Устройство твердотопливного котла (пиролизного, шахтного и прямого горения)
В конструкции любого котла на твёрдом топливе всегда присутствует два основных элемента — камера сгорания (топка) и теплообменник. В топке происходит сжигание топлива, а в теплообменнике осуществляется передача тепла на жидкий теплоноситель (воду) для системы отопления. Разогретая жидкость постоянно движется из котла по направлению к радиаторам и там охлаждается, отдавая тепло в отапливаемые помещения. Остывший теплоноситель по контуру системы отопления возвращается в котёл, где снова нагревается, и цикл повторяется.
Производители современных котлов активно совершенствуют конструкции своих изделий, постоянно повышая их КПД. На данный момент существует несколько основных разновидностей теплогенераторов на твёрдом топливе, которые имеют наиболее высокие показатели эффективности и надёжности.
- Классические
- Цилиндрические котлы длительного горения (КДГ) типа Стропувы
- Шахтные КДГ на основе котла Холмова
- Пиролизные
Конструкции в списке расположены в порядке увеличения КПД.
Классические котлы
Классический котёл хорошо подходит для отопления небольших по площади помещений. Он способен непрерывно работать на номинальной мощности от 3 до 5 часов на одной закладке топлива. Такой непродолжительный период работы связан с тем, что тепло генерируется практически полностью от прямого горения топлива. Этот способ получения тепловой энергии наиболее простой, но обладает относительно небольшой эффективностью.
Конструкция такого теплогенератора состоит из камеры загрузки (она же камера сгорания или топка), водяного и конвекционного теплообменника (в некоторых моделях). При этом в стенки котла вокруг наиболее горячих мест топки встроена так называемая водяная рубашка.
Она представляет собой совокупность каналов для движения воды внутри корпуса теплогенератора. Водяная рубашка выполняет роль основного теплообменника, снимая большую часть сгенерированного в топке тепла.
Более совершенные модели, такие как например КСГ от Термико, оснащены дополнительным источником тепла для теплоносителя (воды) — конвекционным теплообменником. Он представляет собой систему воздушных каналов, по которым движутся отработанные дымовые газы. Так как эти газы имеют высокую температуру, с них также можно получать тепло. Поэтому для дополнительного теплосъёма дымовые газы запускаются по более сложной траектории, где на пути их следования размещены каналы для воды. Таким образом жидкость нагревается не только от контакта с зонами сгорания топлива, но и от нагретых дымовых газов.
У классических конструкций есть два важных преимущества — их невысокая стоимость и полная энергонезависимость. Если ваш бюджет ограничен, а единственным доступным видом топлива являются дрова или уголь, то модель КСГ от Термико станет оптимальным решением в вашем случае.
То же касается и владельцев частных домов, дач или небольших загородных домиков, которые хотели бы организовать полностью автономную систему отопления. Управление температурным режимом осуществляется механическим способом. Для этого в устройстве предусмотрен специальный регулятор тяги.
Котлы длительного горения
Эта разновидность теплогенераторов специально спроектирована таким образом, чтобы максимально продлить работу устройства на одной закладке топлива. Такие котлы имеют большую камеру загрузки. При этом топливо горит только в ограниченной области, не распространяясь сразу на весь запас. Кроме того, в КДГ топливо частично сгорает, а частично разлагается вследствие пиролиза. Данный процесс приводит к образованию пиролизных газов, которые сжигаются при значительно более высоких температурах, чем исходное сырьё.
Существует две разновидности КДГ — цилиндрические модели (Стропува и аналоги) и шахтные котлы на основе конструкции Холмова. Первые ещё называют КДГ верхнего горения, а вторые — КДГ с горением нижнего слоя.
Стропува состоит из вертикально расположенного цилиндрического корпуса, в который сверху загружается большой объём топлива. После заполнения камеры загрузки поверх топлива устанавливается дисковидный распределитель воздуха с вертикальной телескопической трубой.
У цилиндрических теплогенераторов горит только верхний слой, который находится в непосредственном контакте с распределителем воздуха. Телескопическая труба и распределитель от постоянного контакта с высокой температурой регулярно выходят из строя и требуют замены. Кроме того, в связи с тем, что верхний слой постоянно горит, добавлять топливо в процессе работы котла нельзя. Поэтому непрерывная работа Стропувы исключена — приходится ждать, пока догорит первая закладка, которая под конец горит достаточно слабо. В результате некоторое время, до полноценного разгорания следующей партии топлива, система отопления будет недополучать тепло.
Более совершенной считается конструкция шахтного КДГ Термико. Устройство состоит из двух вертикальных шахт — камеры загрузки и второй шахты с теплообменником.
Топливо загружается в первую шахту, где в нижней её части начинается процесс горения. Теплогенератор спроектирован таким образом, что пламя не распространяется на всю закладку топлива, а концентрируется в небольшой области снизу. Это позволяет увеличить эффективность работы котла и повысить время его работы от одной закладки.
Кроме прямого горения, в нижней области первой камеры протекает также процесс теплового разложения (тления) топлива — пиролиз. При этом выделяются пиролизные газы, которые частично там же и сгорают, а частично проникают во вторую шахту. В нижней части второй камеры расположены специальные керамические катализаторы, здесь происходит дожигание пиролизных газов. Благодаря специальной системе вторичной подачи воздуха в шахтных КДГ Термико этот процесс протекает максимально эффективно.
Пиролизные котлы
Пиролизные или газогенераторные котлы вырабатывают тепло посредством сжигания пиролизных газов. Эти газы образуются в процессе теплового разложения топлива (тления).
Температура их горения достигает 1100 °С, что значительно выше средней температуры, при которой происходит прямое горение топлива. Таким образом, при одинаковом объёме исходного сырья пиролизный теплогенератор способен получить в 2-3 раза больше тепловой энергии, чем классический котёл прямого горения.
Конструктивно пиролизный котёл состоит из вертикальной камеры, разделённой на две части — верхнюю, где происходит образование пиролизных газов, и нижнюю, где эти газы сжигаются. За передачу тепла в систему отопления отвечает водяная рубашка и/или водотрубный теплообменник. В модели Термико Эко П дополнительно предусмотрен конвекционный теплообменник. Он позволяет получать тепло от разогретых дымовых газов. Такое решение не только повышает КПД теплогенератора, но и снижает температуру дымовых газов на выходе из устройства. Низкая температура газов на выходе из дымохода предотвращает образование в нём конденсата.
При использовании дров в большинстве случаев пиролизный теплогенератор для запуска и эффективной работы нуждается в очень сухой древесине (влажность до 20%).
Чтобы получить дрова такой влажности их нужно хранить под проветриваемым навесом от одного до полутора лет. Модель Термико Эко П является единственным исключением среди современных пиролизных котлов. Инженеры компании разработали и внедрили ряд конструктивных решений, благодаря которым теплогенератор Термико способен работать на дровах с показателем влажности до 40%.
Конструкция пиролизного котла Termico даёт возможность эксплуатировать его непрерывно, постоянно добавляя топливо в процессе работы устройства. Благодаря объёмной камере загрузки такой теплогенератор способен выдавать номинальную мощность в течение 10-12 часов на одной закладке топлива. Термико Эко П выходит в режим пиролиза уже через 10-20 минут с момента старта, что в 3-5 раз быстрее, чем у аналогов. КПД модели составляет 90%, благодаря чему на обогрев частного дома на один отопительный сезон требуется минимальное количество топлива.
Если вас интересует максимальная экономия средств на сырье для отопления дома или дачи, пиролизный котёл Термико ЭКО П будет лучшим решением.
Самым бюджетным твердотопливным теплогенератором с точки зрения единоразового вложения станет модель классического энергонезависимого котла КСГ от Термико. Если же вас интересует максимальная продолжительность работы системы отопления на одной закладке топлива, рекомендуем обратить внимание на шахтные КДГ Термико. При использовании дров такой котёл способен непрерывно проработать более суток без необходимости обновления камеры загрузки.
Твердотопливные котлы длительного горения, устройство, дровяной котел
Такие устройства, как твердотопливные котлы длительного горения, являются очень дешевым и выгодным вариантом отопления своего жилья, несмотря на то, что их функционирование довольно громоздкое. На сегодняшний день такие котлы производители стараются изготовить практичными и доступными для всех. Но также еще можно встретить и старые модели. Современный твердотопливный котел длительного горения – это эффективное и простое устройство, которое будет безопасно отапливать ваше жилье.
Твердотопливный котел длительного горения
- Исторические аспекты
- Твердотопливные котлы
- Выбираем твердотопливный котел
Исторические аспекты
Котлы на твердом топливе имели один важный недостаток в свое время – по мере того, как сгорало топливо, приходилось постоянно прибавлять его. Однако в недалеком 2000 году организация под названием Stropuva решила, что эта проблема может быть устранена. Эдмунтас Штропайтис, изобретатель, придумал такое устройство, как котел отопления длительного горения.
Принцип работы заключался в том, что в устройство воздух подается через специальную телескопическую трубку. Так, большой запас топлива твердого типа будет сгорать по мере необходимости – постепенным образом.
В качестве топлива использовались традиционные материалы – то есть, дрова, кокс, уголь. Это в довольно высокой степени упростило процесс отапливания помещений. А если из таких котлов сделан каскад, то он будет способен отопить очень большой помещение.
Твердотопливные котлы
Котлы отопления на твердом топливе могут быть разными. И основное разделение на виды – это устройство твердотопливного котла отопления, которое определяет метод сгорания. Так, в классических моделях и в большинстве котлов используется обычное сгорание. Однако заметим, что с развитием технологий этот процесс совершенствуется постоянно. Вследствие этого появляются самые разные новые изобретения.
Устройство твердотопливного котла
К таким изобретениям следует отнести и пиролизные котлы, в процессе пиролиза сгорают не только дровишки, но и древесный газ. Стоит отметить, что коэффициент полезного действия такого вида котлов существенно выше, да и при работе не появляется сажа, а зола – в минимальном количестве. Конечно, такие котлы будут стоить дороже, однако вся цена окупится за счет того, что высокий КПД.
Хорошим видом топлива является древесина. Помимо дров, можно применять отходы деревообрабатывающей промышленности.
Они размельчаются до очень мелкого состояния, прессуются в специальные гранулы, которые называют пеллетами.
Такие гранулы засыпают в бункер и подают в камеру сгорания при необходимости.
Такое топливо – прерогатива пеллетных котлов. Заметим, что топливо может также использоваться отдельно или в сочетаниях. В таком случае нужно будет приобрести универсальный или комбинированный котел, который может работать на любом твердом топливе. Помимо названных видов, твердотопливные котлы могут быть зависимы от электрической энергии или независимы.
Пеллетный котел
Отдельную категорию составляют промышленные твердотопливные котлы отопления длительного горения. Если рассматривать классический вариант, то это довольно громоздкое оборудование, а для того чтобы его установить, потребуется отдельное помещение. К месту расположения котла предъявляются жесткие требования, чтобы использование и работа котла в дальнейшем были безопасными.
Многие организации в течение десятилетий успешно используют промышленные котлы на твердом топливе – ведь эти приборы являются недорогими и простыми в эксплуатации.
Также твердотопливные котлы различаются и по следующим типам:
- С ручной загрузкой;
- С механической подачей топлива;
- С подвижными колосниками;
- С предтопками.
Если рассматривать вопрос топлива, то для промышленного оборудования обычно применяется уголь. Хотя это обусловлено тем, что большинство промышленных моделей рассчитаны именно на уголь в качестве энергоносителя. Современные модели имеют высокий уровень автоматизации и отличные экологические свойства.
Котел с механической подачей топлива | Котел с ручной загрузкой |
Выбираем твердотопливный котел
Если вы собираетесь установить дровяной котел отопления длительного горения – это станет отличной альтернативой традиционному газовому отоплению. Ведь такая система является удобной в работе, эффективной в плане теплоотдачи. Стоит заметить, что если нет электрической энергии, такой котел все равно не оставит помещения в холоде.
Если твердотопливный котел будет на дровах, то лучше выбрать нижнее сгорание. Такой вариант является более оптимальным, так как коэффициент полезного действия его будет выше, нежели у котлов с верхним сгоранием для угля.
В котле с нижним сгоранием есть две или три камеры сгорания, поэтому можно дожигать частички топлива. Так, в результате выбрасывание вредных веществ в окружающую среду будет меньше, расход топлива снизится.
Котел длительного горения имеет несколько камер горения
Стоит отметить, что если перед вами – котел с верхним сгоранием, то недожженные частицы будут попадать в дымоход вместе с дымом. Помимо этого, достоинством котлов с нижним сжиганием является еще и то, что можно управлять процессом сгорания – регулированием продуктивности дозирования количества воздуха, который будет попадать в топку. Для этой цели будет использоваться вентилятор с системой управления, или же специальный регулятор.
Твердотопливные котлы отопления длительного горения могут быть изготовлены как чугунными, так и стальными.
Чугунные котлы являются более устойчивыми к коррозии. Стоит заметить, что такое свойство очень важно, ведь на стенках камеры горения будет появляться конденсат, а потом он исчезнет – когда температура носителя тепла будет выше точки росы.
Чугунный котел длительного горения | Металлический котел длительного горения |
Конденсат при сгорании такого топлива, как уголь, — это достаточно агрессивная среда. Именно поэтому стальной котел будет подвержен губительному воздействию коррозионных процессов раньше. Помимо этого, теплообменник из стали быстрее прогорает, ведь чугун имеет высокий уровень стойкости к огню. Но в то же время, чугун сам по себе хрупкий. Он может повредиться при случайном, но сильном ударе.
Чугунные дровяные котлы отопления длительного горения состоят из секций. Это дает возможность транспортировать котел в разобранном виде, а уже на месте – собрать.
К тому же, если целостность какой-то секции нарушается, то ее можно заменить. Стальной же котел поставляется уже в готовом виде, так как он сварен из листов.
Отметим, что прямо перед покупкой котла стоит определиться в его назначении – это будет основное отопление или же дополнительное. И если вы будете использовать его как дополнение – то можно не покупать дорогую модель. А для постоянного пользования модель должна быть, в первую очередь, — качественной.
Горелки на твердом топливе
Промышленная дровяная горелка с топкой HURST «чистого сгорания». Доступны модульные комплекты производительностью от 5 млн БТЕ/ч до 250 млн БТЕ/ч с диапазоном рабочих температур от 200°F до 2000°F. Эти проверенные системы горелок на твердом топливе являются ведущим выбором в сушильных камерах для пиломатериалов, котлах, масляных нагревателях, барабанных сушилках, печах для обжига кирпича и т.
Наши системы Hurst «STAG» являются кульминацией нашего опыта и знаний в области обработки материалов, сжигания твердого топлива и интеграции систем управления, которые предлагают качественное решение для большинства применений воздушного отопления. Мы предоставляем нашим клиентам возможность экономично и эффективно удовлетворить свои потребности в нагреве воздуха, используя легкодоступные отходы в качестве источника топлива вместо дорогих традиционных источников. Hurst обеспечивает качество и производительность, которые ожидают наши клиенты, в индивидуально разработанном решении, позволяющем снизить эксплуатационные расходы и максимально увеличить производительность.
Установка Hurst STAG может использоваться с производительностью от 5 до 250 млн БТЕ/ч в диапазоне рабочих температур от 200°F до 2000°F. Эти системы часто используются в сушильных камерах для пиломатериалов, котлах, масляных нагревателях, вращающихся сушилках, кирпичных печах и т.д.
Роторные сушилки • Сушилки для песка • ЗерносушилкиПечи для обжига древесины • Печи для обжига цемента • Печи для обжига кирпича
Конструкция с возвратно-поступательной решеткой — Полное сжигание с автоматической системой мокрого удаления золы без пыли.
Модульная конструкция в корпусе для недорогой установки по проекту.
Twin Unit — Сушилка для пиломатериалов на лесопилке Southern Pine
- полностью автоматизированная система
- Превосходный огнеупорный материал
- Автоматическая система удаления золы (мокрые и сухие системы)
- Охотники за просеиванием золы
- Уникальная стена/громка.
Разрушает внутреннюю утечку топлива - . система мокрого золоудаления.
- Модульная конструкция Комплектная конструкция для недорогой установки по проекту.
Разрушает внутреннюю утечку топлива Бойлер BIO-MASSter и интегрированная система контроля/мониторинга горения HURST BIO-MASSter — одна из самых передовых систем для контроля сжигания биомассы и работы котла. Наш опыт в сочетании с нашим стремлением к совершенствованию позволил нам разработать котел на биомассе и систему управления, непревзойденную в отрасли биомассы. Система полностью автоматизирована и обеспечивает максимальный контроль и гибкость для удовлетворения требований различных видов топлива из биомассы. Кроме того, наша линейка продуктов включает в себя топки с плоской решеткой, с нижней подачей и с подвижной решеткой, чтобы удовлетворить любые требования к сжиганию биомассы.
Биомасса и биотопливо обеспечивают чистую и возобновляемую энергию.
Многие экологически мыслящие компании используют биотопливо для:
- управления своим воздействием на окружающую среду
- сокращения выбросов парниковых газов
- сокращения затрат на энергию
- получения дохода за счет продажи углеродных кредитов
- достижения энергетической независимости
- Сократите или устраните затраты на утилизацию отходов, используя их в качестве топлива
Hurst Boiler является лидером в разработке котельных технологий, а также экологически безопасных решений для возобновляемых источников энергии.
Предлагая интеграцию и масштабируемость, новые высокоэффективные интегрированные системы управления от Hurst Boiler для мониторинга и связи в котельных обеспечивают расширенные возможности диспетчерского управления котлами для всех новых и устаревших продуктов Hurst.
BIOMASSTER
Работа котлов на твердом топливе всегда была сложной задачей. С такими переменными, как процентное содержание влаги в топливе и различные значения BTU, достижение постоянного и чистого сжигания твердого топлива иногда может быть обременительным.
Система Biomasster разработана как комплексная система мониторинга и автоматизированного управления, обеспечивающая интуитивно понятное управление котлом, подачей топлива и работой периферийного оборудования. Через HMI (человеко-машинный интерфейс) оператору предоставляется «приборная панель» для просмотра всех двигателей, устройств и процессов, что упрощает управление котлом. С точки зрения основного оператора все точки системы видны и
Все клиенты Hurst, работающие на твердом топливе, могут перейти на эту новую технологию Система Biomasster легко адаптируется к любой существующей твердотопливной котловой системе Hurst
Представьте себе легкость и меньшую стоимость эксплуатации, когда эта система работает на вас.
Новые предельные значения выбросов для твердотопливного отопительного оборудования вступают в силу в мае 2020 г.
Дровяная печь представляет собой отопительный прибор, способный сжигать древесное топливо и топливо из древесной биомассы, например кирпичи из опилок.
Как правило, устройство состоит из твердой металлической закрытой топки из чугуна или стали, часто облицованной огнеупорным кирпичом, а также одного или нескольких регуляторов воздуха, которые могут управляться вручную или автоматически. Первая дровяная печь была запатентована в Страсбурге в 1557 году, за два века до промышленной революции. Несмотря на то, что они были сделаны из относительно распространенного и недорогого железа, такие печи были предметами потребления высокого класса и лишь постепенно распространялись со временем.
Как США работают над защитой окружающей среды
В современном мире выбросы, связанные с работающими на дровах приборами, подпадают под действие «Закона о чистом воздухе» — федерального закона, принятого в 1963 году для борьбы с загрязнением воздуха на национальном уровне. . Закон о чистом воздухе требует, чтобы Агентство по охране окружающей среды (EPA) установило ограничения на загрязнение воздуха, создаваемое дровяными приборами, поскольку это может поставить под угрозу здоровье и благополучие населения.
Закон также требует, чтобы EPA пересматривало стандарты каждые восемь лет.
В 1988 году Закон США о чистом воздухе требовал, чтобы дровяные печи были сертифицированы Агентством по охране окружающей среды. Эти устройства должны соответствовать стандарту выбросов не более 7,5 граммов в час для некаталитических дровяных печей и 4,1 грамма в час для каталитических дровяных печей. В штате Вашингтон действуют более строгие требования: максимум 4,5 грамма в час. Тем не менее, EPA не имеет обязательных пределов выбросов для печей на пеллетах, внутренних или наружных дровяных котлов, каменных печей или некоторых типов дровяных печей, которые не подпадают под действие правил EPA.
Новые обновления от EPA
15 мая 2015 года EPA изменило предельные значения выбросов и потребовало, чтобы дровяные печи, печи на пеллетах, дровяные печи, печи с принудительной подачей воздуха и водяные нагреватели соответствовали стандартам выбросов. не более 4,5 граммов в час.
Это был первый шаг к созданию стандарта производительности нового источника (NSPS), разработанного EPA в сотрудничестве с промышленностью. Второй этап процесса, который вступит в силу 15 мая 2020 г., требует, чтобы пеллетные печи, дровяные вставки, печи с принудительной подачей воздуха, водяные обогреватели и дровяные печи соответствовали более строгим ограничениям, как показано ниже:
Продукт | Стандарт |
Печи на дровах и пеллетах, испытанные с дровами для кроватки | 2,0 грамма в час |
Печи на дровах и пеллетах, испытанные на дровах | 2,5 грамма в час |
Печи с принудительной вентиляцией | 0,15 фунт/мм/британская тепловая единица |
Водяные нагреватели | 0,10 фунт/мм/британская тепловая единица |
Продукты, которые не соответствуют этим ограничениям, не могут производиться или продаваться после 15 мая 2020 г.