Разновидности твердотопливных котлов

Преимущества и недостатки установки комбинированного твердотопливного котла

Значительный опыт использования установок данного типа, позволил владельцам котлов определить положительные и отрицательные моменты в приобретении этой отопительной системы.

К числу позитивных моментов монтажа твердотопливных газовых агрегатов, следует отнести:

• в отличии от стандартных твердотопливных устройств, которые работают до следующей закладки от 2 до 3 часов, аппарат данного типа может работать в среднем 6 часов, а если выбрать более дорогостоящую модель, то можно автоматизировать отопительную систему до 5 суток;
• коэффициент полезного действия котла может достигать 92%, за счет высокого уровня теплоотдачи.

К числу недостатков можно отнести следующие:

• особые требования выдвигаются к топливу и его качеству (древесина должна быть сухой и иметь соответствующие размеры, при этом нельзя переходить с одного вида горючего на другой);
• высокая стоимость приобретения агрегата (классическая модель в несколько раз дешевле).

Как устроен газогенераторный котел на твердом топливе?

Конструкция и внешний вид современных газогенераторных установок претерпел больших изменений, по сравнению с их предшественниками. Инженеры усовершенствовали его работу, а также эффективность расхода топлива. Единственное, что делает отопительную систему неизменной является принцип действия.

В целом, комбинированный котел функционирует следующим образом:

1. В процессе горения дров выделяется углекислый газ, что называется газогенерацией.
2. В конструкции устройства создаются все необходимые условия для того, чтобы замедлить скорость горения древесины и увеличить выработку газа.
3. После перемешивания выделенного вещества с воздухом в оптимальном соотношении, образуется горюче-воздушная смесь.
4. В процессе горения этой смеси выделяется дополнительная порция тепловой энергии, которая идет на обогрев дома.

Комплектация различных моделей твердотопливного комбинированного котла незначительно отличается друг от друга, но в каждой конструкции присутствуют следующие элементы:

1. Топочные камеры (первая камера предназначена для сжигания твердого топлива, а вторая – для переработки углекислого газа).
2. Дымоходная труба для вывода отработанного газа, а также система подачи кислорода.

Особенностью таких котлов является то, что дымоход установки имеет ломаную форму, в отличии от других отопительных систем. Это объясняется тем, что в дымоход попадают продукты сгорания, которые уже отдали свое тепло теплообменнику.

В основном большинство моделей аппаратов имеют способность работать в автономном режиме без дополнительного участия владельцев котла. Если оборудование работает на дровах, то подача топлива осуществляется вручную. Человеку необходимо правильно настроить подачу воздуха в систему, следить за очисткой устройства от золы и другие подобные операции.

Есть модели комбинированных котлов, работающие в автоматически на отходах от древесины. Такие устройства полностью контролируются автоматикой и не требуют участия человека.

Как выбрать и на что обратить внимание?

Важнейшими показателями при выборе твердотопливных котлов длительного горения с встроенным водяным контуром являются:

1. Доступность необходимого топлива.
2. Уровень мощности прибора — зависит от площади обогреваемых помещений и требуемого температурного режима теплоносителя.
3. Тип тяги, создаваемой внутри топочной камеры. Может быть принудительно или естественной. Данный параметр влияет на возможность размещения в конкретном помещении и уровень производительности котла.
4. Коэффициент полезного действия. Будет зависеть от типа используемого горючего, особенностей конструкции и используемого дополнительно оборудования (наличие или отсутствие вытяжки, автоматизации подачи топлива и т.п.).
5. Материал теплообменника — обычно это чугун или сталь — влияет на показатели надежности устройства и характеристики теплотехники.
6. Тип расположения водяной рубашки — важен для того, чтобы верно определить место установки котла с точки зрения правил пожарной безопасности.
7. Вес агрегата — является важным фактором для опредения основания, где будет располагаться котел. Оно должно быть достаточно прочным и не подлежать деформации.
8. Метод загрузки горючего и габариты камеры сгорания важны для определения цикла использования агрегата и возможности настройки его автоматизированного обслуживания.
9. Конструктивные особенности зольника и его доступность будут влиять на удобство выполнения работ по обслуживанию и профилактике котла.
10. Уровень стоимости — зависит от сочетания перечисленных выше факторов и репутации марки изготовителя оборудования.

Как и чем надо топить дровяной котел газогенераторного типа

Наибольшую трудность для большинства потребителей представляет правильная топка котла. Производители агрегатов рекомендуют следующую последовательность действий:

• При открытой воздушной заслонке, дрова поджигаются с помощью лучинки.
• В режиме обычного горения, топливо продолжает гореть, пока температура в топочной камере не достигнет показателей, достаточных для начала газогенерации.
• Заслонка переводится в режим ограниченного поступления кислорода.

Какие дрова лучше для газогенераторного котла

К дровам предъявляются следующие требования:

• Влажность не более 20%.
• Для топки оптимально использовать твердые сорта древесины. Подойдут – бук, дуб, акация.
• Запрещается топить котел углем, отходами деревообработки, пылью, так как это приводит к снижению сроков эксплуатации. Данный запрет распространяется и на древесину хвойных пород.

Затраты на отопление снижаются при сжигании качественной древесины. В процессе горения выделяется больше тепловой энергии, что увеличивает КПД, энергоэффективность и время автономной работы котла от одной закладки. Расход дров снижается приблизительно на 30%.

Допустимая влажность дров

Параметры соотношения влаги в дровах, полностью зависят от конструкции теплогенератора:

• Котлы с боковой загрузкой – наиболее распространенное решение в европейских моделях газогенераторного оборудования, требовательного к качеству топлива. Максимально допустимая влажность не более 20%.
• Модели с верхней загрузкой – конструкция впервые была изобретена отечественными разработчиками. Принцип работы таких котлов заключается в постепенном сжигании дров, уложенных в вертикальную топочную камеру. Дрова, под собственным весом, по мере прогорания нижнего слоя, постепенно опускаются вниз. Теплый воздух подсушивает верхнее топливо.Котлы с верхней загрузкой, способны перейти в режим газогенерации даже при относительной влажности дров до 45°С. При этом требуется, чтобы, по крайней мере, треть заложенного топлива было сухим.

От качества топлива зависит энергоэффективность котла. При естественном высыхании, 20% влажность, достигается после годовой сушки дров.

Конструкции газогенераторного оборудования

Техника состоит из преобразователя, вентилятора, скруббера, трубопроводной подводящей инфраструктуры, камеры сжигания и подключающей фурнитуры. Конструкция ориентируется на условия термической переработки твердого топлива с целью выработки тепловой или электрической энергии. Это может быть моноблочная или модульная установка с возможностью выполнения замены отдельных элементов. Корпуса компонентов изготавливаются из металла (листовая сталь) путем сварочной компоновки. В нижней части монтируется металлическая платформа, которую можно дополнять и ходовой частью в зависимости от конкретного конструкционного решения. В верхней же части обычно организуется система загрузки с бункером, к которому подводятся каналы подачи кислорода. В промышленных газогенераторных установках для выработки электроэнергии иногда предусматриваются механические органы загрузки топлива с автоматической регулировкой. Но в этом случае и камера сгорания должна быть обеспечена специальными индикаторами, которые будут подавать команду на внесение очередной порции топлива.

Как выбрать газогенераторный котёл

• Особенности конструкции – потребителю предлагают котлы, использующие принцип верхнего и нижнего горения, с вертикальной и горизонтальной топкой. От данных характеристик зависит время работы, допустимое качество используемого топлива и другие рабочие параметры.
• Мощность – при средней теплоизоляции здания и высоте потолков не более 2,7 м, действует формула, позволяющая высчитать необходимую производительность котла: 1 кВт = 10 м². Точный расчет необходимой мощности, с учетом всех особенностей и технических характеристик здания, выполняют с помощью специальных .

Лучшие производители газогенераторного оборудования

Помимо уже зарекомендовавших себя европейских заводов, производство котлов газогенераторного типа, наладили отечественные компании. Для облегчения выбора, все модели можно разделить на несколько групп по территориальному признаку:

• Российские газогенераторные котлы – отечественные компании изготавливают продукцию либо самостоятельно (как в случае компаний БТС, Тепловъ, Ф.Б.Р.Ж., Фантом, Бастион, Газген), так и при поддержке иностранных партнеров (Lavoro). Продукция адаптирована к отечественным условиям. Изменения в конструкции сделали возможным использование топлива с влажностью до 30-42%.
• Европейские котлы – традиционно считаются лучшими в своем классе. Продукцию предлагают компании Viadrus, Stropuva (практически родоначальник газогенераторных котлов), Atmos и другие. Котлы европейских концернов имеют длительный срок эксплуатации, отличаются надежностью, высокой степенью автоматизации и экономичностью.

Стоимость котлов газогенераторного типа

Отечественные котлы можно найти, начиная с 30 тыс. руб. За качественный газогенератор, аналогичный европейским моделям, придется заплатить около 80 тыс. руб. (Цены приводятся приблизительно с учетом производительности 30 кВт).

Плюсы и минусы котлов с газогенерацией топлива

• Продолжительность горения топлива в газогенераторном котле не менее 6 часов. Некоторые модели, как отечественных, так и европейских производителей, способны от одной закладки проработать до 3-5 суток.
• Большая теплоотдача, по сравнению с классической моделью. КПД газогенераторных котлов составляет 80-92%.

• Ограничения в использовании топлива. Теплообменник газогенераторного котла, работающего на дровах, при переходе на уголь, прогорает уже спустя год эксплуатации. Топить влажными дровами и отходами древесины нельзя.
• Стоимость – классический котел, стоит, приблизительно в 2-3 раза дешевле.

Газогенераторные котлы не имеют аналогов среди других моделей, относительно длительности работы от одной закладки, тепло производительным характеристикам и другим рабочим параметрам. Несколько ограничивают популярность моделей – высокая стоимость и особенности эксплуатации.

Газогенераторные котлы – один из видов твердотопливных, обычно водогрейных устройств. Суть его работы состоит в том, что топливо и летучие вещества в нем сгорают по отдельности. Другими словами, происходит пиролиз твердого топлива, поэтому котлы называют еще пиролизными. Особенно это нагревательное оборудование эффективно при работе на дровах, древесных брикетах, буром и некоторых фракциях каменного угля.

Используйте газогенераторные котлы для отопления дома

Преимущества и недостатки газовых котлов

Газовые котлы обычно устанавливают в населенных пунктах, где проведена газовая магистраль. Современные агрегаты отличаются наличием различных функций, удобным и красивым интерфейсом. Некоторые модели оснащены режимом управления котлом с помощью приложения в смартфоне.

Газовые агрегаты могут похвастаться наличием следующих преимуществ:

1. Простотой использования, так как весь процесс подачи тепла автоматизирован.
2. Высоким коэффициентом полезного действия – это дает возможность максимально эффективно расходовать небольшое количество топлива.
3. Длительным сроком службы – у газового котла он составляет около 15 лет.
4. Компактностью – особенно это касается настенных моделей. Они занимают мало места на стене между шкафами или в нишах.
5. Большой выбор моделей, имеющих разные функции, размеры и особенности работы.

Недостатки газовых котлов следующие:

…

1. Зависимость от газовой магистрали. Если ее рядом нет, то газовый котел устанавливать нецелесообразно. Обогрев от баллонного газа обойдется значительно дороже.
2. Необходимость в получении разрешения от Газтехнадзора.
3. Агрегат должен проходить ежегодные проверки у специалистов газопоставляющей компании.

Некоторые боятся взрывоопасности газовых устройств. Однако при соблюдении правил эксплуатации и поддержании агрегата в исправном состоянии взрыв газа не произойдет. К тому же, современные агрегаты оснащены системой безопасности, которая сразу же перекрывает газ, если пламя тухнет.

Двухконтурные модели газовых котлов имеют возможность производить не только тепло, а еще и теплую воду для бытовых нужд.

Какое топливо подходит

Показатель влажности топлива не должен превышать 25%, иначе энергия будет расходоваться на испарение воды, мощность окажется ниже необходимой, водяной пар начнет разбавлять выделяемые газы и мешать горению. В результате котел прекратит работу.

В остальном выбор топлива часто зависит от модели. Бывают устройства исключительно дровяные, а некоторые агрегаты могут хорошо работать и на других видах горючих материалов, таких как бурый или каменный уголь.

Наиболее эффективны газогенераторные системы, работающие на топливе с высоким выходом летучих веществ:

• дрова;
• пеллеты;
• древесные отходы;
• топливные брикеты;
• бурый уголь.

При выборе материала также нужно ориентироваться на продолжительность его горения. Для сжигания мягкой древесины потребуется 7 часов, прессованных опилок, торфа и твердого дерева — 9–10 часов. Время тления бурого угля ограничивается 10–11, а черного — 12–14 часами.

Наибольшую мощность обеспечат натуральные дрова с длиной поленьев 450–650 мм. Кроме того, использование такого вида топлива способствует повышению срока службы оборудования.

Установка и противопожарная безопасность

Свидетельством правильности сборки являются показания выхода на режим теплогенерирующего устройства. Этот процесс должен занимать считанные минуты, а прогрев всей системы отопления – не более получаса. Также отмечается довольно резкое повышение температуры в отапливаемом помещении.

При первом запуске нужно установить КПД нового агрегата. Этот показатель свидетельствует об отсутствии отклонений и недочетов в монтажных работах. Определяется он по состоянию выходящих дымовых газов, которые не должны иметь удушливый запах окиси углерода (угарный газ). Это условие должно выполняться на всех режимах работы.

Устанавливаются газогенераторные котлы в отдельное нежилое помещение, отвечающее всем требованиям пожарной безопасности. Они предполагают:

• наличие вентиляции (отверстие площадью не менее 10 см2);
• установку защитного кожуха перед камерой сжигания (металлический лист толщиной 2 мм);
• заливку бетонного фундамента под котел либо создание прочной кирпичной кладки;
• наличие пространства между стеной и котлом не менее 20 см, а также предметами мебели и другими конструкциями.

Также в помещении должен быть доступ к электропитанию для подсоединения вентилятора. Если нет возможности подать электроэнергию, можно смонтировать длинный дымоход. Но тогда возникает проблема с его фиксацией и достаточностью получаемой тяги. Пиролизные котлы стали удачным симбиозом деревенской печки и прогрессивных энергосберегающих технологий.

Самым эффективным способом использования древесного топлива являются газогенераторные котлы на дровах. В зависимости от модификации или производителя – коэффициент полезного действия таких установок может достигать 95 процентов. В таких устройствах древесное топливо сгорает практически полностью, не оставляя остатков. Газогенераторные котлы в свое время использовались даже для приведения в движение автомобилей, но сейчас они прочно занимают традиционную нишу для котлов – используются для обогрева помещений и нагрева воды. Каков же принцип работы газогенераторного котла, и как выбрать газогенераторный котел при покупке?

При работе газогенераторного котла на дровах используется принцип пиролиза
. После закладки топлива (дров или специальных древесных брикетов) они проходят через несколько стадий сгорания. Рассмотрим их:

1. Первоначально древесное топливо попадает в специальную камеру, где оно подсушивается.
2. Затем древесное топливо горит при поддержании температуры от 20 до 850 градусов Цельсия. При этом в топочную камеру практически не поступает кислорода. Таким образом происходит окисление древесного топлива,
3. Получившийся в результате окисления газ поступает в камеру сгорания, где с использованием горелок поджигается и горит.

Газогенераторные котлы на дровах, используемые в отопительных целях имеют специальный водяной контур. Внутри него вода проходит через две нагревательных камеры, а уже затем поступает в отопительные радиаторы.

На чем основана работа пиролизного котла

В основе работы любого газогенераторного или, по другому, пиролизного котла лежит явление так называемого пиролиза или сжигания твердого топлива при высокой температуре и недостатке кислорода. В таких условиях происходит не обычный процесс горения, а разложение (тление) сухой древесины или другого вида твердого топлива с выделением горючего пиролизного газа, который в дальнейшем используется для получения тепловой энергии и нагрева жидкого теплоносителя в теплообменнике.

Пиролизный котел

Для того, чтобы принцип работы пиролизного котла, был более понятен, рассмотрим его устройство и схему функционирования основных его узлов.

Принцип работы и основные элементы конструкции пиролизного котла

Основой конструкции таких генераторов тепловой энергии служат две камеры (см. рис). Первая (данном случае — верхняя) имеет большой объем и служит для загрузки топлива, его поджигания, подсушивания, а также, пиролизного сжигания с выделением древесного газа. Для обеспечения этого процесса в нее подается ограниченное количество первичного воздуха. При первоначальном розжиге дроссель (заслонка) дымовой трубы открывается и дымовые газы выходят в нее напрямую, как в обычном твердотопливном котле. После того, как топливо загорится, дроссельную заслонку закрывают и агрегат начинает работать в газогенераторном режиме.

Вторая камера (нижняя) имеет меньший объем и служит для сжигания пиролизного газа, который подается в нее из верхней камеры, с помощью форсунки, расположенной в разделяющем их перекрытии из огнеупорного материала. По каналам в том же огнеупорном перекрытии к форсунке принудительно подается вторичный воздух, который обеспечивает полное сжигание пиролизного газа в нижней камере. С помощью изменения объема подачи воздуха можно регулировать работу котла: скорость сжигания топлива и температуру нагрева теплоносителя.

Хотя в настоящее время, существуют модели, которые могут отличаться формой и устройством, расположением и конструкцией камер сжигания, способом подачи первичного и вторичного воздуха и другими особенностями. Но принцип их работы остается одним и тем же: твердое топливо сжигается в таких условиях, что из него выделяется горючий газ, который потом сжигается в отдельной камере с выделением большого количества тепла.

Устройство модели на дровах и схема

Данный вид котла растапливается точно по такому же принципу, как и обычный котел на твердом топливе. Дрова, пеллеты, брикеты, опилки и прочие виды топлива закладываются в нижнюю камеру, поджигаются, после чего открывается воздушная заслонка для создания тяги.

Устройство самодельного газогенераторного котла очень простое. Основу составляют 2 камеры, закрытые в один корпус. В нижней сгорает твердое топливо, в верхней – дровяной газ. При этом нагреваемый воздух постоянно циркулирует по воздуховодам – теплый поднимается вверх и выходит наружу, холодный подсасывается снаружи нагревается и также выходит. Этот процесс продолжается до той поры, пока в камере тлеет топливо.

Как сделать своими руками

На схеме, изображенной выше, видно, как функционирует котел, где и какие камеры расположены, поэтому прежде чем приступать к собственноручной сборке, необходимо разобраться с принципом работы готового котла, а также использовать чертеж котла, работающего на твердом топливе.

На видео вы можете посмотреть, как работает газогенераторный котел:

1. Основой котла (корпусом) служит любая металлическая бочка, подойдет даже использованный газовый баллон. Можно сделать такой цилиндр из листа стали 8-10 мм толщиной, для чего сварить его по окружности и приварить дно.
2. В верхней части цилиндра делаете камеру минимальным объемом 0,7 куб.м, куда в дальнейшем будет загружаться твердое топливо.

1. На самом верху цилиндра привариваете дополнительный круг стали, из которого будет происходить забор холодного воздуха (юбка).

1. Для очистки древесного газа от сторонних примесей используются кольца грубой очистки. Поддув его происходит через фурму.

1. Для охлаждения газа из юбки забирается холодный воздух. Он проходит по зигзагу труб, оснащенному несколькими металлическими кольцами, постепенно охлаждаясь.

1. Если используется для горения недостаточно сухое топливо, во время работы котла собирается конденсат. Его необходимо регулярно спускать, для чего используется подобный кран.

1. Газогенераторный котел – единственный в линейке отопительного оборудования, который позволяет использовать даже влажные – свежесрубленные – дрова. При контакте с холодным воздухом, поступающим из юбки, образуется слишком большое количество воды, которое необходимо постоянно спускать. Для этой цели используется т.н. сепаратор. Его изготавливают из трубы диаметром 3-5 мм, куда вставляют пластину с ребрами. Проходя по сепаратору, вода выводится из системы по ленте слива.

1. Для повышения мощности газогенераторного котла требуется сухой газ. Для этого достаточно закрыть кран слива конденсата и открыть кран на газовой трубе, которая расположена сразу за сепараторной трубкой. Когда газ поступает из небольшой трубы в большую, он распадается на газообразную и жидкую фракции, после чего переходит в камеру сгорания.

1. Для обогрева больших площадей рекомендуется устанавливать водяной контур. Можно даже сделать отдельную камеру в газогенераторном котле, где будет нагреваться с помощью поступающего горючего газа вода. За счет конвекции при нагреве происходит одновременное его охлаждение.

1. При выполнении обвязки котла рекомендуется использовать газ в качестве источника дополнительного горючего. Для этого достаточно подсоединить контур и открыть вентиль подачи газа в прибавочную зону.

1. Камеры сгорания изготавливают из низкоуглеродистой стали, не подверженной воздействию высоких температур и конденсата.
2. Внутри корпуса камеры сгорания закрепляются болтами.
3. Крышка корпуса и камеры всегда уплотняется, чтобы исключить неконтролируемое попадание воздуха внутрь. В качестве уплотнителя можно использовать асбестовый шнур.
4. Корпус газогенераторного котла лучше всего изготовить из пустого газового баллона. Чтобы исключить риск возгорания остатков газа во время монтажных работ, наполните его до краев водой.
5. Обязательно устанавливайте на газогенераторе обратный клапан, который предотвратит выход газа.
6. Для нагнетания воздуха можно использовать вентилятор, но в этом случае котел будет энергозависимым.
7. Колосниковая решетка для камеры сгорания твердого топлива изготавливается из чугунных полос. Для того, чтобы такой агрегат было удобно чистить, сделайте центр колосника подвижным.
8. Предусмотрите в загрузочной камере люк – при избытке топлива и газа он позволит сбросить часть балласта.
9. Для изготовления газогенераторного котла своими руками обязательно используйте чертежи, а еще лучше – вышедший из строя котел, чтобы в точности соблюсти все пропорции и размеры.

Принцип работы газогенераторной установки

Рабочий процесс данного оборудования основывается на неполной переработке углерода, выделяемого при сжигании топлива. В качестве твердотопливных элементов могут выступать как дрова с углем, так и биоматериалы наподобие торфяных брикетов, пеллетов или гранул из отходов деревоперерабатывающей промышленности. Полученный углерод при взаимодействии с подведенными потоками воздуха может присоединять к себе атомы кислорода. Полученный газ потенциально может отдать объем энергии, соответствующей лишь 30% от изначально загруженного топлива, из которого он был выработан. С другой стороны, для переработки углерода требуется гораздо меньше ресурсов – как минимум, кислород требуется в минимальном объеме. И уже в процессе вторичного сжигания газогенераторная установка вырабатывает целевую энергию, пригодную для использования. На этом этапе могут задействоваться различные преобразователи и аккумуляторные батареи – в зависимости от типа энергии, которую планируется получать из газовоздушной смеси.

Заключение

Электрическим и жидкостным системам генерации энергии сегодня все активнее противостоят технологии альтернативной энергетики. Для той же бытовой среды уже давно выпускаются комплектные солнечные панели и геотермальные батареи. Какое место в этой конкурентной борьбе может занять современный газогенератор? Это не самое практичное в использовании решение именно для бытового применения из-за больших размеров оборудования и хлопотного содержания. Однако промышленность вполне заинтересована в таких установках, поскольку они позволяют рассчитывать на внушительную экономию без снижения мощности.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin