід дерев;
  • пелети, отримані шляхом переробки соломи;
  • пелети, отримані шляхом переробки соняшникового лушпиння;
  • пелети, отримані шляхом переробки качанів і стебел кукурудзи;
  • торф'яні пелети.

Ще одним варіантом деревного палива з яким варто ознайомитися це брикети.

Паливні брикети – це спресовані відходи деревообробки (тирса, лузга), відходи сільського господарства (солома, лузга насіння соняшнику, гречки), а також торфу. Часто їх ще називають євродрова.

До основних переваг паливних брикетів можна віднести наступне:

  • Паливні брикети, отримані з рослинної сировини, є екологічно чистим продуктом.
  • Після термічної обробки сировини в процесі виробництва евродрова не піддаються впливу грибків.
  • У порівнянні з природними дровами - євродрова через більшу щільності - довше горять.
  • Євродрова через їх зручну форму дуже зручно і зберігати і використовувати.
  • Мають високу теплотворність. Євродрова дають в середньому в 2 рази більше тепла, в порівнянні зі звичайними дровами.
  • При горінні забезпечують постійну температуру на кожному етапі горіння за рахунок рівного полум'я.
  • Зміст золи після згоряння брикетів в межах 1-3%. Для порівняння: вміст золи після згоряння кам'яного вугілля: 30-40%, згоряння природних дров 8 -16%, деревної тріски: 11 - 18%.
  • При спалюванні паливних брикетів отруйний чадний газ не виділяється і інші шкідливі речовини не утворюються.
  • Брикети паливні при горінні не іскрять, не виділяють чадний газ, дають стійке і рівне полум'я.

Класифікація котлів і моделі представлені в асортименті

Твердопаливні котли можна поділити на 4 основні види:

  1. Традиційний твердопаливний котел;
  2. Піролізний твердопаливний котел;
  3. Пелетний котел;
  4. Котел тривалого горіння.

Більшість котлів можна віднести або до одного з цих видів, або вони поєднують деякі види між собою. Наприклад традиційний твердопаливних котел з можливістю включення пелетного пальника.

Розглянемо кожен з типів більш детальніше.

Традиційний твердопаливний котел

Такі котли можуть бути в різних формах або виконаннях, але їх завжди характеризує одне – а саме як організоване горіння палива.

Горіння палива в такому котлі практично не контрольоване, і чимось нагадує горіння дров в багатті. У традиційних твердопаливних котлах за підтримку температури відповідає датчик температури, керуючий повітряною заслінкою. Якщо температура води занадто висока - датчик закриває заслінку, а якщо температура низька, то датчик відкриває заслінку.

Такі котли виконуються в двох варіантах - з вентилятором або без нього.

Піролізні котли

Наступним видом твердопаливних котлом, який можна назвати подальшим розвитком подібного обладнання є піролізні котли, іноді їх ще називають газогенераторні котли.

Сам по собі процес піролізу давно і широко відомий в багатьох галузях техніки і промисловості, зокрема широко застосовується в фармацевтиці та нафтовій промисловості.
У твердопаливних котлах піроліз означає повільне тління сухих дров при малій кількості кисню. При цьому з дров виділяються горючі гази, які через отвір в камері завантаження дров потрапляє в другу камеру, куди за допомогою вентилятора подається надмірна кількість повітря, і газ, що виділився загоряється і активно горить.

Завдяки такій специфічній організації процесу горіння дров, і грамотно виконаним поверхонь теплообміна, ККД такої техніки помітно вище ніж у звичайних твердопаливних, і досягає 90-92%.

Такі котли оснащуються одним, в деяких випадках двома, вентиляторами, які регулюють подачу повітря в первинну і вторинну камери. У піролізних котлів з'являється досить розумна автоматика, здатна не тільки керувати вентиляторами і одним насосом, але також по датчику включати насос на ГВС, контролювати температуру буферної ємності, спостерігати за температурою викидів по якій можна судити про якість згоряння палива і ін.

Пелетні котли

Представники пелетних котлів, виходячи з назви, основним видом палива використовуються пелети. В пелетних котлах автоматична подача гранульованого палива і його спалювання здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв - пальників. Всі пелетні пальники діляться на два види: факельні і ретортні. Конструктивні відмінності пристроїв даних видів полягають в способі подачі палива в зону активного горіння і повітря для постійної підтримки цього процесу.


Рис. Схема котла з роторним пальником.

Паливо за допомогою механізму подачі (шнека) подається в топку, де відбувається автоматичний підпал за допомогою ел.тена. Горіння пелет в таких котлах візуально схоже на горіння багаття.
Пелетний пальник ретортного типу сконструйована в вигляді чаші з каналами, по яких подається повітря. У чашу паливні гранули в залежності від конструкції пальника можуть насипати зверху, а можуть виштовхувати шнеком знизу. Спалювання палива відбувається в камері котла, тому горіння називають об'ємним. Головна перевага ретортних пальників полягає в їх низькій собівартості. Важливою перевагою є здатність спалювати не тільки пелети, але і дрібне вугілля, тріски, тирсу. Немає і обмежень по потужності моделей, що випускаються.

Котел тривалого горіння

Опалювальні котли на твердому паливі тривалого горіння відрізняються від аналогів класичної будови принципом згоряння палива. В даному випадку використовується або «верхнє горіння», або «верхньо-нижнє горіння».

Вищевказане обладнання являє собою два металевих циліндра, один поміщений в інший. Між ними знаходиться теплоносій. У внутрішній циліндр завантажується паливо, а тому він виконує ще й функцію камери згоряння. Туди ж опускається телескопічна труба, що виконує функцію димоходу і пристрої подачі повітря для реакції горіння. На її кінці знаходиться розподільник повітря.

Отже, в казані починає горіти паливо, але так як там подача повітря відбувається не знизу, а зверху, то горить тільки верхній шар енергоносія, завдяки чому енергоносій згорає повністю, максимально віддаючи своє тепло теплоносія.

Такі котли можуть працювати на декількох видах твердого палива - дровах, вугіллі, коксі, торфобрикетах. На одному завантаженні котел стабільно працює до 2 днів, якщо його завантажити вугіллям - до 5 днів.