Твердопаливні котли опалення мають достатньо переваг над іншими видами опалення, адже завдяки
їм може повністю функціонувати автономна, яка не залежить від магістральних джерел енергії (газ, електрика) система опалення. Тож не дивно, що вони завоювали велику популярність в районах, що мають проблеми з газом. Крім того, паливо для твердопаливних котлів має нижчу вартість, що робить їх актуальним придбанням там, де необхідно максимально знизити витрати на опалення. Тим більше, що такий котел можна використовувати нерегулярно, в якості резервного.
Види твердопаливних котлів:
- За основним матеріалом конструкції:
- котел твердопаливний чавунний;
- сталеві твердопаливні котли. - За кількістю контурів:
- одноконтурні котел;
- двоконтурний твердопаливний котел. - За типом:
- універсальні котли, які працюють на різних джерелах енергії (тверде паливо, газ, електрику, рідке паливо);
- класичні твердопаливні котли;
- газогенераторні системи для піролізного спалювання. - По виду палива:
- деревина;
- кам'яне вугілля;
- буре вугілля;
- торф;
- горючі сланці.
Паливо для твердопаливних котлів
Тверді види палива мають важливе економічну перевагу над іншими - їх ціна досить стабільна в часі. Саме тому багато жителів західних країн Європи вважають за краще твердопаливні котли. Більш того, в цих країнах централізовано виробляються спеціальні циліндричні гранули з деревини - так звані пелети. Їх роблять з деревної муки, не використовуючи при цьому інші хімічні, екологічно шкідливі добавки. Склеювання в циліндричну гранулу відбувається за рахунок природного речовини - лігніну, що володіє склеює ефектом при нагріванні. У пелет досить переваг перед іншими джерелами енергії: вони зручні у користуванні, мало коштують, дають високу теплоту згоряння.
Будь-яке паливо для твердопаливних котлів - це пальне, основним елементом якого є вуглець. Найбільш основні джерела його - кам'яне і буре вугілля, деревина, торф, сланці. Крім вуглецю в цій сировині міститься також кисень, сірка, азот, водень (табл. 4.2), співвідношення яких в паливі і визначає його властивості. Тож не дивно, що таку саму кількість, наприклад, вугілля і дров дає різну кількість теплоти, тобто теплотворна здатність обох видів палива різна. Найвище значення цього показника має кам'яне вугілля. Тверде паливо, як правило, використовується для отримання теплоти, але нерідкі випадки, коли воно необхідне і для виконання механічної роботи (табл. 4.3, 4.4).
Порівняльні характеристики різних видів палива
Теплота згоряння МДж / кг
Кам'яне вугілля - дуже древній джерело енергії і тепла. Утворений він був досить давно, тому і поширений по всій планеті на різній глибині.
Буре вугілля має більш пізнє утворення. Джерелом його створення була, як правило, деревина. Тож не дивно, що він має в собі достатньо вологи - до 60%. Видобувають його в відкриту, що не копаючи шахти. Сировина має досить малу теплотворну здатність, тому використовується на місці і не транспортується в інші країни.
Джерелом торфу є рослини на болоті. Тому в ньому досить багато води. Здобуваючи торф, його розрізають на частини і висушують, після чого він придатний до спалювання.
Дерево - менш поширений джерело палива. Як правило, воно використовується у вигляді відходів від лісопильної і деревообробної промисловості. З нього також отримують деревне вугілля шляхом обробки в вуглевипалювальних печах.
З огляду на стандартні значення ККД, кожен літр стандартного рідкого палива можна замінити трьома кілограмами дерева. І кожні 200 м3 газу або 200 л рідкого палива відповідають за енергії, яку можна приблизно кубометру спалюваного бука.
Види твердопаливних котлів
Найпопулярніші твердопаливні котли - чавунні (рис. 4.10). Менш поширені сталеві. Перші зручні за рахунок своєї низької вартості і тривалості експлуатації (вони, як правило, служать до 20 років, в той час як сталеві - на 5-10 років коротше). Недоліком таких пристроїв є мала конвективная площа для теплообміну, що дозволяє відходить газів зберігати високу температуру. Це негативно відбивається на ККД. Але подібну проблему можна частково усунути, якщо приєднувати котел не безпосередньо до димоходу, а через спеціальний щиток або опалювальну стінку.
Мал. 4.10. Твердопаливний чавунний котел
Твердопаливні котли з кожним роком розширюють свою кількість на ринку. Але основна маса моделей має один недолік - вони придатні тільки для одного конкретного палива. Чавунний котел, як правило, працює при високих температурах води - в районі 90-950 С. Недоліки його - труднощі в монтажі котла, а також велику вагу. Сталеві твердопаливні котли такої проблеми не мають, так як їх стінки досить тонкі.
У приватних будинках, як правило, основне джерело енергії - дрова, які мають малу калорійністю. Тому їх спалення проводять в шахтної топці, куди кладуть досить багато дерева, щоб воно горіло тривалий час (рис. 4.11).
Мал. 4.11. Твердопаливні котли тривалого горіння
Сталеві види твердопаливних котлів мають меншу інерційність, швидше розігріваються до потрібної температури, точно підтримують її на заданому рівні. Але вони більш вимогливі до самого палива. Так, деякі котли непридатні для використання вугілля. Щоб вони працювали з цією сировиною, їх модифікують, додаючи чавунні колосники. Також для підігріву води в них вставляють спеціальний змійовик або тен потужністю 6-12 кВт.
Принцип роботи твердопаливних котлів
Залежно від процесу горіння летких газів розрізняють котел прямої дії і газогенератор (піролізний котел).
Котел прямої дії має такі переваги:
- спрощена конструкція;
- повна автономність;
- дешеве обладнання.
- низькі значення ККД;
- потрібен постійний догляд за агрегатом.
Принцип роботи твердопаливних котлів газогенераторного типу полягає в пропущенні первинного повітря через колосник, щоб забезпечити спалювання твердого палива, і вторинного - для спалювання летучих газів в окремому відсіку. Щоб вторинне повітря потрапив в камеру, його подають через фурми, мають регульований розтин. Завдяки регулюванню потоку вторинного повітря змінюється потужність котла до необхідної величини.
Піролізні котли (рис. 4.13) позбавлені найважливішою складовою класичного твердопаливного котла - повної енергонезалежності. Другий їх недолік - досить велика вартість. Але такі агрегати дозволяють максимально повністю витягти енергетичну користь з спалювання палива, при цьому виходить досить мало золи і сажі. При роботі котла можна регулювати інтенсивність його роботи в межах 40-100%.
Мал. 4.13. піролізний котел
Не менш важлива перевага піролізних котлів - їх високий ККД, який в окремих випадках досягає значення 85-90%. Піролізне горіння вельми широко застосовується в промисловості. Принцип його полягає в наступному: первинний повітря подається на тліюче вугілля, які знаходяться у відсіку для палива. Це веде до утворення так званого генераторного газу (як правило, CO). Газ пропускається через керамічну форсунку, змішуючись там з вторинним повітрям. Ця суміш спалахує в спеціальній камері, де є каталізатор, що дозволяє максимально знищити ще й сажу, і важкі з'єднання. В результаті процесу в трубу виходить тільки димовою газ, в якому немає ніяких шкідливих і токсичних домішок.
Переваги котлів піролізного типу:
- автоматизоване управління;
- високий рівень ККД;
- можливість управління потужністю котла.
- висока вартість агрегату;
- потрібне підключення до електрики.
Також є в продажу котли, які мають класичну камеру для горіння твердого палива і додаткові пальника для рідкого палива і газу. Такий комбінований варіант зручний для тих, хто планує користуватися обома видами палива або на даному етапі не має магістрального підключення, але не бажає витрачати додаткові гроші на придбання двох котлів (твердопаливного та газового).
Переваги таких котлів: можливість вибирати вид використовуваного палива, повна автоматизація системи. До недоліків відносять також енергозалежність такого котла і його високу вартість.
- варіанти з типом палива;
- можливість автоматизації.
- енергозалежні;
- дорожнеча обладнання.
Двоконтурний твердопаливний котел
Як уже згадувалося, розрізняють одноконтурний (використовується суто для опалення приміщення) і двоконтурний твердопаливний котел (в ньому є можливість паралельно підігрівати воду). Двоконтурний котел - відмінний варіант для тих, кому потрібна гаряча вода, але додаткову систему підігріву встановлювати немає можливості. Розрізняють два типи таких систем: зі змійовиком і бойлером вбудованого типу.
Звичайно, за подібну економію доводиться платити зручностями. Такі котли не дозволяють досягати високої точності регулювання нагріву, щоб вода мала стабільно одну температуру. Це, мабуть, головний недолік твердопаливного котла перед газовим або дизельним подібним пристроєм.
До переваг двоконтурних котлів відносять такі:
- досить низька ціна і простота експлуатації в порівнянні з установкою додаткової системи;
- можливість застосування різних видів палива (вугілля, деревина, торф, сланці);
- простота в обслуговуванні (всі дії можна виконувати самому, включаючи невеликий ремонт);
- тривалість експлуатації, надійність і якість виготовлення агрегатів.
Такі котли, як і всі інші, також мають свої недоліки: - відсутність автоматизованої системи подачі палива (завантажувати тверде паливо потрібно вручну);
- потрібно виділити місце на ділянці для зберігання палива;
- догляд за обладнанням вимагає достатньо часу і енергії;
- відсутність можливості точного регулювання температури води;
- паливо повинне подаватися в відсік ідеально сухим, тому може знадобитися його висушування;
- порівняно більш низька ефективність спалювання палива в порівнянні з іншими джерелами.
Котельня для твердопаливного котла
Твердопаливні котли все без винятку повинні перебувати в окремому, спеціально підготовленому для цього приміщенні. Котельня для твердопаливного котла має свої вимоги, які повинні реалізовуватися на етапі проектування і будівництва будівлі:
- відстань від котла до стіни має бути від 2 м;
- всі поверхні приміщення (стіни, стеля, підлога) повинні витримувати дію вогню. Щоб пожежа (в разі такого) не поширився на інші кімнати, всі перекриття повинні бути вогнестійкими і витримувати межа вогнестійкості не менше 0,75 год;
- висота стелі повинна складати 2,5 метра і вище;
- ширина дверей - не менше 80 см;
- в окремих випадках може знадобитися установка протипожежних дверей.
Розміщуючи твердопаливний котел в приміщенні, потрібно враховувати, що до нього повинен бути забезпечений вільний доступ для регулярного огляду всіх його складових і очищення від сажі і золи. Кращий варіант вибору приміщення - окреме нежитлове приміщення, яке має хорошу систему вентиляції і димар. Також в ньому має бути вікно і джерело свіжого повітря (наприклад, кватирка).
З топки періодично видаляють золу і шлак, заливають їх водою для мінімізації ймовірності повторного загоряння і виносять в спеціально виділений для цих відходів місце.
При роботі котла не слід робити роботу, в результаті якої в повітрі з'явиться багато пилу. Вона може потрапити на теплообмінник, відкластися там у великій кількості, що призведе до зменшення необхідного для нормальної роботи кількості повітря, більшого накопичення сажі і зниження ефективності котла.