Устройство котла на твердом топливе длительного горения – Схема твердотопливного котла длительного горения

remoo.ru

Виды и устройство твердотопливных котлов длительного горения

Для хозяина частного дома, владельца загородной жилой недвижимости особенно актуальным в отопительный сезон становится обслуживание автономной системы отопления. Когда в доме стоит газовый котел особых вопросов работа отопления не вызывает. Газ подается по магистрали постоянно и остается только настроить соответствующим образом автоматику, контролирующую температурный режим в доме. Сложнее дело обстоит для той категории граждан, кто использует для отопления в домашних условиях твердотопливный котел. Данный вид нагревательного оборудования хоть и обеспечивает некоторую независимость от централизованного энергоснабжения, однако требует к себе больше внимания.

Обитателям дома приходится самостоятельно контролировать работу агрегата, принимать непосредственное физическое участие в процессе. Это не всегда удобно и возможно. Кардинально решить проблему позволят отопительные твердотопливные котлы длительного горения, которые сегодня выпускаются многими компаниями, специализирующиеся на котельном оборудовании. Рассмотрим, что собой представляет подобный котел длительного горения, каковые его конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Предпосылки появления котельного оборудования данного вида

Традиционные твердотопливные котлы работают на топливе, которое загружается в камеру сгорания. Это может быть уголь, дрова, торфяные брикеты, пеллеты и другие виды органического топлива. От того насколько часто приходится загружать топливо в камеру сгорания зависит домашний комфорт и уют. В среднем для твердотопливного аппарата, выполненного по классической схеме, для нормального режима работы требуется 2-8 загрузок в сутки. Отлаженная система автоматики берет на себя все основные функции. То как работает само нагревательное устройство, как расходуется топливо, зависит уже от модели и от человека.

Для справки: время, потраченное на нормальную загрузку топливом твердотопливного аппарата в обычном варианте, составляет 3-5 минут. Время горения одной загрузки составляет в среднем 2-4 часа. На подготовку топки к загрузке новой партии дров или угля (уборка золы, зачистка топочной камеры от крупных фрагментов топлива) уходит еще 5-10 минут. Итого: для очередной растопки котла требуется не менее 20 минут. У вас есть ночью это время? Вы можете найти 20 минут своего времени, если вы только пришли в дом после долгого отсутствия?

Работающий котел на твердом топливе этого вида в состоянии длительное время выдавать необходимое для обогрева тепло, значительно увеличивая продолжительность времени между загрузками. Уже одно название этого агрегата говорит о том, что оборудование способно работать бесперебойно длительное время. Принципиальное отличие данного вида отопительных приборов от традиционных моделей твердотопливных котлов заключается в способе горения.

Не всегда есть возможность подбрасывать в очередной раз дрова или уголь в топку. Подобная процедура вызывает дискомфорт, особенно ночью, когда температура за окном стремительно опускается. Загруженное топливо может прогореть во время отсутствия хозяев, что приведет неизбежно к остыванию теплоносителя в контуре.

Попытки оптимизировать способ загрузки дров или угля даже в самый лучший котел за счет автоматической подачи, решают проблему частично. Обустраивать рядом с топливным агрегатом прибор механической подачи угля, значит на ограниченной площади дополнительное место. Шум постоянно работающего ротора или шнека малоприятен. Требовалось найти принципиальное решение проблемы. На фото показан обычный котел, работающий на твердом топливе, оснащенный бункером для автоматической подачи угля.

Одним словом, у людей есть масса причин на то, что бы ставить у себя дома твердотопливные котлы длительного горения. Такая техника сводит к минимуму человеческий фактор, от которого во многом зависит эффективность отопительной системы. Отопительная техника, работающая по данному принципу, появилась чуть более 10-15 лет назад. Тогда только стали появляться первые образцы аппаратов. Многие пытались у себя дома самостоятельно соорудить твердотопливный котел длительного горения своими руками. Главное понять принцип действия отопительного оборудования данного вида.

Котел на твердом топливе длительного горения – принцип действия

С появлением на рынке котельного оборудования нагревательных приборов длительного горения, ситуация с организацией и установкой системы домашнего отопления значительно упростилась. Теперь можно ставить для отопления мощные нагревательные установки, не требующие постоянной загрузки топливом. Котлы длительного горения, сделанные своими руками, не всегда способны полностью удовлетворить потребности обитателей дома.

Глядя на чертежи первых моделей, видно насколько сегодня конструкция агрегатов изменилась. Для примера приводится чертеж типичной нагревательной установки пиролизного типа.

В современных агрегатах используется два способа горения:

• Первый, за счет пиролиза;
• Второй, за счет верхнего способа горения топливного материала.

Процесс пиролиза – связанный с генерацией тепловой энергии, выделяемой в процессе горения угля, дров и других топливных материалов. Основная работа котла заключается в горении древесного газа, генерируемого из тлеющего топлива.

Во втором случае речь идет о верхнем способе горения. Топливо выгорает не снизу вверху, как принято считать, а наоборот, сверху вниз. За счет этого процесса достигается полное выгорание топливного материала, заложенного в топку. Количество выделяемого в результате горения тепла на порядок больше, чем у аппаратов нижнего горения.

Какие виды твердотопливных аппаратов длительного горения существуют

На сегодняшний день в обиходе особую популярность приобрели два вида подобной техники:

• котлы твердотопливные, работающий пиролизным способ;
• агрегаты, рассчитанные на верхний способ загрузки.

Твердотопливные котлы, работающие на основе пиролиза

Рассмотрим первый, самый распространенный и наиболее эффективный вид — пиролизные котлы. Если говорить об этом типе твердотопливного котла, то он представляет собой узкоспециализированный нагревательный прибор. Агрегат представляет собой типичное нагревательное устройство на дровах длительного горения.

Важно! Для работы данного оборудования необходимо использовать только сухие дрова пеллеты, влажность которых не превышает 20%. В противном случае процесс пиролиза не начнется, котел утратит свои основные преимущества и эффективность.

Отличает данные нагревательные приборы конструктивная особенность. Здесь мы имеем дело с двумя камерами сгорания. В первую топку закладываются дрова, где при ограниченном поступлении воздуха начинается процесс тления топливного материала. Далее, из тлеющей древесины происходит интенсивное выделение пиролизного (древесного) газа, который поступает уже во вторую топку. Здесь, при повышенном содержании кислорода нагретый воздух начинает взаимодействовать с древесным газом. Благодаря принципу действия агрегаты, работающие за счет пиролиза, принято называть газогенераторные нагревательные приборы.

Начинается интенсивное горение газообразной смеси, выделяя при этом огромное количество тепловой энергии. Весь процесс протекает достаточно долго. Результатом работы котла становится практически пустая топка. Все, включая мельчайшие частицы золы, горючие летучие соединения, успевают сгореть в топочной камере. За счет такого способа горения пиролизные котлы на твердом топливе длительного горения обладают одним из самых высоких КПД (85%), среди всего модельного ряда твердотопливной отопительной техники.

Основная особенность данного типа котельного оборудования — возможность использовать для системы отопления не только получаемое тепло, но и нагретый пиролизный газ. Дровяной котел может работать, как с водяным отоплением, так и с воздушным.

На заметку: пиролизные устройства имеют две топки. Горение в верхней камере достигается за счет нагнетания дополнительного объема воздуха, поэтому тяга в данном случае является только принудительной.

• топливо выгорает полностью;
• значительные по времени промежутки между закладками топливного материала;
• техническая возможность регулировки температуры котловой воды;
• техническая возможность сжигания крупных фрагментов древесины.

Чертежи внутреннего устройства пиролизных котлов позволяют точно представить не только конструкцию самого агрегата, но и вникнуть в принцип работы.

На фото представлен фрагмент работы верхней топки аппарата, где и происходит пиролиз.

К недостаткам данного вида отопительной техники следует отнестись риторически. Основной аргумент противников пиролизных котлов — высокая стоимость оборудования. В сравнении с традиционными приборами, такие модели стоят на треть дороже.

В отличие от обычных твердотопливных приборов, пиролизный котел отопления энергозависим. Принудительный наддув обеспечивается за счет установки дополнительного вентилятора.

Памятка: оборудование пиролизного типа необходимо загружать топливом полностью. В противном случае агрегат будет работать не на полную мощность. Горение будет не одинаковым и не стабильным.

Самый эффективный считается нагревательный агрегат, рассчитанный на обслуживание двух контуров. В данном случае вы получаете автономное отопление и полностью независимую систему горячего водоснабжения. Теплообменник для горячей воды делается из жаропрочной стали или из чугуна, имеющий форму змеевика.

Котлы твердотопливные верхнего сжигания

Вторым типом нагревательной техники подобного рода является котел на твердом топливе длительного горения с верхней загрузкой. В отличие от пиролизных котлов – этот вид отопительного оборудования используется уже не одно столетие. Главное отличие от традиционных твердотопливных котлов, принцип загрузки топлива и основная работа агрегата. Основной эффект достигается за счет сгорания топливного материала с верху вниз. Другими словами:

Топливо начинает гореть именно там, где присутствует кислород. Таким образом, сгорает слой за слоем, начиная с самого верхнего. Одной загрузки хватает на 12-24 часа работы котла. Котел в процессе своей работы полностью выжигает порцию топлива, ожидая очередной загрузки. За счет полноты горения достигается максимальная теплоотдача топлива. КПД некоторых моделей составляет порядка 80%.

Внимание! Что бы избежать закипания котловой воды в теплообменнике, первая закладка дров должна быть небольшой. Ориентировочно топка заполняется на ½ от своего объема. После розжига, спустя 15-20 минут добавляет остатки необходимого объема топливного материала.

Существенным недостатком аппаратов отопления длительного горения является их высокая инертность. Котел теряет свою мощность в момент загрузки очередной партии топлива. Сравнивая с котлами нижнего горения, агрегаты с верхней загрузкой обладают меньшей теплоотдачей. Чертеж-схема показывает внутреннее строение устройства и принцип действия.

Заключение

В завершении анализа характеристик вашему вниманию предлагается видео, на котором показаны твердотопливные котлы длительного горения. Ролик наглядно демонстрирует принцип действия отопительной техники данного вида. Если пиролизные агрегаты представляют собой новое техническое решение, совершенно иной вид нагревательной техники, то аппараты с верхней загрузкой являются устройствами длительного горения в прямом смысле.

Модель, которая представляет наибольший интерес, в плане цены, качества и эффективности – это твердотопливный котел верхнего горения, сверхдлительный, удобный и практичный отопительный прибор.

Так к примеру: твердотопливный агрегат с верхней загрузкой может переварить 50 кг. топлива при единичной разгрузке в течение 31 часа. Котел работал в режиме номинальной нагрузки, давая мощность в 8-10 кВт.

Добиться такого показателя удалось за счет существенных конструктивных особенностей. Топка аппарата имеет цилиндрическую форму. Воздушная масса поступает в камеру сгорания сверху, равномерно распределяясь по всему верхнему слою топливной закладки. Следует отметить один технический нюанс: распределитель воздуха опирается на слой топлива. По мере сгорания слоя, распределитель опускается, достигая следующего слоя топлива.

Там где воздух соприкасается с топливным материалом, горение сопровождается частичным окислением углерода. Продукты горения поступают в верхнюю часть топки, после чего улетучиваются через дымоход наружу.

Главной конструктивной особенностью для данного отопительного оборудования является то, что теплообменником является весь корпус нагревательного агрегата. Котловая вода циркулирует сверху вниз.

Оба типа котлов на твердом топливе являются котлами пиролизного типа, в разных модификациях.

Длительность работы определяется размеров топки, куда помещается топливный ресурс. Котлы этих модификаций имеют высокий КПД, эффективны в плане расхода топлива. Сложная автоматика практически отсутствует, сама конструкция приборов стабильна. Свой выбор вы можете делать самостоятельно, учитывая собственные бытовые потребности. Котлы подобного типа идеально подходят для тех, кто предпочитает больше наслаждаться теплом и уютом, чем заниматься физической работой, загружая дрова в топку обычного нагревательного прибора автономного отопления.

znatoktepla.ru

Котлы длительного горения на твердом топливе

Проблема отопления собственного жилья – одна из самых сложных задач, которую приходится решать хозяину дома. Игнорировать этот вопрос не получится – проживать в неотапливаемом здании практически половину года будет невозможно, а резкие температурные перепады быстро состарят всю внутреннюю отделку и сократят срок службы всего строения.

Котлы длительного горения на твердом топливе

Оптимальным решением вопроса видится создание внутридомовой системы водяного отопления, с циркуляцией теплоносителя по трубам и радиаторам, установленным в помещениях в нужном количестве. Значит, основная проблема – выбор теплового генератора, попросту — котла, который будет преобразовывать внешний источник энергии в нагрев. А в этом вопросе, исходя из особенностей климата на подавляющей части территории России, степени доступности, в том числе – ценовой, тех или иных энергоресурсов, все большую популярность завоевывают котлы длительного горения на твердом топливе.

Содержание статьи

Чем хороши котлы длительного горения

На сегодняшний день самым удобным вариантом традиционно считается установка газового котла. Однако, далеко не во всех населенных пунктах, а тем более – загородных дачных поселках проложены газоснабжающие сети. Кроме того, подвод индивидуальной линии от магистрали, при ее наличии – это очень серьезные затраты.

Газовые котлы удобны и экономичны, но далеко не всегда есть возможность их установить

Если прибавить к этому неизбежные процедуры согласования, составление проекта с соблюдением всех требований контролирующих инстанций, то подобный способ отопления может отпугнуть хозяев дома, особенно в условиях, когда ему есть достойная альтернатива.

Казалось бы, очень приемлемый вариант – использование электроэнергии. Электрических котлов выпускается немало, они отличаются высоким КПД, лёгкостью регулировки, насыщенностью системами контроля и автоматического управления системой отопления. Но все эти весьма значимые преимущества легко разбиваются об основной «подводный камень» — стоимость киловатта электроэнергии. Среднестатистическая семья попросту разорится только на одном отоплении своего дома.

Электрические котлы компактны и удобны в регулировке, но не отличаются экономичностью

Кроме того, не секрет, что в удаленных от крупных центров поселках перепады в электросети, увы, не являются редкостью. Ставить себя в полную зависимость от стабильности работы электросетей, наверное, не лучший вариант.

На фоне развития современных энергетических технологий постепенно «ушел в тень» традиционный для российских просторов способ обогрева своего жилья с помощью обычных дров. А ведь это – возобновляемый источник энергии, и с недостатком подобного топлива на огромных территориях страны попросту нет.  В ход идут и самостоятельно заготавливаемые дрова, и приобретенные, и отходы предприятий деревообработки, и старый сухостой, который все равно нуждается в регулярной очистке. Одним словом, древесина была и остается самым, наверное, доступным видом топлива в лесистых районах страны.

Дрова в качестве основного топлива рано списывать со счетов

Конечно, от отопления дровами никогда не отказывались полностью, и печки в домах старой постройки хозяева заботливо ремонтировали и использовали по назначению. Но вот в новых зданиях установка каменной печи или камина производится, скорее, как дань моде, а не в целях полного перехода на твердое топливо.

Однако, печь  печью — она достаточно долго держит тепло за счет толстых кирпичных стенок и продуманной системы каналов для выхода продуктов сгорания дров. Ее можно протопить и раз в сутки, чтобы обеспечить в помещении приемлемый для проживания микроклимат. Но как быть с водяными контурами отопления? Если просто постоянно поддерживать огонь в топке котла, как в обычной дровяной печи, то это будет разорительно с точки зрения расхода топлива, да и крайне утомительно – каждые 2 —3 часа, а то и чаще, подкладывать новую порцию дров. Однако, выход был найден – это воплотилось в создании современных котлов длительного горения.

Особая конструкция отопительного прибора, основанная на применяемых во время его работы физико-химических свойствах твердого топлива, позволяет производить загрузку дров не чаще, чем один раз в 12 – 15 часов, а в некоторых моделях этот срок еще больше, и иногда составляет даже несколько суток.

Достоинства подобных котлов еще и в том, что многие из них могут использовать в качестве топлива, помимо дров, и другие его виды. Это могут быть, например, спрессованные брикеты из древесных отходов — пеллеты, которые можно приобрести в магазине, а в ряде случаев – даже изготовить самостоятельно.

Пеллеты — гранулированное топливо для котлов длительного горения

Применяют для твердотопливных котлов каменный уголь или торф. В последнее время стали пользоваться популярностью так называемые «евродрова».

Продукт переработки отходов древесины — брикеты или «евродрова»

Это также продукт переработки отходов деревообрабатывающей промышленности, обладающий высокой энергоемкостью и очень удобный в использовании.

Принципы работы котлов длительного горения

Принцип работы обычной печи на твердом топливе известен, наверное, каждому. В топочную камеру закладываются дрова (уголь, брикеты), а из расположенной ниже поддувальной камеры идет поток воздуха, содержащий кислород, необходимый для процесса горения. Интенсивность горения ограничивается только лишь объемом поступающего воздуха и площадью внешней поверхности топливной закладки.

При обычном сжигании дров не используется в полном объеме заложенный в них энергетический потенциал

По сути, это обычный костер, только заключенный в каменные или металлические стены, и требующий постоянного пополнения запаса топлива. При этом продукты сгорания практически напрямую отводятся в дымоходную систему, лабиринты и повороты которой только лишь улучшают теплоотдачу на элементы конструкции и, в определенной стене приводят к повышению КПД, но никак не могут повысить общую энергетическую отдачу от конкретного вида топлива. Процесс термического разложения древесины проходит очень интенсивно, скоротечно, оставляя достаточно много отходов и выбрасывая в атмосферу неиспользованные возможности.

А эти возможности заключаются в особых свойствах древесины, которые обусловлены ее биохимическим составом. В процессе нагрева этот материал не просто окисляется до состояния угля с выделением обычного углекислого (СО2) и угарного газа (СО). Высокотемпературное воздействие всегда приводит к синтезу летучих углеводородных соединений со сложной химической формулой, а они  сами по себе являются отличным газообразным топливом, которое в обычных печах попросту выбрасывается в атмосферу.

Горение дров с ограниченным поступлением кислорода приводит к образованию пиролизных газов, являющихся отличным топливом

Процесс термического разложения древесины называют пиролизом, соответственно, выделяемые при этом горячие газообразные составляющие – пиролизным газом. Характерно, что температура его сгорания, а значит – и теплоотдача, несопоставимо выше, чем получаемые при обычном горении дерева. При этом процессы окисления древесины настолько глубокие, что после них практически не остаётся отходов в виде золы, а в атмосферу после сгорания газообразной составляющей выбрасываются в основном водяной пар и углекислый газ.

Значит, с точки зрения технологии наиболее рационального использования древесного топлива целесообразно минимизировать процесс открытого горения, добиться максимального выделения пиролизного газа, который и будет при сжигании, по сути, являться основным источником тепловой энергии. Именно эти принципы заложены в конструкцию котлов длительного горения.

Разновидности твердотопливных котлов длительного горения

Итак, как, наверное, стало уже понятно из принципа действия котла длительного горения, основная технологическая задача, которая должна быть решена для его корректной работы  — это дозирование поступление воздуха в камеру предварительного термического разложения дров и регулировка потоков полученных пиролизных газов и вторичного разогретого воздуха для их сжигания в основной камере сгорания, где, собственно, и организован основной теплообмен с контуром отопления.

При общности задачи, в различных моделях она технически решается по-своему.

1. Одним из вариантов являются конструкции, в которых нагнетание воздуха осуществляется с помощью встроенного вентилятора, а регулировка потоков производится блоком автоматики.

Большинство из подобных котлов скомпонованы таким образом, что камера загрузки и предварительного горения топлива у них расположена сверху.

Примерная схема устройства пиролизного котла

После розжига заложенных дров подача воздуха к ним сводится к минимуму, а вентилятор обеспечивает воздушный поток через нижнюю камеру основного дожига, которая выполнена из жаростойких материалов (шамота или керамобетона), не допускающих быстрого прогорания металлических деталей и становящихся, кроме того, хорошими аккумуляторами тепла. Создавшаяся тяга постоянно «подсасывает» образующийся пиролизный газ в нижнюю камеру. На входе в нее установлены керамические сопла, способные выдерживать экстремальные температуры – более 1000 градусов Цельсия.

Расположение камер в классической компоновке пиролизного котла

Сгорающие пиролизные газы обеспечивают основной теплообмен с трубами или «рубашкой» водяного контура. Циркуляционный насос, который обычно также завязан с блоком автоматики котла, обеспечивает движение теплоносителя по трубам и радиаторам системы отопления.

Если посмотреть на представленный видеоролик, то даже визуально можно сравнить очень интенсивность горения дров в камере загрузки (практически на уровне вялотекущего тления) и несопоставимую с ними мощь сгорания пиролизного газа в основной камере сгорания.

Видео: устройство и работа пиролизного котла длительного горения «Мотор Сич«

Подобная компоновка камер вовсе не является «догмой» для этого вида котлов длительного горения. Так, например, в котлах модельного ряда «Gefest-profi» камера дожига вынесена назад.

У некоторых моделей котлов камера дожига может располагаться и иначе, например, сзади

Она имеет сложную лабиринтную конструкцию, что способствует наиболее эффективному теплообмену с контуром отопления. За счёт этого достигается очень высокий КПД – до 90 ÷ 93 %, практически все тепло расходуется на нагрев теплоносителя. Об этом говорит и тот факт, что температура газов на выходе в дымоходную трубу – всего около 70 – 110 градусов.

Упомянутые котлы с электронным регулированием всем хороши, однако, имеет очень существенный недостаток. Они полностью энергозависимы – при выключении подачи электроэнергии вентиляторы и блок автоматики не действуют, а значит, и вся отопительная система становится неработоспособной, даже если в доме в возможность естественной циркуляции теплоносителя по контуру. Выход, конечно, есть — это установка системы бесперебойного питания, но она хороша для экстренных случаев. Если перебои в электроснабжении – частое явление, то придется избрать какой-либо другой вариант.

Весьма привередливы подобные котлы и к перепадам сетевого напряжения – автоматика может работать некорректно, и часто для них требуется установка отдельного стабилизатора.

2. Подобных недостатков лишены энергонезависимые котлы длительного горения, в которых организована регулируемая циркуляция воздуха за счет естественной тяги. Примером подобных нагревательных приборов могут служить популярные у потребителей модели «Траян» одноименной российского торгово-производственного объединения и «Буржуй-К» Костромского завода «Теплогарант».

Основное достоинство подобных котлов — полная энергонезависимость

У них обширная загрузочная камера находится снизу, а под ней размещен зольник-поддувало – все, как в классической печи. Заслонка на расположенной внизу дверце для доступа воздуха механически (через цепочку) связана с биметаллическим терморегулятором.

После загрузки дров и их розжига заслонка открыта по максимуму – это необходимо, чтобы началось уверенное горение топлива и запустились процессы пиролиза, для которых нужна температура не ниже 200 градусов.

Затем заслонка закрывается таким образом, чтобы минимизировать поступление кислорода в зону горения дров, и камера переходит на режим тления. Воздух же, пройдя по специальным каналам для необходимого нагрева до нужной температуры, поступает в верхнюю камеру. Подача его осуществляется через специальные трубки, в которых имеются откалиброванные отверстия. Выходя через эти своеобразные горелки, кислород воздуха вступает в окислительную реакцию с поднимающимся из топочной камеры пиролизным газом. Происходит эффективный его дожиг с выделением большого количества тепла, которое расходуется на нагрев теплоносителя, циркулирующего по трубам и водной «рубашке» котла.

Видео: схема устройства и работы котла длительного горения типа «Траян»

Котёл полностью энергонезависим, поэтому он может вполне использоваться при отсутствии электроэнергии в системе отопления открытого или закрытого типа с естественной циркуляцией теплоносителя.

Справедливости ради надо отметить, что подобная схема все же вызывает немало критики со стороны специалистов. Спорить здесь сложно – действительно, по своему КПД и экономичности расхода дров она серьезно уступает котлам с электронным регулированием и принудительным созданием потоков воздуха и пиролизных газов. Однако, независимость от электроэнергии и простота в эксплуатации делают такие котлы весьма популярными у российских потребителей.

3. Еще один технологический подход обеспечения длительность горения твердого топлива с последующим дожигом пиролизного газа – создание таких условий, чтобы процесс сжигания дров шел сверху вниз, только в относительно тонком слое загрузки. Этот принцип, например, применен в популярных и доказавших свою эффективность котлах модельного ряда «Stropuva» одноименной литовской компании.

Вертикальные котлы «Stropuva» могут длительное время работать практически на любом твердом топливе

Эти котлы имеют характерную форму вертикально расположенного цилиндра. Они могут использовать практически любой вид твердого топлива – дрова, опилки, щепу, уголь, брикеты и т.п. Внушительная камера загрузки позволяет им работать на одной закладке весьма длительное время. Так, на одной загрузке дров котел, в зависимости от конкретной модели, способен функционировать от 1 до 3 суток, а на угле этот срок еще более впечатляющий – от 3 до 7 суток.

Секрет кроется в конструкции котла:

Примерная схема устройства и работы котла «Stropuva»

• Через окно (6) осуществляется загрузка имеющегося топлива в камеру сгорания (8). Затем производится поверхностный розжиг с помощью обычным легковоспламеняющихся печных жидкостей. Как только горение началось, на топливную закладку опускается распределитель воздуха (7) – он будет дозировано подавать кислород только в верхний горящий слой. В его конструкции предусмотрены специальные каналы, способствующие равномерному распределению воздушного потока по площади горения.
• Для того, чтобы процесс поверхностного горения с сопровождающим его пиролизом шел максимально эффективно, воздух нуждается в предварительной подготовке – нагреве до определенной температуры. Для этого предусмотрена специальная камера (2). Она связана с распределителем телескопическим воздуховодом. Таким образом, распределитель постепенно опускается по мере сгорания топлива под силой собственной тяжести и постоянно находится в верхнем горящем слое.

Вместительная камера загрузки с распределителем воздуха и телескопическим воздуховодом

• Выделившиеся пиролизные газы дожигаются в верхней части камеры (5). Для этого предусмотрена подача дополнительного воздуха через заслонку (4). Она имеет несколько положений, рассчитанных на разные виды топлива – уголь или дрова.
• После дожига газов остаточные продукты сгорания выводятся в дымоход через патрубок (3).
• Общая регулировка интенсивности горения, а значит, и выделяемой тепловой мощности котла производится воздушной заслонкой (1), связанной с биметаллическим регулятором, на котором устанавливается заданное значение.
• Котел заключен в водяную «рубашку» для теплообмена с контуром отопления – для этого имеются патрубки подачи разогретого теплоносителя (10) и «обратки» (11).
• Ревизионное окошко (9) служит для регулярной очистки топки от зольных отложений.

Видео: устройство и работа котла длительного горения «Stropuva»

Некоторые мощные модели котлов «Stropuva» могут оснащаться вентилятором для принудительной подачи воздуха. Однако, все они вполне способны функционировать и на естественной тяге, что делает эти обогревательные приборы полностью независимыми от наличия электроэнергии.

Конструкция котла настолько эффективна, что стала основой для многочисленных самостоятельных разработок, производимых народными умельцами. Так, именно «Stropuva» наверняка стала прототипом популярно в настоящее время печки «бубафоня». Об ее устройстве, правильном расчете и технологии самостоятельного изготовления подробно рассказано в соответствующей публикации нашего портала.

4. Длительность автономной работы котла может быть обеспечена и автоматизацией подачи твердого топлива в камеру сгорания. Эта схема реализована в котлах, использующих в качестве топлива гранулированные древесные отходы – пеллеты.

Пеллетный котел с автоматической подачей топлива всегда отличает вместительный загрузочный бункер

По сути, это тот же котел длительного горения, имеющий несколько камер сгорания, но дополнительно оборудованный специальным бункером для загрузки гранулированного топлива. Непрерывная подача пеллет в топку осуществляется посредством вращающегося гибкого или жесткого шнека.

Примерная схема подачи гранулированного топлива в котел

Специальные фото- и термодатчики отслеживают интенсивность горения и наличие топлива, вырабатывая соответствующие управляющие сигналы для своевременной подачи пеллет в область горения в необходимом количестве.

 Подобная схема считается очень эффективной и имеющей широкие перспективы. К ее основному недостатку можно отнести полную зависимость от электроснабжения. Впрочем, такие котлы вполне могут быть переведены и на обычную ручную загрузку дров или угля. Система достаточно сложна в монтаже и регулировке. И еще один минус, который пока что ограничивает широкое распространение подобных котлов – ненасыщенный на текущий момент рынок гранулированного топлива, могут возникнуть определенные проблемы с его приобретением. Перед установкой подобного котла, чтобы не тратить немалые деньги попусту, следует гарантировано заручиться надежной поставкой пеллет от их производителя.

Видео: достоинства пеллетного котла с автоматической подачей топлива

Подведем итоги

Итак, котлы на твердом топливе рано списывать в разряд устаревшей, неактуальной отопительной техники. Благодаря современным инновационным технологиям они получили «второе дыхание» и свободно конкурируют с другими типами котлов – газовыми и электрическими.

• Котлы длительного горения имеют солидный КПД, доходящий у некоторых моделей до 90 – 95 %. Тепловые потери, благодаря продуманным процессам дожига пиролизных газов и конструкции теплообменников, сведены к минимуму. По эффективности и экономичности они ничуть не уступают газовым.
• Выброс от подобных котлов в атмосферу не представляет угрозы для окружающей среды, все составляющие – водяные пары и углекислый газ, легко усваиваются растениями.
• Доступность топлива и автономность, независимость от наличия газовых магистралей – одно из основных преимуществ подобной техники. Нет необходимости в утомительных разрешительных процедурах при установке котла. В регионах, где нет недостатка дров – это оптимальный вариант для организации отопления дома.
• Котлы могут иметь встроенный второй контур для горячего водоснабжения дома. Даже если его нет, несложно подключить к ним бойлер косвенного нагрева.
• Котлы длительного горения – достаточно неприхотливы и просты в обслуживании. При правильной эксплуатации они рассчитаны на несколько десятилетий работы.

Основными недостатками подобных котлов можно считать следующее:

• Каким бы продолжительным ни был срок работы от одной загрузки, все равно придется периодически вмешиваться в этот процесс для пополнения запасов топлива к камере сгорания.
• В отличие от газовых или электрических, обязательными профилактическим мероприятием является регулярная очистка котла от скопившейся золы во избежание ее коксования на стенках камер.
• Под котел на твёрдом топливе обязательно требуется отдельное помещение с хорошей вентиляцией и дымоходом. Эти приборы всегда – достаточно массивные, поэтому под них необходимо подготовить усиленную площадку.
• Необходимо дополнительное место для создания запасов твердого топлива с обязательным соблюдением правил его хранения. Подобные котлы достаточно чутко реагируют на уровень влажности дров. Считается предельной величиной влажность до 20% — при ее превышении возможна резкая потеря КПД прибора.

stroyday.ru

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

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.

Рекомендуем к прочтению:

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.

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.

otoplenie-doma.org

Твердотопливный котел длительного горения своими руками, чертежи

Сегодня остро встает вопрос об отоплении, в особенности, если вы являетесь хозяином частного дома. Тарифы на коммунальные услуги с каждым годом повышают, и бедному населению приходится искать альтернативный источник тепла. Газовое отопление, как и электрическое, может встать в копеечку.

Поэтому многие задумываются о том, как бы изготовить твердотопливный котел для отопления дома своими руками, чертежи и схемы изготовления сегодня найти не проблема. Кроме того, что самому изготовить котел выйдет дешевле, чем приобрести в магазине, но и возможность отделиться от государственного потребления тепла, перейдя на индивидуальное отопление.

У традиционных твердотопливных котлов, работающих на твердом топливе, есть нюанс, который омрачает его использование – это постоянная и необходимая для поддержания тепла подкладка топлива разного плана:

• дрова.
• уголь.
• брикеты.
• паллеты.

По причине того, что одной закладки топлива хватает от 6 до 8 часов интенсивной работы котла, в зависимости от его размера, не многие решаются устанавливать такой котел. Поскольку считают такой котел не рентабельным в использовании в частном доме. Иначе дело обстоит с котлом длительного горения, для которого в качестве твердого топлива подходят все, что возможно сжечь, включая различные отходы и даже старую одежду с обувью.

Как работает твердотопливный котел

Твердотопливный котел продолжительного горения работает по методу сгорания твердого топлива, как дров, так и других видов закладываемых продуктов, во время этого идет процесс тления, который отдает длительную по показателям теплоотдачу в периоде некоторого времени. Во время горение продукта в зависимости от количества вложенного топлива, постепенно уменьшается. Чтобы вложенные дрова долго тлели, а не активно сжигались, необходимо все предусмотреть во время изготовления котла с учетом его свойств и устройства.

Устройство котла, выполненного своими руками по конструкции, имеет топку с отличной вместимостью, при этом есть место, которое ограничит процесс сгорания топлива. Кроме того, котел должен иметь вентилятор, при помощи которого регулируется поступление воздушных масс.

Загрузив однократно большой объем твердого топлива, его может хватить на длительный период времени, двенадцать — шестнадцать часов непрерывной работы, до последующей закладки топлива, во время процесса, возможно, регулировать поступление воздушной среды в топку. Вследствие этого и получается длительное тление при высоких температурах.

Котел твердотопливный длительного горения своими руками позволяет отводить дым и выпускаемые продукты сгорания сквозь трубу. Они идут, минуя тепловой аппарат, тем самым позволяя нагревать воду, поступает по системе в отопительные радиаторы, которые отдают тепло в дом, нагревая помещения. Загрузку дров можно производить от одного до двух раз в течение суток. Во время действия котла, отопительные приборы будут отдавать тепло непрерывно.

Котел длительного горения своими руками, его устройство.

Выполняя котел самостоятельно, удобно будет работать с трубой, которая имеет диаметр, начиная с трехсот миллиметров, при сочетании с толстым металлом как минимум три-четыре миллиметра, иначе во время процесса горения топлива с высокими показателями температуры, может произойти прогорание конструкции котла. Изготавливая котел, потребуется оптимальный размер трубы, он должен составлять в пределах 800-1000 мм, от выбранного размера зависит будущая вместимость однократной загрузки топлива.

Котел можно разделить на три составных части:

• место под загрузку твердого топлива, высота которого изменяется в процессе тления заложенной продукции.
• место, рассчитанное для сгорания и генерации топлива, которое контролирует длительность сжигания топлива.
• место, где происходит отход продуктов топлива, а именно для золы и вывод дыма с сопутствующими газовыми отходами.

В устройстве длительного сгорания, выполненного своими руками, присутствует место, которое рассчитывает и удлиняет время работы без дополнительной закладки, носит название распределитель воздушных масс. Контроль распределения воздушных масс достигается при помощи металлической детали круглого формата, толщиной четыре — шесть миллиметров.

В центре имеется пройма, в которую поступает кислород до места горение. Попадание воздуха происходит через телескопическую трубу, при этом размер окружности распределяющегося элемента должен позволяет двигаться массам без каких-либо препятствий. Место, где происходит горение топлива, куда и поступает воздух, должен регулироваться устройством, которое имеет ширину идентичную ее лопастям. Стандартно высота распределительного элемента имеет значение не более пяти сантиметров, иначе потребуется большой расход топлива, и придется чаще подкладывать дрова.

Котел твердотопливный длительного горения своими руками должен иметь трубу, в которую проходит кислород, по виду можно использовать телескопическую или цельной формы. Имея отверстие 60мм по диаметру, распределительное отверстие должно быть не больше двадцати миллиметров, иначе камера, где происходят процессы горения, может переполниться воздухом.

Кислород, минуя трубу, поступает несколькими способами:

• из атмосферы.
• камеры подогрева.

Во втором случаи будет более полезна для горения, воздух входит через верхнюю часть устройства котла. Контроль поступления воздушных масс регулируется при помощи заслонки, которая расположена в верхней части котла.

Дым совместно с отходами газа выходит через трубу, которая приварена с боковой стороны устройства расположенной сверху. Труба имеет горизонтальное положение в 40-50 см, что обеспечивает меньшее количество тяги.

В нижней части котла своими руками выполняют дверцу, открыв которую можно будет удалить излишки залы, пепла — отходов сгорания топлива. Имея возможность длительного тления, прогорание происходит плотнее, следовательно, и зольник придется чистить реже, в отличие от обычных устройств или печей.

Делая отопление дома за счет отдачи тепла водяной системы можно использовать два варианта:

• изготовить выносной бак, в котором при помощи дымовой трубы нагревается теплоноситель для системы отопления.
• через отделение сгорания топлива проходит труба водяной теплообменной системы, и при этом и происходит нагревание воды, которая поступает в отопительные радиаторы.

На первый взгляд, выполнить систему проще используя первый вариант. Он подойдет если площадь дома небольшая. Второй вариант более удачный, в плане отопления, но выполнить устройство будет непросто.

Технические моменты конструирования котла своими руками

Для выполнения устройства длительного горения своими руками потребуются металлические изделия:

• труба округлой формы, диаметром 300 мм и больше, толщиной от 3 мм;
• лист толщиной 4 мм;
• труба 60 мм, необходима для подачи воздушных масс, а 100 мм необходима для выполнения отвода дымовых и газовых отходов;
• сварочная техника и болгарка пригодится для сцепления деталей и разрезания труб и листов металла.

Место, в котором будет установлен котел, тоже необходимо предварительно подготовить. Сделать фундамент из бетона с ровной и по уровню поверхностью.

Используя чертеж твердотопливного котла длительного горения выполнить следующие действия:

• Обрезать трубу до требуемого размера высотой 800-1000 мм. Такой диапазон оптимальный для выполнения устройства, если делать больше, то будет неудобно закладывать твердое топливо в топку. Затем выравнивают кромку трубы и приваривают дно, которое предварительно вырезают из металлического листа. Если есть необходимость, то можно изготовить ножки, используя швеллер.
• Чтобы изготовить своими руками распределитель воздушных масс потребуется: лист металла, на нем вычеркивают, а затем вырезают деталь круглой формы диаметром, который будет меньше внутреннего диаметра трубы на 20 мм. По центру круга делаем вырез 20 мм. Затем прикрепляют сваркой крыльчатку с лопастями книзу распределителя. Крыльчатку делают тоже из листа металла, расстояние между лопастями не должно превышать 50мм. Сверху регулятора закрепляют трубу диаметром 60мм, необходимо выдержать отцентровку деталей, чтобы внутреннее отверстие проходило четко по пересечениям осей трубы. По высоте можно ориентироваться, так чтобы она была не меньше размера самого котла. Сверху закрепляют заслонку, которая контролирует подачу воздуха.
• Снизу конструкции делают дверку для возможности убирания переработанных продуктов горения. При помощи инструмента болгарки необходимо вырезать деталь прямоугольной конфигурации, к ней привариваются петли с ручкой.
• Сверху прикрепляют при помощи сварки дымовую трубу, которая имеет диаметр 100 мм. Она должна иметь горизонтальный приход к котлу около 40 см, затем труба проходит теплообменную часть, она имеет конфигурацию бака.

Конструируя котлы на твердом топливе длительного горения необходимо использовать чертежи для выполнения крышки с внутренним отверстием на распределительную трубу. Она должна без зазора приходить к секции сгорания, в худшем случае в месте стыка пойдет дым. Работа котла продолжительного горения, закладка твердого топлива.

Отличительной чертой от простых и стандартных котлов, является то, что для продолжительного горения воздушные массы должны поступать в ограниченном виде, а для работы печи необходим доступ ко всему топливу. От закладки топлива и его объема зависит период продолжительности работы котла. По этой причине топку стараются заполнить максимально плотно и без зазоров и щелей.

В качестве топлива можно использовать все, что способствует долгому горению:

• дрова;
• торф;
• уголь;
• бытовые отходы;
• опил;
• старую одежду и обувь.

Инструкция по использованию котла, изготовленного своими руками:

• Открыть дверцу устройства.
• Поднять регулятор поступления кислорода.
• Заполнить пространство топки топливом по максимуму до уровня дымовой трубы.
• Облить продукцию горючей смесью.
• Опустить регулятор и закрыть дверцу.
• Воздушную заслонку открыть по максимуму.
• Поджечь при помощи горящей бумаги, подождать, когда разгорится твердое топливо и закрыть заслонку.

Как только из трубы пойдет дым, можно считать, что котел хорошо разгорелся. За степенью прогорания дров можно проследить: будет опускаться регулятор.

Статьи по теме:

kotlomaniya.ru