Правда об автоматических котлах длительного горения

Принцип работы автоматических котлов длительного горения

Автоматический твердотопливный котел длительного горения — это мощная установка с бункером, в котором хранится твердое топливо. Подобная часть бывает неотъемлемой от котла или размещается в отдельно обустроенной комнате.

В первом случае хранилище закрепляется в верхней или боковой части котлового оборудования. Но из-за ограниченного объема топлива большинство потребителей останавливаются на втором варианте и подготавливают специальное помещение.

Для перемещения дров или опилок из «склада» в камеру горения задействуется механизм загрузки. Он бывает шнековым или пневматическим. В качестве механизма подачи используется пневмотранспортер — труба, по которой с помощью воздушных масс передаются гранулы топливных элементов.

Источник фото: ovk.ua

Главным достоинством подобного оборудования является частичная энергозависимость, поскольку загрузка топливной камеры выполняется раз в сутки. Из минусов выделяют большие затраты электрической энергии при работе узлов, подающих топливо.

Большое количество агрегатов поддерживают шнековую подачу гранул, а интенсивность загрузки определяется автоматикой.

Твердотопливный котел с автоматической подачей топлива обладает такими особенностями:

1. Для регулировки температуры теплоносителя изменяется интенсивность подачи воздуха в резервуар.
2. Управление системой выполняется по такому принципу: температурный датчик отправляет электромагнитный сигнал на механизм управления, в результате чего осуществляется открытие или закрытие воздушной заслонки.
3. Для регулировки температуры воздуха внутри комнаты задействуются термореле и 3-ходовые клапаны.
4. Чтобы компенсировать перепады давления в отопительной системе и защитить ее от перегрева теплоносителя, в котле обустраиваются компоненты группы безопасности. К ним относятся расширительный резервуар, предохранительный клапан с отводчиком воздуха и измерительным прибором (манометром).
5. Чтобы защитить теплоноситель от перегрева, в котле размещают защитные датчики и охлаждающие контуры с естественной циркуляцией.
6. С помощью датчика тяги работа котла приостанавливается в случае понижения показателей тяги в топке.
7. Чтобы следить за функциональностью агрегата и выбрать оптимальный температурный режим, в установке размещается модуль управления.
8. Если установить дополнительный GSM-модуль, можно обеспечить удаленный контроль и управление отопительной системой с помощью смартфона или планшета.

Выбирая автоматические твердотопливные котлы, важно обратить внимание на такие нюансы:

1. Расход топливных материалов определяется их качеством (калорийность, влажность, зольность). При этом качественное сырье отличается дороговизной, а степень его расхода зависит от внешних температурных условий.
2. Периодичность подачи топлива зависит от объема бункера.
3. Мощность котла выбирается с учетом площади обогреваемой постройки. Нет смысла приобретать высокопроизводительные установки для небольших помещений. Оптимальные рабочие параметры определяются следующей формулой: 2 кВт на 10 м².
4. При идентичном объеме сжигаемого топлива 2 котловые установки могут обладать разными показателями КПД. Средний диапазон варьируется от 60 до 85%.
5. В зависимости от уровня автоматизации обеспечивается бесперебойная автономная работа оборудования без участия человека.

Автоматические котлы на твердом топливе обладают такими преимуществами:

1. Экономный расход твердого топлива. При этом уголь и древесные отходы продаются по доступным ценам.
2. Практически полная автономность и независимость от участия человека.
3. Соответствие экологическим стандартам.
4. Простота монтажа оборудования.

Кроме плюсов, такие агрегаты имеют и недостатки. Так, если в качестве топливного сырья используется щепа, при продолжительном простое она может слипаться или слеживаться на дне резервуара. Влажный материал не обеспечивает нужную степень нагрева.

Для бесперебойной работы котла важно постоянно очищать его от загрязнений

Дрова для водонагревателей

Эту разновидность топлива используют для обеспечения работы котлов достаточно редко. Но все же иногда в частных домах или даже на предприятиях можно видеть отопительное оборудование, функционирующее именно на дровах. Преимуществом этого вида топлива является, прежде всего, относительная дешевизна. Однако пользоваться котлом при применении дров бывает обычно очень неудобно. Машинист котельной твердое топливо этой разновидности подкидывать в топку должен 2-3 раза в день. Такую же особенность имеет эксплуатация водонагревателя на дровах и в частном доме.

Каких-либо особых требований к поленьям при их использовании для котлов, конечно же, не предъявляется. Единственное — этот вид топлива для котельных должен быть достаточно сухим. Хранить дрова следует под навесом или в особом небольшом отдельном помещении — дровнике. Традиционно для котлов, как и для печей, используются поленья лиственных пород. Хвойные при сгорании оставляют много золы и нагара из-за смолы. Лучше всего для твердотопливного котла подходят березовые дрова.

Виды горючего для котельной частного дома:

Газ

Самый распространенный вид топлива для котельных из-за своей невысокой цены и удобством эксплуатации. Однако, в целях безопасности, соответствующие газовые службы предъявляют очень высокие требования к его эксплуатации. Лучшим вариантом размещения газового котла является отдельная комната или помещение — во-первых, не будет слышно шума, а во-вторых — в целях безопасности. Необходимо помнить, что котлы мощность до 30кВт можно располагать внутри жилого помещения, а если мощность более 30кВт, то только в отдельном строении или пристройке; при этом нужно обязательно согласовать месторасположение газовой трубы в помещении.

Жидкое топливо 

В качестве такого вида топлива для котельных используется, в основном, дизель, но также может быть различное масло или мазут. Жидкотопливные котлы нетребовательны относительно разрешений и различной документации. Можно использовать любой вид топлива, но от его качества зависит расход. Единственной проблемой является организация «подвоза» жидкого топлива к месту частной котельной, для чего нужно специальные баки, где и будет храниться топливо. Его можно расположить как на улице, так и в доме, но лучшим местонахождением данного котла будет подальше от жилых помещений в связи с большим шумом работы. Примерно раз в год следует прочищать дымоход от продуктов сгорания.

Твердое топливо

в основном — дрова или уголь, торф, пеллеты. Самый «проблемный» вид топлива для котельных, хотя один из самых дешевых и самый менее требовательный к обустройству. Для хорошей работы котла твердое топливо (например, дрова, уголь) нужно постоянно подкидывать в котел, следить за его сгоранием и нужной температурой, поэтому топливо и котел должны быть в легкой доступности друг от друга. Кроме того, у некоторых видов твердого топлива могут быть свои конструктивные особенности, например, при использовании угля требуются герметичные осветительные устройства и скрытая электропроводка в связи с взрывоопасностью угольной пыли. Также, нужно помнить о том, что для складирования твердого топлива нужно организовать лишнее место. Главным критерием для котла такого вида является хорошо вентилируемое помещение, чтобы воздух с продуктами горения не накапливался в жилых комнатах — для этого нужно не забывать чистить дымоход. В котельной такого типа должны обязательно находиться огнетушители или другие средства пожаротушения.

Электричество

Самый безопасный и менее требовательный вид топлива для котельных, но и один из самых дорогих, так как цена эксплуатации будет полностью зависеть от цен и тарифов на электричество. К котлам такого вида не нужно достраивать вентиляцию или дымоход, так как здесь нет каких-либо продуктов сгорания. Сам котел можно сконструировать и поставить практически в любом месте помещения, при этом работа котла бесшумная. К тому же, электрический котел похож больше на шкаф, если его подвесить у стены, поэтому отдельная комната или помещение для его установки не требуется.

В связи с этим, можно использовать комбинированный варианты. Могут использоваться в таких комбинациях: газ — жидкое топливо, газ — жидкое топливо — твердое топливо, газ — электричество — твердое топливо, все вместе. Используется в том случае, если, допустим, идет перерасход какого-либо топлива по тарифу. Чтобы не переплачивать на расход газа или электричества, можно включить твердотопливный или жидкотопливный котел. Также выгоднее с финансовой точки зрения устанавливать комбинированный котел, чем два разных.

Так какой же выбрать вид топлива для котельной в частном доме?

Все зависит от доступности топлива в том или ином регионе, от цен на газ и электричество, а также от строения частной территории — не везде можно с удобством разместить котел. Если позволяет финансовая составляющая, то лучшим выбором будет электрический котел; если выполняются все требования к эксплуатации, то можно остановиться на газовом котле; при плохой доступности газа в том или ином регионе — можно использовать твердое или жидкое топливо.

Читайте так же:

Искусственное твердое топливо

Искусственное твердое топливо — древесный уголь и кокс являются основными видами топлива в доменном производстве чугуна.
 

Из искусственных твердых топлив в промышленных печах применяется пылеугольное топливо, приготовляемое из различных ископаемых углей посредством размола в специальных установках.
 

К искусственному твердому топливу относятся кокс, торфококс, термоантрацит, древесный уголь, пылевидное топливо.
 

В качестве искусственного твердого топлива для доменного производства чугуна иногда применяют древесный уголь — кокс, получаемый в специальных печах из углей Донецкого, Кузнецкого, Карагандинского и Печорского бассейнов. Лучшим является кузнецкий кокс с 0 5 — 0 6 % серы и 12 — 13 5 % золы.
 

Основной продукт коксохимического производства — искусственное твердое топливо, кокс, выход которого составляет до 75 % от массы коксуемого сырья. Кокс необходим в черной и цветной металлургии ( металлургический кокс), литейном производстве и химической промышленности. Около 80 % производимого в стране кокса используется в доменном производстве, поэтому к металлургическому коксу предъявляются определенные требования по прочности, однородности гранулометрического состава, зольности, содержанию серы и др. Обеспечить эти требования можно только при использовании сырья с определенными свойствами. Важнейшим из этих свойств является спекаемостпъ — способность угля при нагревании без доступа воздуха образовывать из разрозненных зерен твердый остаток в виде прочных кусков.
 

Кроме перечисленных естественных видов топлива, к группе I могут быть отнесены искусственные твердые топлива — кокс ж полукокс.
 

Кроме перечисленных естественных видов топлива, к группе I могут быть отнесены искусственные твердые топлива — кокс и полукокс.
 

К естественному твердому топливу относятся дрова, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючие сланцы; к искусственному твердому топливу относятся древесный уголь, полукокс, кокс, брикеты. К естественному жидкому топливу относится нефть; к искусственному жидкому топливу относятся бензин, керосин, лигроин, мазут, спирт.
 

В различных зонах и районах страны тот или другой вид находит большее применение. В целом более широко используют естественное топливо местного значения ( торф, древесину), в республиках Прибалтики — горючие сланцы, в Средней Азии — отходы сельскохозяйственного производства. Искусственное твердое топливо находит ограниченное применение. Различные виды твердого топлива сжигают в теплосиловых установках и широко используют в быту.
 

Топливо бывает твердое, жидкое и газообразное. Различают топливо естественное и искусственное. К естественному твердому топливу относятся: дрова, торф, бурый уголь, каменный уголь, горючие сланцы. К искусственному твердому топливу относятся: древесный уголь, кокс и полукокс.
 

По физическому состоянию топливо подразделяют на твердое, жидкое и газообразное. Топливо, которое встречается в природных условиях в состоянии, пригодном для промышленного использования, называется природным. Топливо, получаемое при переработке природного топлива, называют искусственным. К твердому природному топливу относятся дрова, торф, бурый и каменные угли, антрацит, горючие сланцы и др. К искусственному твердому топливу — древесный уголь, полукокс, кокс, брикеты.
 

План действий

При подборе домашнего отопительного котла предлагаем руководствоваться следующим алгоритмом:

1. Узнайте, какие энергоносители вам доступны и выясните, сколько они стоят. Лучше сразу ориентироваться на 2 вида топлива – основное и вспомогательное, например, дрова и электричество.
2. Выясните тепловую мощность, потребную для обогрева загородного дома или квартиры. Нужно вычислить нагрузку на систему водяного отопления, способы расчета подробно описываются в отдельной инструкции.
3. Выделите место под водогрейный котел. Площади будущего помещения топочной должно хватить на установку теплового агрегата, вспомогательного оборудования и элементов обвязки.
4. Ознакомьтесь с обзором бытовых теплогенераторов и рекомендациями по выбору подходящей модели (описание агрегатов и советы представлены ниже).
5. Посетите несколько магазинов и торговых фирм, уточните цены и определите бюджет проекта с учетом приобретения деталей обвязки – труб, запорной арматуры и так далее. Узнайте вес и размеры подходящих котлов.
6. Дома прикиньте, куда конкретно поставить отопитель, дымоход и прочие элементы, окончательно подберите оптимальный вариант котла.

Пример размещения ТТ-котла с боковым проходом для обслуживания

Выяснив вес отопительного агрегата, убедитесь в надежности основания. Ведь тяжелый чугунный аппарат не поставишь на деревянные полы, придется заливать фундамент или бетонную стяжку. Если площадь котельной слишком мала, выбирайте настенные версии отопителей либо делайте пристройку снаружи дома.

Определяя мощность будущего источника тепла, учтите затраты энергии на горячее водоснабжение. Если планируется нагревать воду для хозяйственных нужд, требуемая производительность аппарата должна быть увеличена на 30—50% в зависимости от количества жильцов и одновременно открываемых кранов.

Топки для сжигания различных видов твердого топлива по ВЦКС-технологии

Для котлов меньшей мощности (<30 МВт) затруднительно организовать сжигание твердого топлива по НТВ-технологии. Для диапазона мощностей 4-30 МВт целесообразно применить высокотемпературный циркулирующий кипящий слой (ВЦКС), который является аналогом технологии «Ignifluid» (Франция). ВЦКС — относительно новый для России метод сжигания топлива.

Как правило, при эксплуатации слоевых котлов обнаруживаются существенные недостатки:

■ низкая надежность колосникового полотна вследствие провала топлива под решетку;

■ кратерное горение топлива, что приводит к повышенному избытку воздуха на выходе из топки а_т=1,4-1,5;

■ увеличенная потеря тепла от механического недожога (q₄=6-10%);

■ пониженный КПД (70-80%);

■ ограничение теплопроизводительности слоя и котла, и др.

Проблемы усугубляются при сжигании непроектных, низкокачественных углей местных месторождений, которые составляют основу топливного баланса малой энергетики .

Рассмотрим применение ВЦКС на примере котла КЕ-25-14С ст. № 2, установленного в котельной ООО «Крастяжмашэнерго». По техническому заданию были определены следующие цели модернизации котла при применении ВЦКС-технологии:

■ увеличение межремонтного цикла и удешевление ремонта решетки;

■ обеспечение возможности сжигать угли различных марок;

■ расширение диапазона работы (30-120%);

■ повышение КПД котла;

■ уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу;

■ максимально возможное сохранение существующего вспомогательного оборудования и минимальный объем работ по реконструкции котла.

Следует отметить, что технология ВЦКС сохраняет все основные достоинства кипящего слоя (КС). При этом ширина решетки уменьшается в 4-5 раз, над ней организуется кипящий слой горящего топлива. Допустимо применение решетки ВЦКС прямого и обратного хода.

Для модернизации котла была использована решетка прямого хода (рис. 2).

Колосниковое полотно решетки по ширине сужено с 2500 до 510 мм и наклонено под углом 8О. Топливом для котла служит ирша-бородинский бурый уголь. Двухступенчатое сжигание топлива по технологии ВЦКС осуществляется в кипящем слое (на узкой решетке) и в надслоевом пространстве, в циркулирующем кипящем слое. Решетка ВЦКС предназначена для образования кипящего слоя. Она распределяет первичный воздух по семи зонам кипящего слоя (в зависимости от характеристик топлива) и удаляет очаговые остатки в систему шлакоудаления. Кипящий слой образуется из частиц угля, кокса и золы без использования инертного материала. Первичный воздух нагревается в воздухоподогревателе примерно до 180 ОС и его доля составляет около 60-65% от общего расхода воздуха. Дожигание частиц топлива и продуктов неполного горения происходит в струях вторичного холодного воздуха (острое дутье), направленных со стороны боковых экранов. Для подачи вторичного воздуха устанавливается новый вентилятор. За топкой образована осадительная камера, в которой улавливается часть топлива и золы и направляется обратно в топку (в надслойное пространство), через новую систему возврата уноса. Тем самым организуется дополнительная (вторая) зона циркуляции топлива.

Реконструкция топочной камеры включает в себя:

■ демонтаж нижней части фронтового экрана и установку вместо него новой, удлиненной трубной системы;

■ установку измененного заднего экрана с организацией за ним камеры осаждения;

■ установку двух продольных панелей охлаждения решетки ВЦКС, выполненных из наклонных труб 076×8 мм, включенных в контур циркуляции заднего экрана котла.

Предварительного разогрева слоя не требуется, котел, работающий по технологии ВЦКС, разжигают так же, как обычный слоевой котел. Эксплуатация и обслуживание топки в целом не слишком отличается от тех, что выполняются для обычных слоевых топок, что способствует быстрому освоению новой технологии персоналом котельной.

По нашим расчетам, КПД котла увеличится от 70-80 до 85,5-87%. Это происходит за счет улучшения выгорания топлива при организации двухступенчатого сжигания и возврата уноса, что значительно снижает потери тепла от механического недожога (q₄<3,5%), и снижения потерь тепла с уходящими газами до q₂=7,6% (понижение температуры уходящих газов до 147 ОС). Срок окупаемости проекта составляет менее трех лет.

Рабочий проект модернизации котла КЕ-25- 14С по технологии ВЦКС выполнен ЗАО «Невэнергопром» в 2010 г., а в 2013 г. заканчивается монтаж узлов котла.

Топки ВКЦС можно с успехом применять для сжигания разнообразных местных твердых видов топлива, включая биотопливо, как раздельно, так и в смеси.

Топливные брикеты, пеллеты

Развитые страны давно перешли на экологическое чистое сырье для нагрева котлов. В последнее время и страны бывшего СНГ стали чаще использовать брикеты, пеллеты. Сырье высокого качества, подходит по влажности, весу, объему, зольности.

Благодаря правильной подготовке материала — прессовке, грануляции, сырье можно долго хранить, не опасаясь снижения плотности материала, гниения. Транспортировать проще, чем поленья дров.

Можно сделать процесс розжига котла автоматизированным. Приобрести пеллетный бак, с которым сырье подается в топку автоматически. Хозяевам не нужно подбрасывать брикеты для бесперебойной подачи тепла.

Брикеты и пеллеты различаются по технологии производства. Для котлов чаще используют пеллеты, брикеты применяют для открытого огня.

Дрова для нагрева котла

Лучше найти производство сырья рядом с домом. Заказать от изготовителя выгоднее, чем в магазинах с накруткой.