Твердотопливные котлы нижнего и верхнего горения

0
240

Твердотопливные котлы не делятся только на «старомодные» и «современные». Котел без питателя также может быть современным и соответствовать самым строгим современным стандартам выбросов.

Твердотопливные котлы верхнего горения

Котел верхнего горения можно распознать по выпускному отверстию для выхлопных газов из очага в теплообменник, расположенный на «потолке» загрузочной камеры . Следовательно, котлы верхнего горения — из-за противоточного способа сжигания угля или древесины (поскольку кокс можно сжигать без проблем) — грязные, вонючие, неэкономичные и неудобные в использовании .

Твердотопливный котел верхнего горения
Твердотопливный котел верхнего горения

Твердотопливные котлы верхнего горения исторически являются первым и наиболее популярным типом конструкции не только котлов, но и всех печей, каминов и т.д.

Твердотопливный котел прямоточного горения

Довольно легко улучшить работу котлов верхнего горения (и других печей и каминов этой конструкции), изменив технику сжигания в них на освещение сверху . Таким образом, грязное противоточное горение заменяется современным прямоточным горением.

Топочный котел,  сжигает летучие компоненты угля / древесины — вместо того, чтобы впускать их в окружающую среду — что при розжиге экономит около 30% топлива . Затем полученный кокс / древесный уголь сжигается снизу, то есть противотоком, но это не является проблемой — такое сгорание является чистым, когда используется для топлива, которое уже не содержит летучих веществ.

Топливо для твердотопливного котла верхнего горения

Большим преимуществом котлов верхнего горения является их устойчивость к широкому спектру форм и типов угля и дров:

  • первичный крупный уголь, древесина в полметровых бревнах — ок
  • уголь с угольной пылью — подходит
  • Коксующийся уголь — вам часто придется гасить, чтобы очистить решетку, но все сгорит.
  • кокс — да, но только там, где производитель разрешает это топливо

Но не означает, что все эти виды топлива сжигаются одинаково хорошо и без проблем.

Оптимальным топливом для котла верхнего горения является уголь тип 31.2, 32.1, 32.2, самое большее, до типа 33. Кокс также используют (в тех, которые приспособлены для этого). Лучший уголь — орех — достаточно крупный, чтобы медленно гореть и пропускать воздух, но не слишком крупный.

Использование дров для котлов твердотопливных верхнего горения не очень выгодно , и дешево. Эти котлы длительного горения Бизон не могут сжигать большое количество газов, выделяющихся из древесины (их целая масса достигает 70%!). Лучшим решением для этого топлива является котел нижнего горения (шахтный котел Бизон), который способен хорошо сжигать газы.

Типичные проблемы и дефекты конструкции котлов верхнего горения

Что было не так с котлами верхнего горения:

  • Отсутствие подачи вторичного воздуха (относится к котлу без продувки)  — каждый твердотопливный котел работающий на естественной тяге, должен иметь подачу вторичного воздуха: заслонку, заслонку или другую регулируемую турбину в загрузочной дверце. Вторичный воздух позволяет сжигать легковоспламеняющиеся газы над бункером, который — при отсутствии этого воздуха — выходит неиспользованным в дымовую трубу, забирая туда ваши деньги.
  • Выдувание — сама турбина не является лишней, но  обычно в ней нет необходимости , потому что все виды топлива с грануляцией выше тонкого угля сгорают на естественной тяге. Выдувной агрегат, с другой стороны, повышает цену котла на несколько тысяч грн., а затем потребляет некоторое количество электроэнергии каждый день.  Большинство проблем с распалом котла вызвано ошибками при выполнении вентиляции в котельной (отсутствие подачи воздуха извне), утечками при подключении котла к дымоходу или плохим состоянием трубы дымохода (утечка, охлаждение или покрытие сажей / смолой). Достаточно устранить эти проблемы, и естественная тяга будет больше, чем необходимо. Здесь полезно мнение трубочиста.
  • Примитивный контроллер  —  при загрузке котлов топливом  два состояния контроллера были установлены , т.е. рабочее включение / выключение , непригодны для сжигания угля. Они виновны во взрывах горючих газов в котле , потому что внезапная остановка подачи воздуха в котел на полной мощности вызывает риск небольшого взрыва. Эта проблема была в мелких котлах на угле, и там, по большей части, метод управления был изменен на плавное снижение вентилятора. Но в «универсальных» котлах вы часто можете установить контроллер на два состояния, поэтому перед покупкой стоит выяснить, с какой моделью вы имеете дело.
  • Небольшая поверхность теплообменника, то есть чрезмерный нагрев дымохода  — для того, чтобы котел мог эффективно отбирать произведенное тепло, он должен иметь определенную поверхность теплообменника. 1 кв.м — это неписаный стандарт на каждые 10 кВт мощности котла. У большинства котлов верхнего горения нет даже такого количества, хотя есть замечательные исключения, у которых есть более обширный теплообменник. Эта особенность сильно учитывается в рейтинге котлов. Стоит обратить внимание, потому что, если можно устранить недостаток подачи вторичного воздуха, то расширить теплообменник невозможно.

Реальная производительность котла верхнего горения

Эффективность котла верхнего сгорания во многом зависит от используемого метода сжигания топлива. Правильно используемый котел верхнего горения (работающий сверху), мощность которого была выбрана в соответствии с потребностями отапливаемого здания (она не в два или три раза больше), достигнет  КПД примерно 50%, и это уже можно считать хорошим результатом.

При неправильном выборе мощности и неправильном способе сжигания  КПД такого котла не может превышать 30% .

Твердотопливные котлы нижнего горения

Котлы нижнего горения являются менее популярным типом котлов. Единственный выпуск дымовых газов в этих котлах расположен в нижней части топки, рядом с решеткой. В этих котлах способ горения, рекомендованный производителем, то есть поджиг на решетке и закладка топлива, является правильным, потому что именно тогда здесь происходит правильное  параллельное горение.

Твердотопливный котел длительного горения - нижнего горения
Твердотопливный котел длительного горения — нижнего горения

Котлы с нижним горением были известны на протяжении веков и были созданы для эффективного и чистого сжигания угля и дров. Так почему же столько лет они не вытесняли вонючие и неэффективные котлы с рынка? Есть много причин. Основным, является то, что для построения хорошо функционирующего котла с нижним сгоранием требуются некоторые знания, опыт и желание — и котел будет немного дороже, чем котел с верхним сгоранием. Если вы выпускаете неэффективный продукт, который не демонстрирует заметных преимуществ, вводит новые недостатки и стоит дороже — тогда зачем …

Твердотопливные котлы нижнего горения, доступные в настоящее время на рынке, правильно изготовлены, чисты и эффективны.

Топливо для котлов нижнего горения

Котлы нижнего горения не приспособлены для:

  • мелкого угля,
  • коксующегося топлива,
  • уголь и камни будут гореть, но извлечение камней из решетки при непрерывном горении может быть обременительным.

Оптимальным топливом для котла нижнего горения является уголь типа 31.2, 32.1 — 32.2, ассортимент орехов. Отечественные котлы с нижнего горения, как правило, предназначены для угля, хотя древесина не хуже.

Специально для древесины были разработаны различные котлы нижнего горениягазификационные твердотопливные котлы.

Твердотопливный котел длительного горения чешский - нижнего горения
Твердотопливный котел длительного горения чешский — нижнего горения

В Украине они никогда не пользовались спросом, потому что были дорогими (например, вышеупомянутый Atmos — сопоставимый по цене с автоматическими котлами) и для среднего украинца, который часто топит самым дешевым топливом — непрактичны, потому что в них сжигают только хорошую толстую древесину.

Типичные недостатки твердотопливных котлов нижнего горения

На протяжении многих лет котлы нижнего горения были в основном  «недоразвиты» 

Недостаток, часто воспринимаемый как дефект — это дым в котле нижнего горения и засорение загрузочной камеры. В этом нет ничего плохого, хотя, если человек не знаком с ним и открывает загрузочную дверцу не так, как должно быть (должно быть медленно), в неподходящее время — последствия плачевны.

Полезные аксессуары для котлов нижнего горения

Подвижная решетка  — это полезно, это важная особенность котла нижнего горения, позволяющая более удобно удалять золу при сжигании. Если использовали каменный или шлаковый уголь — вам придется очищать решетку вручную между последующими нагрузками.

Остальные детали (керамика, вторичный воздух и т.д.) В настоящее время находятся в каждом котле нижнего горения, поскольку они должны — без этого они не будут соответствовать требованиям по выбросам.

Реальная производительность котла нижнего горения

Котлы нижнего горения могут достигать КПД до  65-80% средней эффективности в год. Таким образом, это больше, чем в котлах верхнего горения, главным образом из-за того, что одновременно сжигается только часть топлива, и можно создать факел, в котором горючие газы смешиваются с вторичным воздухом и дожиганием в горячей среде — так лучше, чем это возможно в котлах верхнего сгорание.

Верхний и нижний котлы

Из благородной попытки объединить преимущества котлов верхнего сгорания (все горючие) и нижнего сгорания (чистое сгорание), были созданы верхний и нижний котлы, которые, к сожалению, в принципе хуже, чем вышеупомянутые два типа котлов, потому что «канонический» обычно невозможно прямоточное горение.

Как вы можете видеть после постройки, он похож на котел сгорания на дне (но он работает больше как печь). Разница заключается в дополнительном выпускном отверстии в верхней части загрузочной камеры, которое не находится в нижнем котле сгорания (или закрыто во время нормальной работы). После поджига на решетке и заправки большего количества топлива, этот котел не пинает резко, как это делает ростер снизу, потому что у него есть один выпускной выпуск ниже. Но наличие дополнительного выпускного отверстия в верхней части приводит к тому, что тепло постепенно повышается, и топливо одновременно медленно сжигается противотоком , вызывая появление серого смолистого дыма.

Как спасти себя

Основной способ избежать неприятностей с верхним и нижним котлами — не покупать их . После того, как вы наступите, один из вариантов приручить такой котел — это использовать дым .

  1. Сначала на решетке горит какое-то дерево.
  2. Затем тепло отводится к задней части котла, под подвесным теплообменником.
  3. Остальная часть решетки покрыта углем
  4. Уголь не добавляется до тех пор, пока не сгорит до 1/4 объема
  5. Когда это происходит, зола удаляется, оставшееся тепло смещается к задней части котла, а остальная часть решетки заполняется углем.
Сравнение твердотопливного котла нижнего и верхнего горения
Сравнение твердотопливного котла нижнего и верхнего горения

Вариантом постоянного улучшения ситуации обычно является переход на верхнее или нижнее сгорание . Однако не всегда оба варианта возможны. Каждый из котлов отличается размером пространства над и под подвесным теплообменником и его расположением.

Преобразование в котел верхнего сгорания  заключается в блокировании нижнего выхода из загрузочной камеры с использованием шамотных кирпичей аналогично тому, как показано на рисунке выше, и последующем сжигании котла сверху. В то же время верхний выпускной патрубок должен иметь высоту не менее 5 см, чтобы быть достаточным для удаления дымовых газов. Это приведет к снижению мощности котла, потому что мы отключаем большую часть поверхности водяной рубашки в этом заднем канале, но возможно, что это улучшит общую культуру работы котла (если он был слишком большим до сих пор — и это обычно так). Если мощности не хватает, вы всегда можете отменить модификацию.

Преобразование в котел нижнего сгорания заключается в блокировании верхнего выхода из загрузочной камеры, даже с использованием плотно уплотненной минеральной ваты (наверху нет температур, как на решетке, поэтому она выдержит). После такой операции он разжигает котел на гриле и добавляет топливо по мере необходимости. Тем не менее, вы должны учитывать соленость загрузочной камеры, характерную для котлов с более низким сгоранием, но вы сможете курить все время гораздо чище, чем в том же котле в оригинальной версии.

Какой тип загрузочного котла выбрать

На данный момент (2020 г.) — доступны котлы нижнего и верхнего горения, хотя котлы нижнего горения предпочтительны потому что только они соответствуют нормам выбросов.

Фидерные котлы

Существует несколько типов питающих котлов. Они отличаются используемым механизмом подачи и техникой сжигания топлива.

Котлы с ретортной горелкой

В ретортной горелке топливо подается снизу в «котел», в котором горит только верхний слой. Пепел падает над горелкой. Таким образом, топливо является прямоточным, т. е. Точно так же, как в котле верхнего горения, с той разницей, что здесь оно постоянно добавляется снизу, а в загрузочном котле это невозможно сделать вручную (или это сложно).

Горелка для твердотопливного котла
Горелка для твердотопливного котла

Ретортная горелка горит очень чисто , потому что все летучие вещества здесь проходят через тепло и сжигаются. Однако механически это самая требовательная конструкция:

  • не переносит слишком большие куски топлива — винтовой привод справится с более мелкими, слишком большими комками, но застрянет на очень больших кусках или металлических элементах
  • Сопротивление проталкиванию топлива через питатель очень высокое, что ускоряет износ всей горелки за счет трения (хотя это спустя время, но питатель дольше будет жить чем теплообменник, а не наоборот)

Горелки и винты разных фирм изготавливаются из стали или чугуна — в различных конфигурациях (винт, корпус, заводная головка горелки частично или полностью из чугуна).

  • Чугун, как правило, более долговечен, но он больше передает шум питателя котлу и далее на установку.
  • Сталь требует регулярного, предпочтительно ежегодного, предсезонного обслуживания. Влажное топливо может буквально съесть стальную улитку через несколько лет. В дополнение к коррозии стали, обычный износ из-за трения является угрозой. Это произойдет, если будет изготовлен из тонкого листового металла. На самом дешевом рынке котлов это около 3мм. Приличный винт должен быть сделан из листа толщиной не менее 5 мм.
  • Винты из нержавеющей стали также доступны. Такая улитка должна выдерживать остальную часть горелки и котла, но по сравнению с обычной она примерно в два-три раза дороже.

Ретортные горелки обычно предназначены для сжигания круглого угля . 
Некоторые горелки (II поколения) также хорошо горят — в одиночку или в смеси с углем. Возможность сжигания угля всегда указана в руководстве по эксплуатации котла.

Горелка для подачи топлива в твердотопливный котел

Первым типом ретортных горелок, которые появились на рынке, были простые реторты для угля типа 31, который горит чисто и легко, как бумага. В такой горелке простой шнек проталкивает топливо через колено на 90 градусов и таким образом достигает очага. Эти типы реторт все еще широко используются, они преобладают в самых дешевых котлах и работают очень хорошо — при одном условии, только если они  качественное топливо . То есть. без крахмала, без коксования, без добавления мелкого угля, камней и т. д. На практике это значительно сужает пространство для маневра при подаче топлива и вынуждает покупать дорогой «фирменный» уголь прямо из шахт.

Горелка желоба котла

Название горелки желоба происходит от того факта, что он напоминает желоб, через который проходит топливо. С одной стороны, он проталкивается через шнековый питатель, с другой — зола выталкивается в зольник. Воздух подается из-под желоба через ряд отверстий в его концевой части.

По сравнению с ретортой горелка желоба не имеет изгиба на 90 градусов в топливном тракте, что вызывает некоторые проблемы в ретортах. Отсутствие этого колена делает работу улитки легче, но в то же время означает, что сгорание происходит не в текущем направлении, а в поперечном направлении (поперечная тяга ): топливо подается горизонтально, а воздух — вертикально. В желобе нет никакой гарантии, что все летучие вещества вступят в контакт с углями. Следовательно, эти горелки имеют тенденцию взрываться при меньшей мощности, когда они не полностью нагреты, и когда они напряженные, они легко отстают, потому что воздух здесь проходит с высокой интенсивностью.

Преимущество горелки желоба — большая устойчивость к плохому топливу. Желоб легко принимает то, что может пройти через шнековый питатель (мелочь, щепа), хотя чистота сгорания будет далека от того, чего достигают реторты.

Котлы с поршневыми питателями

Поршневой питатель — это нечто среднее между загрузочным котлом и горелкой желоба. Имеется небольшая решетчатая или перфорированная плита с продувкой снизу, имеющая большую площадь поверхности, чем в горелке желоба. Топливо подается сбоку, как в «желобе», но не через червяк и поршень. Поршневой питатель лучше всего переносит негабаритное топливо, но также чрезвычайно неточно дозирует топливо по сравнению с улиткой. Это называется ящик по причине.

Конструкция поршневого питателя в твердотопливном котле
Конструкция поршневого питателя в твердотопливном котле

Поршневой питатель имеет наибольший допуск к плохому и негабаритному топливу по сравнению со всеми другими типами горелок. В то же время это самый примитивный очаг, не сильно отличающийся от загрузочной колосниковой решетки, где летучие вещества в основном не соприкасаются с углями, поэтому он будет производить больше сажи . Копание и проблемы с точным регулированием мощности тем больше, чем ниже мощность, вплоть до автоматического истечения, в том числе, если вы хотите нагревать горячую воду с таким бойлером. Поэтому котлы с поршневым питателем должны разумно использоваться там, где они работают: в старых, больших зданиях, снабжая их чем-то дешевым, например, у меня.