Твердотопливные котлы длительного горения: принцип работы и особенности эксплуатации

Тема нашей статьи – твердотопливные котлы длительного горения: украинского производства, российские и изготовленные за пределами СНГ. Мы расскажем о принципе работы этих устройств, особенностях их подключения и самостоятельном изготовлении.

ЧТО ЭТО ТАКОЕ

Как работают классические недорогие твердотопливные котлы, представить себе несложно:

В топливнике сгорает горючее – дрова, уголь, пеллеты, солома или бытовые отходы с невысокой влажностью;
Продукты сгорания отдают тепловую энергию теплообменнику сложной формы, охлаждаясь при этом до 100-120 градусов;
Теплообменник, в свою очередь, передает тепловую энергию теплоносителю – чаще всего обычной воде.

Промышленные котельные большой мощности решали эту проблему предельно просто: кочегар выполнял всю работу вручную. Несколько позже появились автоматические котельные на твердом топливе: уголь подгружался из громоздкого бункера по мере сгорания.

Конструкция могла работать без обслуживания сутками, а то и неделями; однако обладала слишком большими габаритными размерами, да и цена мало подходила для владельца небольшого частного дома.

Когда существует спрос, рано или поздно техническое решение появится, если оно не противоречит базовым физическим законам. Закон рынка. В данном случае были предложены два решения, использующие для продления автономной работы котла разные принципы и завоевавшие существенную часть рынка отопительных устройств.

ГАЗОГЕНЕРАТОР (ПИРОЛИЗНЫЙ КОТЕЛ)

Пиролиз – это процесс сгорания при недостатке кислорода. В результате образуется твердый остаток – зола и горючий пиролизный газ – смесь углекислоты и летучих углеводородов.

Газогенераторный котел разбивает процесс сгорания на два этапа:

В одном из двух топливников твердое топливо медленно тлеет в условиях бедной кислородом атмосферы. Ограничить приток воздуха несложно, регулируя его простой механической заслонкой; при необходимости можно резко увеличить производительность топливника с помощью принудительного наддува.
Во второй топке горят летучие продукты термического разложения топлива. Как и любое сгорание газообразного топлива, этот процесс легко поддается регулировке. Простейший термостат позволяет устройству вырабатывать ровно столько тепла, сколько нужно в настоящий момент.

Что мы получаем в результате?

Полное сгорание топлива. На выходе – мельчайшая зола, которая служит очень неплохим удобрением для земледельцев. Отсюда практическое следствие – перед нами очень экономичные агрегаты, требующие к тому же довольно редкой чистки зольника.
Большой промежуток времени между закладками. Лучшие образцы требуют загрузки раз в сутки.
Автоматизациюрегулировки температуры теплоносителя.
Возможность сжигания крупных дров, которые в классических котлах часто сгорают не полностью.

Стоимость устройства заметно выше по сравнению с классическими моделями. Так, младшая модель пиролизной линейки Буржуй К КО-12 при скромной тепловой мощности в 12 КВт продается с рекомендованной ценой в 39 900 рублей.
Устройства энергозависимы. Про принудительный наддув уже говорилось.
Котлы требуют закладки просушенного топлива. Кроме того, младшие модели часто могут работать ТОЛЬКО на дровах.

При малых нагрузках горение делается нестабильным и сопровождается сильным загрязнением дымохода продуктами сгорания.

За счет чего достигается такая автономность?

Зольник и колосник отсутствуют как класс. Внизу – глухой поддон. В нижней части объема топлива горение не просто нежелательно – недопустимо.
Топка имеет цилиндрическую форму. Воздух подается сверху по ее центру и обеспечивает горение верхнего слоя закладки.
Распределитель воздуха в топке подвижен: при закладке горючего он поднимается; в процессе горения опирается непосредственно на горючее и опускается по мере его сгорания. Таким, образом, богатый кислородом воздух в любой момент времени подается непосредственно к верхнему слою топлива.
В области, куда подается воздух, происходит лишь частичное окисление углеводородов. Продукты сгорания вместе с частицами золы выносятся в верхнюю часть топки: их отделяет от области первичного горения массивный металлический диск.

На входе в камеру, где дожигаются летучие компоненты топлива, установлен автоматический регулятор тяги – несложное устройство, благодаря которому по тепловому расширению корпуса отопительный котел длительного горения определяет температуру теплоносителя и подстраивает скорость истечения печных газов.

Обратите внимание: после того, как котел вышел на рабочий режим, топливо в небольших количествах можно догружать – к примеру, сжигая бытовые отходы.

Достоинства решения очевидны:

Период работы без дозакладки определяется только размером топливника и теоретически ничем не ограничен.
Фактически, перед нами модификация пиролизного котла. Все его достоинства остаются с нами, в том числе высокий КПД. Топливо ведь сгорает полностью, без остатка.
Устройства весьма отказоустойчивы. Сложной автоматики в них нет.
С 2007 года в Литве начато производство универсальных котлов, способных сжигать не только дерево и продукты его переработки, но и уголь. Чуть позже подключились и другие производители, в том числе российские.

Устройства чувствительны к температуре теплообменника в большей степени, чем традиционные твердотопливные котлы. Даже незначительное превышение скорости циркуляции будет означать выпадение конденсата на теплообменнике и его ускоренную коррозию.

Как и пиролизные котлы с нижним горением топлива, наши устройства недешевы.
Не всегда наддув справляется со спекающимся пеплом. Его обилие вызывает падение теплоотдачи котла. В дровяных котлах с естественной циркуляцией воздуха и вовсе приходится постоянно держать кочергу рядом.
Находящиеся прямо в пламени опорная балка и диск, отсекающий зону горения твердого топлива от области, где дожигаются летучие компоненты, сравнительно быстро сгорают.
Крупнофракционное топливо, в том числе неколотые дрова, нежелательно: в этом случае трудно обеспечить горение топлива ТОЛЬКО сверху. Влажное топливо тоже не подходит для этих котлов.

Наконец, размеры топки делают трудным ее розжиг при неполной загрузке.

Как и все твердотопливные котлы, интересующие нас устройства выполняются только в напольном исполнении: их масса слишком велика для настенного монтажа.

И в остальном это самые обыкновенные котлы на твердом топливе:

Разброс мощности зависит, прежде всего, от назначения котла. Пресловутые литовские (последнее время производящиеся и на территории Украины) Stropuva начинаются от 7КВт тепловой мощности. Младшие модели ориентированы на небольшие частные дома.

Польские котлы Логика достигают и вовсе 200 киловатт тепловой мощности, что соответствует потребностям в тепле дома с площадью около 2000 м2. Понятно, что они применяются куда чаще для обогрева теплиц, мастерских и разнообразных офисных помещений.

Любопытно: под названием Logica продаются и немецкие котлы Будерус. Это не совпадение: они действительно делаются поляками для немцев и продаются под чужим брендом.

Корпус и теплообменник могут быть стальными и чугунными. В общем случае, как уже упоминалось, чугун долговечнее. Так, на чугунный теплообменник котла Виадрус Лигнатор производитель дает пятилетнюю гарантию.

Сталь, разумеется, тоже может быть разной: от низкосортной в простейших полукустарных поделках, до жаростойкой котловой стали в лучших образцах стальных котлов, в том числе отечественных. Кроме того, часто применяется защита топливника шамотным кирпичом. Именно так делаются котлы Прометей производства новосибирского завода Сибэнерго.

Котел может обеспечивать дом только отоплением или дополнительно снабжать его горячей водой. При этом теплообменник для нагрева воды может быть проточным или использовать накопительную емкость. В первом случае, разумеется, отопительные котлы с водяным контуром длительного горения должны обладать большей эффективной тепловой мощностью.

Можно ли изготовить твердотопливный котел длительного горения своими руками?

Если в вашем распоряжении есть сварка – почему бы и нет?

Материалом может послужить обычная стальная бочка. Лучше, однако, использовать отрезок магистральной трубы: толщина ее стенок сделает ваше изделие куда более долговечным.

Несмотря на отсутствие у фабричных изделий зольника, автор схемы настоятельно рекомендует сделать в нижней части котла дверку для удаления продуктов сгорания.

Как устанавливаются котлы этого типа?

Их можно ставить самостоятельно: это не газовое оборудование, которое должно монтироваться исключительно представителем газовой службы.

Инструкция по установке определяется двумя особенностями изделий:

Наружные стенки могут ощутимо нагреваться даже у изделий с водяной рубашкой вокруг топки; о самодельных изделиях с одинарными стенками и говорить нечего. Соответственно, котел устанавливается на расстоянии не менее 50 сантиметров от ближайшей стены.

Даже сравнительно маломощные стальные котлы имеют весьма значительную массу. Она увеличится еще как минимум на половину центнера при закладке топлива: не забудьте, эти котлы потому и горят долго, что загружаются большим его количеством.

Еще некоторое количество информации об этом типе котлов вы можете почерпнуть в видео в конце статьи.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎