АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДАЧА ТОПЛИВА — ДА, КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ!?…

Появление на рынке твердотопливных котлов с автоматической подачей значительно упростило жизнь многих потребителей, для которых недоступно газовое или электрическое отопление. Развитие производства привело к созданию множества моделей различного назначения. Выбрать наиболее подходящий и выгодный вариант поможет знание об устройстве, принципах работы и видах автоматических агрегатов.

Типы котлов и горелок

Котлы с автоматической подачей топлива работают на угле или на биомассе (пеллеты, овсяные зерна, лузга подсолнечника, древесная щепа и др.). Среди угольных популярнее других котлы использующие в качестве топлива уголь «эко-горошек» (гранулы угля диаметром 5-25 мм.).

Для сжигания топлива в котлах используют горелки: ретортные, лотковые или факельные. 85% установленных угольных котлов с автоматической подачей работают на ретортных или лотковых горелках — эти решения мы и рассмотрим.

Как выбрать

При выборе определенного модели угольного котла для жилого дома следует учесть несколько факторов: тепловую мощность и размер отапливаемой площади, тип горения, тип теплообменного аппарата — чугунный или стальной, энергонезависимость, безопасность, КПД, вес агрегата и его цену.

Прямого длительного горения или пиролизный

Для того чтобы сравнить котлоагрегаты по типу горения: длительного горения или пиролизный, сравнивают основные параметры работы угольных котлов:

• КПД: Длительного горения — от 75 до 85%, пиролизный — от 85 до 92%.
• Возможность автономной работы: длительного горения — есть, пиролизный — есть.
• Энергонезависимость: длительного горения — есть, пиролизный — есть.
• Допустимая влажность топлива: длительного горения — от 30%, пиролизный — до 15%.
• Допустимая фракция: длительного горения — до 50 мм, пиролизный — от 25 мм.

Таким образом, сегодня, возможно, сделать основной вывод — наиболее эффективнее сжечь топливо, чем в автоматическом пиролизном твердотопливном котле на угле и дровах, просто не возможно.

Материал теплообменника

Вид материала, из которого изготовлен корпус угольного котлоагрегата – главный фактор, предопределяющий долговечность и ремонтопригодность нагревательной системы:

• Сталь — сравнительно легкий металл, который способен выдержать перепады по давлению и температуре. К его недостаткам относят подверженность коррозийным процессам и прогоранию в зоне максимальных температур.
• Чугун — самый долговечный материал, применяются во всех мощных агрегатах. Тем не менее, он плохо выдерживает удары и температурные перепады. Кроме того, в случае образования свищей в стенках, их заварить не получится, как в стальных изделиях.

Современные котлы, используя позитивные качества обоих металлов, выпускаются в стальном корпусе и с чугунной топочной камерой.

Одноконтурный или двухконтурный

Одноконтурный или двухконтурный выпускаются, или только для отопления, как в первом варианте, или, соответственно, для отопления и ГВС — во втором.

При этом двухконтурные котлы работают по принципу, переключения горячих дымовых газов на контур ГВС, при открытии вентиля на смесителе. Угольные агрегаты обладают довольно ярко выраженной низкой инерционностью, поэтому обеспечить регулирование греющей среды между контурами практически возможно только в пиролизных устройствах.

Поэтому для многих вариантов угольных котлов, остается предпочтительная схема горячего водоснабжения, организованная через дополнительно установленный бойлер косвенного нагрева. В этом случае существенно повышается эффективность работы системы теплоснабжения, за счет снижения температуры уходящего газа.

Минимально необходимая мощность и отапливаемая площадь

Для того чтобы определить приблизительную тепловую мощность, используют практическую формулу зависимости ее от отапливаемой площади помещения:

Мк = Пд х 0.1 где:

• Мк — расчетная мощность котла, кВт;
• Пд — площадь дома, м2.
• 0.1 — удельный показатель мощности на 1 м2 площади (Вт/м2).

Такой расчёт не учитывает еще много важных параметров дома, например, таких, как уровень теплоизоляции, площадь остекления, конструкция кровли и климатический район проживания.

Данные расчеты являются сложными и могут быть выполнены только специальными проектными организациями или с применением программных комплексов.

Поэтому в быту выполняют приблизительный расчет, который ведется по принципу «от малого к большому» — устанавливают мощность для каждой комнаты отдельно, а затем результат суммируют. Такой подход позволяет также определить количество приборов учета, необходимое для каждого помещения.

Еще одно отличие для угольных котлов в данной методике расчета, которое нужно будет учитывать при подборе оборудования. Мощность по формуле учитывает теплотворность стандартного угля, которая в реальности намного хуже, поэтому делают поправку в размере 20 % для точного определения расхода угля в твердотопливном котле.

Коэффициент полезного действия

КПД — представляет соотношение объема израсходованного топлива к объему тепловой энергии, выработанного угольным котлом. Это самый важный показатель эффективности работы оборудования и использовании топлива.

Он зависит от тепловой схемы и применения инновационных технологий в конструкции котла. В странах ЕС в связи с жесткими требованиями по защите окружающей среды, не допускается установка новых устройств с КПД ниже 90%. Высокотехнологичные конденсатные бытовые котлы сегодня работают с КПД 100-105 %.

Ретортные горелки

Ретортные горелки состоят из чугунного колена (реторты) и чугунной решетчатой горелки, в которой сгорает топливо. Некоторые горелки оборудованы «зубчатым венцом», вращение которого перемешивает топливо, разрушает коксующийся шлак и распределяет топливо по тарелке реторты.

Благодаря колену с изгибом 90 градусов, горелку устанавливают в середине камеры сгорания, поэтому боковые стенки котла нагреваются равномерно и не перегреваются. Конструкция увеличивает путь к бункеру с топливом и снижает вероятность возгорания топлива в податчике.

Еще одно преимущество — низкая чувствительность к возникающим отложениям в самом очаге: поступающие порции свежего топлива автоматически сбрасывают несгоревшее или спеченное топливо в зольник котла.

Есть и обратная сторона — изгиб колена осложняет подачу и сжигание топлива, которое со временем оседает в месте изгиба. Осаждение и нагар накапливаются, уменьшая «горло» для движения топлива на пути к верхней части горелки. Это приводит к увеличению сопротивления шнекового питателя, преждевременному износу шнека и поломке штифта (срезного болта), защищающего шнековый питатель.

Разновидности

Автоматические угольные котлы группируются по 4-м основополагающим видам: традиционный, пиролизный, пеллетный и длительного горения. Определенные модели соединяют различные конструктивные варианты, например, в традиционном котлоагрегате устанавливаю пеллетную горелку.

Котлы длительного горения на угле

Котлы, работающие по принципу длительного горения, иначе называются «с верхним горением». Они отличаются продолжительным периодом работы на 1-ой закладке угля.

В подобных конструкциях отсутствуют зольник и колосниковая решетка, более того низ устройства полностью глухой, в связи с чем горение топлива в нижней части категорически недопустимо. Топочная камера обладает цилиндрической формой. Воздух подводится сверху, строго по центру.

Процесс горения топлива

Для того чтобы организовать такую схему воздухоподачи в топке устроен распределитель воздуха, который имеет возможность опускаться вниз вместе с топливом, в процессе сгорания.

Воздух непрерывно подходит точно к верхнему горючему слою, где частично окисляется углеводороды, то есть протекает процесс пиролиза. Продукты, которые с частицами золы, вылетают вверх топочного пространства. Они отделяются от зоны первичного горения толстым металлическим диском, закрепленным на воздуходувной динамической трубе.

В этой камере вторичного дожига к пиролизному газу поступает атмосферный воздух, летучие горючие вещества сгорают, выделяя тепло, которое поступает на теплообменный аппарат, греющий теплоноситель для системы отопления.

Пиролизные угольные котлы

Еще один очень популярный вариант угольного агрегата — пиролизный или газогенераторный. Пиролизный процесс издавна используется во многих промышленных сферах в фармацевтике и нефтяной отрасли.

В угольных котлах пиролиз предполагает медленное термическое разложение угля при дефиците кислорода. При этом из топлива выделяются пиролизные горючие газы, которые сквозь специальные проходы в загрузочной камере проникают во вторичную камеру, в которую вентилятором подается расчетный объем воздуха.

Летучие вещества газ загораются и полностью сгорают, обеспечивая эффективную работу устройства с максимально высоким КПД для угольных котлов — 92%.

Бункерные автоматические котлы

Современные автономные угольные котлы, функционирующие в автоматическом режиме, управляются с помощью контроллера и шнекового механизма топливоподачи. Котловая система оборудована принудительной подачей воздуха и дымоотведения.

Для поддержания поверхностей нагрева и дымовых каналов в чистоте установлено стационарное устройство для самоочистки. Угольные котельные, оборудованные такими агрегатами, не требуют большого числа обслуживающего персонала, из-за высокого уровня автоматизации процесса горения.

Котел с бункером для угля

Принцип функционирования автоматических угольных котлов:

1. При запуске агрегата, запускается шнековая топливоподача.
2. Первая доля угля поджигается электроплазмой.
3. По мере сгорания, в топочную камеру подходит свежая порция топлива. Увеличение производительности агрегата регулируется скоростью шнекового транспортера.
4. Одновременно со шнековой топливоподачей, включается дозированная воздухоподача в топочную камеру.
5. Контроллер определяет скорость поступления воздуха, тем самым регулируя интенсивность процесса горения.
6. Автоматические колосниковые решетки, сбрасывают зольные остатки в зольный ящик.
7. Сажечистка производится специальными пружинами, установленными внутри каналов.

Лотковые горелки

Лотковые горелки — это лоток из стали или чугуна, в который шнек подает топливо.

Главное преимущество лотковых горелок — всеядность. Горелка сжигает большинство видов топлива и топливных смесей, доступных на рынке. Топливо к очагу подается только в горизонтальном направлении и на меньшее расстояние по сравнению с ретортной горелкой. Сопротивление питателя при работе шнека в этом случае минимальное. В то же время, короткое расстояние движения топлива и горизонтальная подача увеличивают вероятность обратного возгорания топлива в сторону топливного бункера. Поэтому для таких конструкций организуют дополнительную защиту от обратного возгорания (группу пожаротушения) .

Еще один недостаток — чувствительность к образованию спеченных веществ и отложений в горелке. Отложения скапливаются в конце лотка горелки, их труднее удалить автоматически — они будут удалятся только тогда, когда следующая порция топлива будет подана в горелку.

Видео

Дополнительные рекомендации по выбору подходящей модели доступны на видео.

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 27.12.2018

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

Самыми современными и экономически выгодными являются автоматические твердотопливные котлы. Это разумеется сказывается и на первоначальной цене таких аппаратов, но в конечном счете приводит к желаемому экономическому и эксплуатационному результату.

Назначение автоматических твердотопливных котлов: максимальная автономность (самостоятельность) работы при минимально возможном расходе топлива. И здесь все закономерно: чем больше обязанностей передано автоматическому управлению, тем точнее и согласованнее работает каждый его узел. Что в конечном счете выражается в экономии топлива и времени на обслуживание, а также в общем снижении трудовых затрат, если речь идет об обслуживающем персонале.

Обратный поток тепла к бункеру (возгорание)

Редкая но знакомая производителям авария — обратный поток тепла к бункеру. В 9 случаях из 10 — ситуация возникает по недосмотру самого пользователя котла. Также обратный поток тепла случается при поломке предохранительного шплинта, после чего прекращает вращаться шнек.

Если бункер плотно закрыт, вентилятор работает, и ничто не препятствует движению дымовых газов из котла в дымоход, даже если шнек не вращается — опасаться нечего.

Обратный поток тепла (возгорание) — редкое явление в котлах с автоматической подачей топлива. Тем не менее, производители котлов оснащают системы подачи двумя ступенями безопасности, чтобы исключить подобную вероятность в принципе.

Первая ступень — датчик температуры, устанавливается на трубу подачи топлива: если температура превысит заданную, датчик сигнализирует контроллеру котла, чтобы тот решил проблему. Контроллер начинает непрерывно прогонять топливо через трубу, пока температура датчика не придет в норму. Интервал непрерывной подачи в котлах Galmet — 10 минут.

Если проблема остается, срабатывает термостатический клапан — из аварийного резервуара в трубу подается вода и ликвидирует возгорание в трубе податчика.

Одна из причин возгорания топлива в баке — обратная тяга, которая возникает, если бункер оставили открытым или закрыли неправильно. Чтобы этого не произошло, некоторые производители оснащают крышку топливного бункера концевым выключателем. Когда крышка у бункера закрыта неплотно, датчик срабатывает и выдает предупредительный сигнал. Если не принять меры, контроллер остановит работу котла.

DeOnis-I › Блог › Самодельный шахтный котёл под все виды топлива

В процессе превращения дачи в загородный коттедж, возникла необходимость в качественном отоплении.
По периметру СНТ проходит газ и в последствии он будет подключён, но пока на это нет денег. Придётся топиться дровами, углём и пелетами. Ещё одна задача для котла, та это утилизация сгораемого мусора. Сначала обрезков дерева а потом и бытового. Установка котла планируется в отдельное помещение котельной, расположенное на участке. Так сказать «хозблок».

Полазил по форумам и понял, что самое эффективное это шахтный котёл с дожигом. Основное преимущество это автоматическая гравитационная подача угля в камеру сгорания. Рассмотрев разные варианты остановился на Купер Карбо, но и у него не всё гладко. Если его забить углём, то мусор уже не засунуть и ещё несколько непонятно, что делать если котёл потух а он набит углём… Как его заново разжечь, вытряхивать, разжигать и набивать углём заново?

Пришлось задуматься о своём котле с блекджеком и шлю****… Возможно, конечно, и не буду собирать, но задача интересная и почему бы не потренеровать мозги.

Боковые стенки планируются двойные, что бы объём жидкости был максимальным. Да и не хочеться сильно горячи стенки у котла. Плюс, в случае чего, котлёл зальёт ОЖ. Горячая вода в доме планируется через теплоаккумулятор — бойлер.

Подача воздуха через дроссель, для установки привода автоматики.

Второй дроссель планируется сбоку котла, для подачи дополнительного воздуха, для дожига.

Мусор грузится поверх углей, это позволит наиболее полно разлогать вредные вещества.

Думаю начерчу котёл и закажу раскрой листов на предприятии, сварю сам.

Пока это первый набросок. Подумываю над сборкой, омываемых ОЖ, труб в шахтах теплообменника.

Возникла идея по сборке теплообменников на трубах. Такая технология сборки позволит избежать как острых углов, так и исключит сварку внутри шахты.

Торцы труб ввариваются в стенки и открыты в рубашку ОЖ.

Все детали котла, за исключением заслонок, решёток зольников и двух ящиков длч золы, не могут нагреться свыше температуры ОЖ.

В будущем, планирую внедрить в котёл жидкотопливную или газовую горелку, для росжига котла автоматически.

Источник

Что делать, чтобы избежать возгорания?

• Обеспечьте постоянную тягу котла, герметичное закрывание топливного бака и следите за состоянием прокладки крышки топливного бункера.
• Проверяйте чистоту канала и камеру смесителя воздуха: пыль или зола попадают в смесительную камеру через сопла для обдува и со временем засоряют канал подачи воздуха вентилятором — в результате топливо горит неравномерно, КПД котла падает.
• Отрегулируйте параметры подачи топлива, если скорость подачи медленнее чем нужно и неправильно настроена подача воздуха в горелку — происходит более интенсивное сгорание топлива. Результат — горение начинает двигаться вниз по горелке и уходит в трубу подачи топлива.
• Металл горелки также нагревается и нагревает трубу податчика, в результате появляется ложный сигнал тревоги, сигнализирующий обратный поток тепла. Чтобы избежать ложных срабатываний, установите специальную негорючую прокладку, отделяющую горелку и трубу — прокладка не позволит передать температуру нагретой горелки трубе податчика.

Водяная рубашка

Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.

Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.

Дым из топливного бака.

Существует простой «домашний» способ проверить качество дымоудаления котла: откройте дверцу котла — при правильной регулировке дым не выходит, даже если открыты все дверцы.

Если выхлопные газы (дым) выходят из топливного бака, это признак недостаточной тяги дымохода. Так случается, когда забит дымоход котла, или смеситель входящего воздуха для горения. Вторая причина — неправильные настройки управления котлом или банально неудачная конструкция котла.

Еще одно замечание: при добавлении топлива в топку, убедитесь, что горелка находится в состоянии покоя (вентилятор отключен и не создает избыточное давление в котле).

Сломанный штифт (срезной болт): причины.

Частая причина остановки работы котла — ломается штифт (срезной болт), который соединяет двигатель со шнеком. Ниже возможные причины такой поломки:

• Топливо не рекомендованной фракции
• Инородные тела в топливе (болт, камень, куски проволоки)
• Отложение (нагар) в горелке ретортного типа — нагар уменьшает диаметр канала для поступления топлива к горелке и увеличивает сопротивление шнека. Проблема легко выявляется: при отложении нагара на колене реторты, «хрустящий» звук при подаче топлива в горелку становится громче. Раз в год, перед началом отопительного сезона, очищайте колено податчика топлива к горелке. Если котел работает на пеллетах, в течение сезона процедуру лучше повторить — при использовании пеллет нагар образуется быстрее.
• Повреждение шнека. Со временем витки шнека изнашиваются механически или разрушаются серой, содержащейся в топливе. В местах износа шнек не перемещает топливо а измельчает. Опилки или угольная крошка скапливаются в трубе податчика, увеличивая сопротивление шнека. Скорость износа шнека зависит от влажности используемого топлива, содержания серы в топливе и особенностей расположения котельной (в сыром подвале и без вентиляции срок службы оборудования сокращается).
• Неправильная установка котла (для регулировки высоты и выравнивания системы подачи котла используется регулируемая ножка топливного бака).

Рабочий принцип

В угольной системе отопления автоматизированного типа применяется рабочий принцип конвейера. Материал для отапливания проникает на транспортерную ленту и подается в камеру. То, как сработает механизм движения, зависит от температуры воды в системе. Температура крепится датчиком и предается в микропроцессорный блок управления.

Когда температура падает, транспортерная лента начинает собственное движение, и горючее подается в камеру. Убирание золы тоже считается автоматическим процессом.

Модели для предприятий промышленности могут независимо работать в течении месяца, тогда как домашние котлы имеют маленькие бункеры и могут сами работать только на протяжении 2-3 дней.

Дефекты электроники

В котельной, кроме самого котла, установлено вспомогательного оборудование, контролирующего работу системы: циркуляционные насосы и насосы ГВС, клапаны и распределительные коллекторы, электроника группы безопасности. Случайные ошибки в работе оборудования приводят к сбоям в работе контроллера котла. Возможны и заводские неполадки оборудования — производитель признает допустимым, если на каждую 1000 изделий 30-50 контроллеров после запуска будут работать с ошибками.

При подключении устройств также случаются сюрпризы: короткое замыкание симистора — транзистора системы подачи топлива или двигателя вентилятора вызывает непрерывную работу питателя(шнека) или вентилятора. При постоянно работающем вентиляторе или шнеке контроллер котла подает сигнал ошибки и отключается.

Еще при неправильном подключении возможно повредить разъем, который подключает питание насоса к контроллеру. Это неприятно, но не смертельно: в таком случае насос подключают напрямую в розетку.

Иногда котел приобретают заранее, и потом он в котельной дожидается установки. Котел плотно закрывают мешком или пленкой: при перепадах температур образуется конденсат, в том числе и на элементах контроллера, которые потом выходят из строя. Если приобретаете котел заранее, подготовьте подходящее место для хранения — сухое и теплое со свободным доступом воздуха к контроллеру.

Применение

Подобного рода оборудование очень часто используется для отапливания приватного дома. Его специальным образом устанавливают в систему, выполняя при этом ряд условий:

• площадь помещения теплогенерирующей установкой должна составлять более семи метров2, и все жилые помещения дома обязаны быть снабжены притоком воздуха;
• покрытия для пола дома обязаны быть негорючие;
• котел должен размещаться на расстоянии 0,5 метра от стен теплогенерирующей установкой, а под него ложат лист металла, который также убережет от загорания;
• дымовые трубы должны содержать требуемый диаметр сечения в соответствии с советами изготовителя;
• элекрический двигатель и системы автоматики лучше изолировать от любого нагревания.

Аналогичным образом, угольные котлы считаются замечательной заменой устоявшимся отопительным системам приватного дома.

Старение элементов котла

Периодически проверяйте котел, для безопасной и бесперебойной работы в предстоящем отопительном сезоне. В котлах со шнековым механизмом, питатель повреждается в течение 2-х лет: протирается или подвергается коррозии из-за воздействия серы и влаги. Если котел работает на топливе с низким содержанием серы (пеллеты или овсяные зерна), процесс коррозии будет минимальным. А вот при сгорании угля влажность топлива ускоряет коррозию шнека.

Тщательно смазывая соединения и трущиеся элементы устройства подачи топлива, возможно увеличить срок службы податчика до 10 лет. А если понадобится достать шнек из податчика для профилактики или ремонта, сделать это будет проще.

И не только проще но и безопасней, без смазки шнек «закисает». Для демонтажа придется выбивать шнек из посадочного отверстия, рискуя повредить редуктор, который стоит гораздо дороже.

Тщательно очищайте теплообменник после окончания отопительного сезона. В период, когда котел не эксплуатируется, теплообменник котла должен постоянно вентилироваться: для этого откройте дверцы котла, и проконтролируйте поступление свежего воздуха в котельную.

Соединение между котлом и дымоходом также подвергается коррозии и приводит к утечке продуктов сгорания (дымовых газов), снижая КПД работы котла. Чтобы избежать утечку дымовых газов из котла, контролируйте качество уплотняющих прокладок в местах соединения.

Один раз в 2-3 года, замените двигатель устройства подачи топлива и вентилятор. Если такой возможности нет, разберите и почистите лопасти рабочего колеса вентилятора: загрязненные лопасти снижают качество работы вентилятора, емкость конденсатора и вызывают осевое биение ротора, со временем выводящее вентилятор из строя.

Обслуживание

Обслуживание автоматических твердотопливных котлов в стандартной комплектации сводится к периодической догрузке топливного бункера, удалению образующейся золы из зольника, а также чистке теплообменника. И в зависимости от модели и мощности котла производится в среднем 1-3 раза в неделю.

В расширенной модификации некоторые котлы могут быть доукомплектованы бункерами увеличенного объема или системами автоматической догрузки топлива, системой автоматического золоудаления, а также системой пневматической прочистки теплообменника.