З намi у вашай хаце зауседы будзе цёпла!

Подписаться на обновления

Твердотопливные котлы

Критерии выбора твердотопливного котла.

Обзор рынка твердотопливных котлов.

Самодельные ТТ котлы.

Способы повышения КПД твердотопливного котла.

Устройство и работа твердотопливного котла

Твердотопливный котел довольно таки сложное устройство и прежде чем остановить свой выбор на какой-нибудь конкретной модели мы рекомендуем ознакомиться с данной статьей.

котел

Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону

+375-29-677-53-35

По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.

За всю историю котлостроения человечество изобрело немало интересных конструкций котлов которые постоянно эволюционируют. Но как бы не двигался прогресс, все равно все твердотопливные устройства имеют один общий конструктив и набор элементов без которых работа котла была бы затруднительна или вообще невозможна.
Наша цель разобраться за что отвечает каждый и как различные конструкторские решения влияют на работу котла. Но прежде разберемся как он работает. Понятное дело, что в котле горит топливо, будь то дрова, торф или уголь. Для того, чтобы получить максимум экономичности от котла топливо должно сгореть все и полностью. для полного сгорания каждому виду топлива требуется строго определенное количество воздуха. если воздуха будет больше положенного, то он просто отберет лишнее тепло, нагреется и вылетит в трубу, а вот если воздуха будет меньше, то из трубы вылетает черный дым, который представляет собой ни, что иное как несгоревшие до конца компоненты. дым Если в газовых и жидкотопливных котлах подачу воздуха можно отрегулировать один раз и навсегда, то то в твердотопливных котлах это сделать практически невозможно. Почему? Потому, что твердое топливо, а особенно дрова по своему химическому составу весьма неоднородны. Так же в дровах присутствует и влага, содержание которой варьируется в широких пределах и зависит от породы древесины и времени сушки.
Само горение древесины можно условно разделить на несколько этапов в которых для полного сгорания требуется разное количество воздуха. Рассмотрим подробнее каждый этап.
К примеру на раскаленные угли мы положили новую порцию дров. С начала дрова начинают нагреваться и из них выпаривается влага. В силу того, что древесина в общем то является сложной цепочкой различных органических соединений при нагреве эти молекулярные цепочки распадаются на более простые, то есть на простейшие спирты, эфиры и газы, которые начинают выходить из древесины и в конце концов воспламеняться. Теперь наша закладка дров горит пламенем. Видимое пламя это ни что иное как горение газообразных веществ. fire По научному эти вещества называются летучими веществами и их масса в дровах составляет до 85 процентов от массы дров. В зависимости от температуры до которой нагрета древесина зависит и состав газов и их массовая доля. Очевидно, что для полного сгорания постоянно меняющегося состава газов подобрать идеальное количество воздуха практически невозможно. При нагреве древесины до 800 градусов все летучие вещества выходят и остается обычный древесный уголь. Если мы заглянем сейчас в наш котел то увидим, что на колосниках лежат раскаленные до красна угли которые излучают жар. Это ни что иное как чистый углерод, который горит. На колосниках протекает реакция:

С+О2=СО2

Выделяется огромное количество тепла и развивается высокая температура (до 1400 градусов по Цельсию). Отличительной особенностью сжигания топлив на колосниках является то, что весь кислород из поданного под колосник воздуха вступает в реакцию. Пройдя определенный слой углей, весь кислород прореагирует с образованием углекислого газа СО2. Если же дальше на пути углекислого газа окажутся раскаленные угли то пойдет еще одна реакция:

СО2+С=2СО

Это реакция восстановления и идет она с поглощением 60 процентов ранее полученной теплоты. В итоге мы опять имеем неполное сгорание. Самое ужасное то, что увеличивая подачу воздуха мы никак не сможем изменить картину. У нас увеличится мощность котла, но никак не состав газов. Один из способов получить полное сгорание- это постоянно держать на колосниках требуемую толщину углей, но тогда для этого потребуется нанять кочегара, который ежеминутно будет подкидывать в топку по маленькой порции топлива. Конечно же это не выход. Второй способ- это подать дополнительный воздух в топку и дожечь СО. То есть получить реакцию
2СО+О2=2СО2.
Третий способ- это сконструировать котел так, чтоб толщина слоя, участвующего в горении была постоянна. Второй и третий способ вполне реализуемы и обеспечивается это конструкцией топки котла. Существует огромное количество разновидностей топок, но в бытовых котлах чаще всего можно встретить только три типа: слоевая , шахтная и топка газогенераторных котлов. Существует еще котел верхнего горения типа Stropuva, но в нем нельзя четко провести разграничения где топка, а где теплообменник. слоевая топка

В слоевой топке горящее топливо можно условно разделить на слои или зоны. В окислительных зонах происходит горение углерода, далее в восcтановительной зоне происходит восстановление СО2 в СО . В зоне выхода летучих из топлива выходят летучие вещества и сгорают, а в зоне подсушки топливо нагревается и их него испаряется влага. Все это мы уже рассмотрели выше. Слоевые топки не отличаются своей экономичностью и эффективностью. Получить полное сгорание всех компонентов в ней практически невозможно, вследствие чего КПД котлов со слоевыми топками весьма низок. pyro

Если взять анализ состава уходящих газов из слоевой топки, то можно обнаружить в нем довольно таки высокое содержание горючих компонентов, таких как СО, Н2 и прочие. Если эти газы смешать с вторичным воздухом на выходе из топки, то их можно полностью дожечь и получить дополнительное тепло. В итоге наш котел превратится в газогенераторный (он же пиролизный) котел. Идея эта не нова и массово использовалась в далеких 20 годах ХХ века на автомобильном транспорте. Хочется отметить, что газогенераторные котлы очень чувствительны к влажности топлива и на сырых или плохо высушенных дровах такие котлы практически не работают. Происходит это потому, что горючие газы обильно разбавляются водяными парами, что в первую очередь снижает концентрацию горючих газов и создаются неблагоприятные условия для их дожига. Во вторых испарение влаги из топлива требует затрат тепла, что приводит к снижению температуры газов и опять же к невозможности их дожечь.

Шахтная топка по конструкции имеет много общего со слоевой, однако газы пройдя зону окисления, далее не идут через весь слой топлива, а уходят через газовое окно. Такая конструкция топки позволяет ликвидировать зону восстановления. irleh

Подвод же вторичного воздуха за газовым окном позволяет добиться полного сгорания всех компонентов. Котлы с шахтной топкой (шахтные котлы) безразличны к влажности топлива и в последнее время пользуются большой популярностью у котлостроителей. В котлах этого типа можно добиться довольно-таки хороших показателей по длительности горения, экономичности и диапазону изменения мощностей без потери КПД. В отличии от газогенераторных котлов шахтные котлы конструктивно проще и дешевле.

Сжигая топливо, мы получаем тепло, которое несут раскаленные газы. Следующей задачей котла является отбор этого тепла от газов и отдача его теплоносителю. За эту задачу отвечает теплообменник. Теплообменник должен обладать достаточной площадью, чтоб в полной мере отобрать от газов тепло, быть компактным, ремонтопригодным и легко прочищаться. По организации движения газов он может быть как одноходовым, так и многоходовым. В бытовых котлах роль теплообменника так же могут выполнять стенки водяной рубашки, однако обеспечить достаточный теплосъем с такой конструкции весьма затруднительно. По конструктивному исполнению теплообменники могут быть жаротрубными (то есть газы идут по трубам) и водотрубными (по трубам идет вода, а газы их омывают). Важным параметром при работе котла является температура уходящих газов. При высокой температуре уходящих лишнее тепло покидает котел и вести речь об экономичности такого котла нет смысла. В первую очередь это говорит о неэффективной работе теплообменника, либо о недостаточной его площади. При низкой температуре уходящих в теплообменнике начинается конденсация содержащихся в газах водяных паров и котел в буквальном смысле начинает истекать черным и зловонным конденсатом. Поэтому температура газов на выходе из котла должна быть ненамного выше точки росы, которая составляет для дров 120-140 градусов, для угля 140-160 градусов и для торфа 80-100 градусов по Цельсию. За поддержание температуры уходящих газов на должном уровне отвечает трехходовой клапан, который путем подмеса горячей воды поддерживает температуру воды на входе в котел порядка 60 градусов. Этой меры вполне достаточно, чтобы избежать выпадения конденсата. Иногда в теплообменниках котлов можно встретить так называемые турбулизаторы, которые закручивают поток газов и способствуют более эффективной теплоотдаче.

В следующей статье мы остановимся на основных моментах на которые стоит обращать внимание при выборе твердотопливного котла.

Если вы заметили ошибку или хотите задать вопрос пишите на