Твердотопливные котлы

Твердотопливный котел - отопительное устройство, выполненное из стали или чугуна, которое выделяет тепловую энергию в процессе горения твердого топлива.

Отличие твердотопливного котла от газового или электрического - тип используемого топлива. В твердотопливных котлах используют торф, дрова, уголь, кокс или топливные гранулы (пеллеты), в некоторых моделях предусмотрено также сжигание отходов деревообработки и сельскохозяйственного производства (опилок, щепы, подсолнечной лузги), что позволяет заодно решить проблему утилизации таких отходов.

Современные котлы снабжаются электронными системами управления, хотя более дешевые кострукции котлов управляются "вручную", что делает их более энергонезависимыми и надежными. Котлам требуется своевременная чистка от сажи и накипи. Накипь значительно уменьшает передачу тепла от стенки котла к воде, из-за чего происходит перегрев металла и в дальнейшем его повреждение. Сажа так же препятствует полноценному теплообмену между продуктами горения и трубами котла, в следствие чего снижается температура воды (пара) в котле.

Многие современные твердотопливные котлы имеют достаточно высокий уровень безопасности, автоматизации и КПД. Колебания тепла при использовании таких котлов составляет не более 5о С.

 

Виды твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы условно можно классифицировать по нескольким признакам.

По типу используемого топлива:

  • дрова — основным топливом для данных котлов являются сухие (до 20 % влажности) дрова;
  • уголь — основным топливом для данных котлов является ископаемый уголь;
  • пеллеты или брикеты — для данных котлов в качестве топлива используются топливные гранулы (пеллеты) или топливные брикеты;
  • смешанное топливо — в данных котлах допускается использование различных типов топлива.

По способу сгорания топлива:

  • котлы с естественной тягой (классические) — в данных моделях процесс сгорания топлива контролируется термостатическим тяговым регулятором без дополнительной подачи воздуха;
  • котлы с дополнительной тягой — в отличии от котлов с естественной тягой данный вид оснащен вентилятором, который дополнительно подает воздух в топку, а мощность вентилятора регулируется в зависимости от сжигаемого топлива и дымовой тяги;
  • пиролизные котлы — это котлы с более сложным механизмом горения, который заключается в том, что дрова в первичной камере сгорают в низкокислородной среде и при этом выделяется горючий газ, который воспламеняется во вторичной камере;
  • котлы длительного горения — в данных котлах процесс горения происходит сверху вниз, за счет чего на одной закладки топлива достигается более длительный и равномерный прогрев теплоносителя.

Подробнее о последних двух типах котлов:

В основе работы газогенераторного (пиролизного) котла - принцип пиролизного горения (сухой возгонки) топлива. Суть метода заключается в следующем: под действием высокой температуры (270-800 °С) и в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую составляющую (так называемый пиролизный газ) и твердый остаток (древесный уголь). Именно этим обусловлены конструктивные особенности пиролизных котлов: они имеют не одну камеру сгорания, а две - нижнюю и верхнюю. В первой вначале происходит обычное горение топлива (в таком режиме котел разжигается), а после перехода в режим длительного горения (для этого надо вручную прикрыть заслонки на пути подачи воздуха и отвода дымовых газов) - пиролиз и сжигание древесного угля. За счет выделяемого при этом тепла не только нагревается теплоноситель, но и подогревается поступающий в верхнюю камеру воздух (его принято называть вторичным), необходимый для горения пиролизного газа. Последний поступает в камеру сгорания через особую форсунку и образует светло-желтое или почти белое пламя. Его горением можно автоматически управлять, как и сжиганием природного газа или жидкого топлива. Но главное, при горении пиролизного газа выделяется значительно больше тепла, чем при сжигании дров.

Заявленная и реальная длительность горения

Выбирая твердотопливный котел, потребитель в первую очередь обращает внимание на заявленную производителем длительность горения одной полной закладки топлива. Величина эта, безусловно, важна, однако к цифрам, указываемым изготовителем, следует относиться с осторожностью. Например, в котлах верхнего горения, согласно лабораторным испытаниям, полная закладка в минимальном режиме прогорает за 31,5 ч, а в максимальном - за 6,1 ч. Причем производитель честно предупреждает, что это ориентировочные данные, так как продолжительность горения одной закладки топлива зависит от его качества, наружной и внутренней температуры, теплосберегающей способности здания и др. Так, дрова, влажность которых превышает 30 %, горят нестабильно и не обеспечивают должную температуру теплоносителя. Аналогичное явление возможно и при недостаточной тяге, даже если дрова сухие.

Кроме вышеописанного, есть еще один параметр, на который следует обращать внимание при выборе котла:

Стальные и чугунные теплообменники

Твердотопливные котлы могут быть оснащены стальными и чугунными теплообменниками. Каждый тип этих устройств имеет свои достоинства и недостатки. Теплообменники из чугуна устойчивее к коррозии, чем стальные (чугун и сам по себе менее подвержен коррозии, да к тому же чугунный теплообменник имеет большую толщину). Чугун обладает более высокой теплоемкостью, поэтому теплообменник из него долго нагревается, зато медленно остывает. Но поскольку чугун - материал более хрупкий, чем сталь, при эксплуатации чугунных теплообменников возникает проблема так называемого температурного шока (термоудара), из-за которого секции устройства могут растрескаться. Причина этого - значительная разница температур воды в подающей линии и "обратки" (производители не зря указывают в паспорте прибора минимальную температуру в обратной магистрали). Некоторые фирмы применяют конструкторские решения, позволяющие избежать опасных для чугуна перепадов температуры внутри теплообменника. Стальные теплообменники более легкие и ударопрочные, что немаловажно при перевозке, погрузке и выгрузке (в чугуне при этом могут возникать микротрещины). Кроме того, такие устройства из стали менее чувствительны к перепадам температуры. Наконец, немаловажно, что котлы со стальными теплообменниками дешевле. Однако, эти аппараты подвержены коррозии, вызываемой конденсатом, образующимся при понижении температуры теплообменника ниже точки росы. Срок службы стального теплообменника зависит от качества стали, ее толщины и условий эксплуатации.

 

Итак, резюмируем:

Преимущества твердотопливных котлов

  • доступность;
  • использование нескольких различных типов топлива;
  • невысокая стоимость топлива;
  • автономность (для некоторых моделей не требуется подключение к электрической сети и других коммуникаций);
  • пиролизные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия и большое время работы на одной загрузке.

Недостатки твердотопливных котлов

  • непродолжительное время работы на одной загрузке (порядка 2-4 часов для классических котлов);
  • необходимость постоянного обслуживания, чистки зольного ящика от продуктов сгорания;
  • загрузка топлива в ручном режиме;
  • инерционность процесса сгорания;
  • необходимость предварительной доставки и подготовка твердого топлива перед загрузкой в камеру сгорания.

 

Надеемся, что наша статья помогла вам сделать разумный выбор и обеспечить себя и свою семью дешевым теплом.