Твердопаливні котли тривалого горіння (ТКДГ) були розроблені для зниження кризових явищ в побутової теплоенергетиці, викликаних дефіцитом природного газу та рідкого палива і їх високими цінами. Даний варіант – просте рішення проблеми опалення приміщення з малими фінансовими витратами і високими ККД більше 85%. Тривалий процес горіння реалізується спеціальною конструкцією топки.
Існує два типових рішення по організації процесу – канадська система Булерьян і прибалтійська Стропува. Остання дорога і складна, тому не так популярна. Котли цього типу можна віднести до піролізного агрегатів, хоча принцип роботи у них зовсім інший.
Особливості твердопаливних котлів тривалого горіння
Відмінності технології ТКДГ в тому, що відсутній традиційний процес відкритого горіння палива, а тепло виходить в зоні, де йде процес тління палива. Тління – це схожий процес окислення палива тільки при мінімальному обсязі кисню, з аналогічною температурою димових газів, але сам процес протікає дуже повільно. Однією закладки палива досить для горіння від 12 годин до декількох діб, що буде залежати від обсягу камери згоряння.
В котлах цього типу використовується велика кількість палива, яке ущільнюють при завантаженні. Для дров важливо правильне укладання, вона повинна бути виконана щільним шаром. Якщо це сипучі елементи: тирса або лушпиння – виконується ущільнення, чим більше, тим якісніше процес горіння. Агрегати відрізняються розвиненою зоною тління. Саме ці показники забезпечують високий коефіцієнт тепловіддачі.
Важливо! Зона тління конструкційно виконується таким чином, що вона повністю закрита. Подача дутьевого повітря здійснюється через повітряну трубу, встановлену вище преса. Це особливий вантаж, який надає тиск на паливо, змушуючи його рухатися вниз топки. Крім того, стисла зона тління, не дає прохід повітря для збагачення палива киснем.
Переваги теплогенераторів тривалого горіння
Головна перевага цього типу агрегатів – низька собівартість теплоенергії через використання дешевого палива, а часом утилізованих видів його або сміття: лушпиння, листя та інші горючі відходів сільського господарства. Для того щоб почався процес, потрібно одна важлива умова – пресування відходів.
Основні переваги ТКДГ:
- Висока тепловіддача конструкції.
- Висока продуктивність при низьких питомих показниках по паливу.
- Багатоконтурність обігріву.
- Автоматика безпеки і регулювання процесів теплопостачання.
- Відповідність дизайну сучасним санітарно-гігієнічним і естетичним нормам і вимогам.
- Повна енергонезалежність.
- Відсутність небезпечних факторів роботи котлів, як, наприклад, у газового палива.
- Час автономної роботи від 12 годин до тижня.
- Екологічність за умови виконання режимних карт устаткування.
- Хороший ККД – понад 85%.
Необхідно відзначити, що ТКДГ володіють деякими недоліками:
- Висока вартість агрегату.
- Дотримання процесу пресування палива.
- Підвищені вимоги до якості палива по вологості і розмірами завантажуються елементів.
- Відсутність можливості довантаження в процесі роботи котла.
- Вимога до якості водяній середовища нагріву.
Зверніть увагу! При глибокої топці і неповної її завантаженні, процес розпалювання значно ускладнюється.
Побудова і принцип роботи
В процесі тління палива в звичайному котлі відбувається виділення теплової енергії з газу, який викидається в атмосферу у вигляді газів через димову трубу, тим самим завдаючи шкоди навколишньому середовищу через викиди незгорілих елементів і високої температури газоповітряної суміші.
Фахівці виявили, що це пальне паливо можна допалювати, з отриманням певної кількості тепла. Для цього треба було змінити типову конструкцію топки і встановити ще одну камеру згоряння, де збирається газ від тління палива. Самостійно він горіти не може, через нестачу в ньому кисню, тому до надходження в топку, він повинен пройти процес збагачення.
Відмінною рисою ТКДГ є те, що подача кисню і процес спалювання обмежуються верхнім шаром палива, тому конструкційно ці види теплогенераторів виконуються з великими розмірами топок, іноді ще званими шахтними, щоб була можливість завантажувати значні обсяги палива, забезпечивши повільне тління і просування шару в топці.
Ефект уповільнення досягається за рахунок перевернутого процесу горіння згори-вниз, на відміну від типових стандартних конструкцій котлів. Таким чином, в той час, як прогорає верхній завантажувальний шар, нижні шари просушиваются, що підвищує ефективність процесу теплоутворення, підвищує ККД котла.
Основні різновиди котлоагрегатів тривалого горіння
Твердопаливні котли тривалого горіння для опалення конструкційно виконуються з верхнім горінням або «з подовими топками». У них відсутні зольники і колосники, низ агрегату виконаний у вигляді глухого піддону або пода. Конструкція забезпечує захист від неможливості нижнього горіння, яке неприпустимо для цього виду котлів.
Котли більш чутливі до температур в поверхнях нагріву, ніж традиційні агрегати через іншого напрямку руху теплоносія (зверху вниз).
Зверніть увагу! Зміна швидкості циркуляції проти розрахункових і режимних величин викликає випадання конденсату на бойлері опалення, що загрожує високими корозійними процесами і призводить до дострокового виходу теплообмінників з експлуатації.
Котли на дровах
Це – твердопаливні котли, з основним видом палива тріска, брикети, дрова, кускові дерев’яні відходи. Дана модифікація повністю енергонезавісима і здатна забезпечити теплопостачанням житлових і громадських будівель площею до 800 км2. Дров’яної котел успішно застосовуються у віддалених сільських районах, де є дефіцит традиційних видів енергоносіїв: газ, вугілля, електроенергія.
З умов енергонезалежності такі агрегати комплектуються сучасними механічними терморегуляторами, які також не залежать від електрики. Самим головними достоїнствами даних пристроїв є низьковартісні паливо, великий діапазон робочої потужності, легкість експлуатації, доступність ремонту і високий термін служби котла до 30 років. Великий період експлуатації, можливий через знаходження металевих поверхонь нагріву в низькотемпературних і нізкоагресівних робочих середовищах.
Використання вугільного палива
Типова конструкція Булерьян для ТКДГ виконана у вигляді топки з 2-х камер – в нижній здійснюється процес тління і газоутворення. При надходженні отриманого топкового газу в наступну частину, він перемішується з повітрям і далі протікає повний дожіг газоповітряної суміші.
Поверхні виконані у вигляді циліндра, із зварними трубами. Розміщення змійовиків виконується знизу-вгору, що сприяє надійній повітряної циркуляції і забезпечує повну тепловіддачу.
Конструкція Стропува дорожча, оскільки виконується з 2-х циліндрів, один у внутрішньо іншого, за принципом газотрубних котлів. Простір між корпусами заповнюється водяним теплоносієм, а внутрішня ємність виконує функцію топки, куди через розподільник надходить повітря.
Завантажене горюче вугілля тліє зверху вниз і нагріває мережеву воду міжтрубному простору. Ці види агрегатів менш затребувані на ринку через порівняно низьких періодів автономної роботи до 4 діб і високою відпускною ціною вироби.
Зверніть увагу! Крім того користувачам не подобається вимоги по експлуатації по повного охолодження котла і очищенню перед черговим розпалом.
Автоматичні котли
Це тип конструкції не має недоліків попередніх моделей, в ньому процеси завантаження і звільнення камери від золи автоматизовані. Агрегат оснащений шнековой бункерній установкою для автоматичної подачі палива та очищення від золи.
Пристрій має рушійний шар горіння палива, конструкційно виконаний таким чином, що за один цикл буде забезпечено повне згорання паливного шару, для чого автоматичний теплогенератор ТКДГ оснащений рухомими колосниками. Режим горіння палива і передача теплової енергії теплоносію реалізується примусовою подачею повітря, топкова камера ТКДГ працює під наддувом.
Переваги автоматичних котлів ТКДГ:
- Спрощення процесу експлуатації.
- Автоматичне управління режимом і аварійної захистом.
- Комплектація термостатами, датчиками тиску і загазованості.
- ККД більше 90%.
- Тривалість роботи, обмежена обсягом завантажувального бункера.
- Низькі питомі витрати вугілля на вироблення теплової енергії.
Напівавтоматичні установки
Вони простіші в порівнянні з попередньою конструкцією, завантаження палива здійснюється вручну, всі інші процеси теплопостачання – автоматизовані.
Зверніть увагу! Автоматичний комплект регулювання має функцію подачі палива, запобіжний клапан від загоряння середовища, датчики температури, тиску і загазованості.
Напівавтоматичні ТКДГ відрізняються комплектацією вбудованого вентилятора і програмним забезпеченням робочої панелі управління з використанням електронного контролера, керуючого процесом горіння і системи теплопостачання. Агрегат має можливість підтримувати заданий температурний режим в системі опалення приміщення, контролюючи технологію роботи циркуляційних насосів.
Переваги напівавтоматичних ТКДГ:
- Високий ККД більше 90%.
- Великий термін горіння від однієї закладки.
- Економія палива в межах 5-25%, від традиційних твердопаливних котлів.
Двоконтурні компонування
Двоконтурний твердопаливний котел здійснює виробництво теплової енергії для потреб опалення та гарячого водопостачання. Такі моделі мають по два патрубка на вході і виході, по одному комплекту на кожен контур теплопостачання. Двоконтурні ТКДГ коштують набагато дорожче одноконтурних, тим не менш, вони більш економічні, оскільки виробляють гарячу воду для побутових потреб.
Двоконтурний котел на дровах комплектується чавунним або сталевим бойлером, перший, хоча і більш масивний, зате довговічний. Чавун не схильний до корозійних процесів від впливу вологи в газах, хоча страждає від різких температурних перепадів. Цих недоліків позбавлені сталеві бойлера. Вони мало важать, не бояться температурних перепадів. Проте, вони схильні до корозії від конденсату, в зв’язку, з чим мають обмеження по температурі газів з котла не нижче 65С.
Ще одним недоліком ТКДГ є неможливість організації циркуляції ГВП, тому якщо відстань від котла до крану буде значним, доведеться довго зливати холодну воду, а при відкритті другого крана температура і витрата води може істотно зменшиться, тому рекомендується організовувати водоразбор не далі ніж за уголом топкового приміщення .
ТОП-5 твердопаливних котлів тривалого горіння
За результатами призначених для користувача симпатій за перше півріччя поточного року ТОП-5 зайняли наступні моделі:
- STROPUVA S 40.
- Данко 20.
- Dakon DOR F 16.
- Протерм Бобер 50.
- Viadrus Hercules U22D-4.
Насправді складно відразу встановити яка з даних моделей рейтингу мають краще співвідношення ціна / якість, тому що все перспективні і мають свої плюси і мінуси.
Створивши твердопаливні котли тривалого горіння, фахівці дали нове життя старим способам опалення за допомогою вугілля і дров. Підійшовши з наукової точки зору до теплотехнічних процесів, розробивши нову конструкцію топки і запровадивши передові технології управління, їм вдалося вивести на ринок абсолютно новий опалювальний агрегат, який надійно прослужить людям не один десяток років.