Современные разновидности и особенности твердотопливных котлов

Котел – основной конструктивный элемент любой системы отопления. Твердотопливные варианты котлов отопления представляют собой разновидность теплотехнического оборудования. С их помощью можно организовать отопление в любом помещении, включая квартиру, частный дом или же цех промышленного предприятия. Постоянное увеличение цен на основные виды ископаемых энергоносителей, спровоцировало достаточно бурное развитие твердотопливных котлов. Именно экономичность такого оборудования считается его основным достоинством. Достигается она благодаря невысокой цене на расходный топливный материал.

Какими бывают

Все современные разновидности подобного оборудования изготавливаются из жаропрочной стали или же чугуна. Каждый из этих материалов имеет определенные характеристики. Так, стальные варианты имеют меньшую стоимость и несколько больший КПД. Как правило, такое превосходство не превышает 2%. При этом, котлы из чугуна более долговечны и имеют возможность увеличения мощности. Это возможно за счет добавления стандартных секций.

Условия горения

По условиям, при которых происходит сгорание топлива, можно разделить оборудование на следующие виды:

  • Обычные котлы прямого процесса горения.
  • Котлы с длительным циклом горения.
  • Пиролизные или газогенераторные.
  • Котлы, использующие в качестве топлива, переработанные в мелкую фракцию гранулы.

В обычном варианте твердотопливного котла сжигание происходит в топливнике. Помимо обычных дров можно использовать любой вид твердого топлива – уголь, торф и пр. Продукты сгорания отдают тепловую энергию теплообменнику, который передает ее теплоносителю в систему отопления. Из основных преимуществ такого варианта котла стоит отметить простоту конструкции. Сгорание топлива происходит в течение 2-6 часов.

Длительный процесс горения

Оборудование, которое значительно увеличивает время процесса горения на одной закладке, имеет некоторые конструктивные особенности. Топка котла имеет цилиндрическую форму. Сам процесс горения происходит в верхнем слое и движется вниз. Толщина верхнего горящего слоя составляет около 20 см. В топке такого котла находится подвижный распределитель воздуха. По мере сгорания слоя он опускается вниз, обеспечивая горение следующего слоя. Воздух подается дозировано и его хватает только на горение верхнего слоя. Таким образом, достигается длительная работа котла. Время работы варьируется от 12 до 30 часов. В конструкции такого котла отсутствуют зольник и колосник.

В котлах с длительным циклом горения имеется возможность регулировки мощности. Это достигается за счет регулировки подачи воздуха в герметичную камеру сгорания. Из основных недостатков стоит отметить требовательность к качеству топлива. Процент его влажности не должен превышать значения в 30%. Оптимальным вариантом считается влажность в 15 – 20%.

Пиролизные варианты твердотопливных котлов

Конструкция такого отопительного оборудования предусматривает две отдельные камеры. Обе камеры герметичны. В первой камере обеспечивается нагрев при ограниченной подаче воздуха. Высокая температура и недостаток кислорода приводит к тому, что древесина начинает разлагаться, выделяя при этом большое количество газа. Этот процесс называется пиролизом. Именно эти газы, предварительно нагретые и смешанные с воздухом, сжигаются во второй камере твердотопливного котла.

Подобное оборудование производится в двух вариантах – с верхним расположением камеры сгорания газов и с нижним. Конструкции с нижним расположением камеры догорания можно встретить гораздо чаще, нежели их аналоги с верхним расположением топки. При верхнем расположении камеры для дров достаточно удобно производить загрузку топлива. Поскольку, движение продуктов сгорания осуществляется не естественно, то есть – сверху в низ – тяга осуществляется в принудительном порядке. Таким образом, конструкция предусматривает наличие вентилятора.

Твердотопливные котлы на пеллетах

Пеллеты – спрессованные из древесины и ее отходов гранулы с диаметром от 6 до 8 мм. Помимо этого для производства пеллет широко используются побочные продукты сельскохозяйственного производства. Это – шелуха растительных культур, солома, торф и пр. Основным критерием, по которому происходит выбор основного сырья для производства гранул, является наличие в нем такого вещества, как лигнин. Именно лигнин обеспечивает склеивание массы при производстве подобного рода биотоплива.

Сжатые под давлением пеллеты приобретают несколько большую плотность, нежели сырье, из которого они изготавливались. Таким образом, повышается удельная плотность сгорания. Котлы, которые используют в качестве топлива мелкофракционные гранулы, имеют конструктивные особенности. Основными элементами конструкции выступают:

  • Приемный бункер.
  • Механизм подачи пеллет в зону сгорания.
  • Горелка.
  • Устройство автоматического розжига.
  • Механизм управления с датчиками температуры.

В конструкции твердотопливных пеллетных котлов используется два типа горелок – факельные и ретортные. В горелке факельного типа сгорание пеллет происходит за счет нагнетаемого потока воздуха, который и образует факел пламени. Горелки ретортного типа представляют собой объемную чашу, выполненную из жаропрочной стали или чугуна. Через центр такой чаши осуществляется механическая подача пеллет. Горение происходит по всей поверхности чаши.

Каждому из видов присущи определенные преимущества и недостатки. Так, горелки факельного типа более просты, с точки зрения конструкции. К преимуществам можно отнести не требовательность к качеству пеллет. Ретортный тип горелок характеризуется большей мощностью и большим КПД. Однако, горелки такого типа более требовательны к качеству топливных пеллет.

Основные тенденции развития

К таким тенденциям можно с уверенностью отнести автоматизацию процесса горения. Сам процесс горения твердого топлива достаточно сложно остановить. Поэтому, часто возникают ситуации, когда энергоотдача котла не соответствует потребностям. То есть, такое оборудование не предназначено для кратковременной работы. Устранить такой недостаток можно путем установки в отопительную систему буферной емкости. Она выполняет функцию аккумулирования тепловой энергии с последующей передачей ее в систему отопления.

Модели твердотопливных котлов, которые выпускаются современной промышленностью, представляют собой достойную альтернативу оборудованию, которое использует в качестве топлива газ, электричество, дизельное топливо. В конструкциях современных твердотопливных котлов используются инновационные технологии, которые значительно повышают их конкурентоспособность на рынке отопительного оборудования.