Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеОсновным видом твердотопливных котлов можно считать котлы, работающие за счёт сжигания дров. Такие устройства, в свою очередь, можно условно разделить на 3 группы:

Котлы на твёрдом топливе, горение в которых происходит естественным путём

Котлы такого типа отличаются от аналогов тем, что все дрова, которые были помещены в топку, горят одновременно, то есть процесс горения твёрдого топлива, в рассматриваемом случае — дров, происходит естественно.

К преимуществам котлов этого типа традиционно относят простую конструкцию и низкую стоимость изделия. Такой котёл снисходителен к качеству дров и не вызывает затруднений в процессе обслуживания, что также можно отнести в актив устройства.

Оператор такого котла может контролировать мощность работы устройства, однако этот показатель может колебаться между 60 и 100 % КПД, конкретная цифра зависит от того, насколько интенсивным является горение. Интенсивность горения регулируется с помощью специальной заслонки, которая ограничивает попадание воздуха в котёл. Вместе с мощностью неизбежно уменьшается и КПД аппарата.

Практика показывает, что максимальный КПД, который могут похвастаться подобные котлы, составляет 80%. Говоря о минусах твердотопливных котлов с природным типом сгорания топлива, принято вспоминать о том, что процесс горения топлива происходит в максимально короткие сроки. Как правило, одной партии помещённых в котёл дров хватает не более, чем на 4 часа.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Твердотопливные пиролизные газогенераторные котлы продолжительного горения

Действие таких котлов базируется на газификации топлива. Топка такого котла разделена на 2 половины по горизонтали. Верхняя половина, которая одновременно является загрузочной камерой для топлива, дрова не горят, а тлеют. Испытывая на себе воздействие высоких температур, дрова выделяют различные горючие вещества, которые и становятся основным топливом для котла, сгорая во второй камере, расположенной снизу.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Описанный принцип действия котлов существенно повышает КПД таких образцов, в этом случае можно говорить о 85 или даже 90 %. Время горения топлива также ощутимо увеличивается, доходя до 12 часов. Дело в том, что в рассматриваемых котлах процесс непосредственного горения топлива происходит только в нижней камере.

В верхней, загрузочной камере, дрова только тлеют, выделяя горючие вещества. После этого горючие вещества перемешиваются с воздухом и через специальную форсунку отправляются во вторую, нижнюю камеру, где и становятся основным топливом для такого котла. В процессе сжигания смеси из воздуха и газов, выделяющихся из дров, удаётся достичь достаточно высоких температур, поэтому нижняя камера, в которой и происходит процесс сгорания, обшивают специальной термостойкой отделкой.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Топливо в рассматриваемых котлах прогорает почти полностью, что позволяет говорить ещё и об экономичности котла. Кроме того, в силу своих технических особенностей котёл не образует сажи и пепла в процессе работы. Для того, что пиролизный котёл полноценно выполнял свои функции, необходимо полноценное нагнетание воздуха внутрь устройства.

Рассматриваемые котлы являют собой сложную и недешевую аппаратуру. В большинстве случаев, в конструкцию таких котлов входят:

  • Дымососы;
  • Электронные приборы для управления рабочим процессом котла и эффективного контроля за ним.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле
Важным условием для правильной эксплуатации пиролизного котла, является уровень влажности топлива. Влажность дров, которые будут закладываться в такой котёл, не должна превышать 25 %. Практика показывает, что хранящиеся в поленнице дрова могут похвастаться таким процентом влажности только спустя 24 месяца после начала хранения.
Также котёл требователен и к размерам топлива: толщина дров, которые готовятся к закладке в такой котел, не должна быть менее 100 миллиметров. Минимальная мощность котла, которую можно считать подконтрольной, составляет 50 %, в тех случаях, когда мощность котла опускается нижеуказанного показателя, работа прибора становится нестабильной. Это говорит о том, что котёл хорошо адаптирован для работы в холодные периоды года, однако совершенно непригоден для эффективной эксплуатации в межсезонье.

Читайте так же:  Характеристика пеноплекса 50 мм сравнение

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле
Пиролизные котлы от таких производителей, как VERNER и ATMOS могут похвастаться отличными отзывами от пользователей, успевших изучить и испытать данную технику в процессе практического применения.

Твердотопливные котлы, в топку которых подаётся вторичный воздух

В традиционных котлах с естественным процессом прогорания топлива процесс контроля мощности прибора осуществляется с помощью особой заслонки, то есть путём сокращения количества подаваемого воздуха. Минусом такой системы контроля заслуженно считают то, что большое количество веществ, которые применимы в качестве топлива для котла, улетучиваются вместе с продуктами горения.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле
Выходит, что потребление дров возрастает, а полезность котла, наоборот, сокращается. В рассматриваемых котлах происходит натуральный процесс сгорания топлива, то есть вся партия помещённых в топку дров горит одновременно, однако в камеру сгорания поступает ещё и вторичный воздух, который обеспечивает не только сгорание дров, но ещё и горючих веществ и газов, речь о которых велась несколько выше.
Решение о подаче вторичного воздуха в камеру сгорания таких котлов сделало их более экономичными, а значит, более выгодными.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле
Благодаря такому подходу, КПД котла существенно возрастают, но другие рабочие параметры остаются аналогичными показателям других котлов. Такие котлы большинство продавцов и продающих организаций также называют пиролизными, однако такое утверждение постоянно подвергается справедливой критике. Описанные котлы являются псевдопиролизными, а разговоры о том, что подобные аппараты – пиролизные, являются нечестным маркетинговым ходом.

  • Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеОтопление в частном доме

В прошлом, многие жители частных домов, старались переехать в городские квартиры. Это обуславливалось комфортом проживания в таком жилье. В квартирах была горячая вода, и не было…

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеОтопление многоквартирного дома

Все знают, насколько важен в зимний период обогрев жилого помещения. Как правило, в многоквартирных домах проводится центральная система отопления, несмотря на то, что появились…

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеАвтономное отопление дома

Обогрев жилья – это одна из самых актуальных проблем для жителей нашей страны, так как климат в ней отличается суровостью и долгими холодными зимами. Центральное отопление есть не…

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеПравильное отопление частного дома

Если человек стал счастливым обладателем загородного дома, то придет такое время, когда встанет вопрос – как своими силами сделать домашнее отопление. Одним из современных…

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеВыбираем радиаторы отопления в частный дом

Сразу надо разъяснить, что система отопления частных домов или загородных коттеджей имеет свои особенности и отличается от системы отопления в многоэтажках. Строгие правила…

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

В последнее время на специализированных форумах возникает множество споров о необходимости подогрева воздуха участвующего в горении. Нахватавшиеся вершков теоретики и им подобные даже доходят до истерик, влезая в дебри аэродинамики и молекулярной физики. Однако внятного ответа почему и зачем нужен подогрев так и не находят.
В данной статье, мы с вами, уважаемые читатели постараемся разобраться во всех нюансах и тонкостях данного вопроса.

Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону

По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.

После модернизации котлов Glaz12 и Glaz16 наша команда решила не останавливаться на достигнутом и сделать их еще лучше. Поэтому для еще более уверенной работы на минимальной мощности и ее смещения в сторону нижних границ мы решили вмонтировать в котлы подогреватели первичного и вторичного воздуха. Шаг конечно революционный и смелый и поэтому без понимания физики процессов понять его довольно трудно.
Итак представим себе котел Glaz12,работающий на минимальной мощности. На колосниках у него лежит слой углей, которые горят, а через заслонку под колосники поступает необходимое количество воздуха, которого хватает чтоб в топке генерировалась тепловая мощность 3,75 квт. КПД котла при таком режиме составляет 75 процентов и поэтому на выходе мы имеем полезную мощность 2,8 квт. Образовавшиеся газы покидают слой углей и устремляются в газовое окно, где встречаются со вторичным воздухом. После чего они проходят теплообменник и улетают в трубу.
Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеВроде все просто, но не совсем. Котлы Glaz хороши тем, что на минимуме они именно горят, а не тлеют и как мы уже не раз писали, в очаге горения создается определенная температура. В различных источниках утверждают, что эта температура должна быть не ниже 800 градусов Цельсия, поэтому ее и возьмем в качестве опорной. Теперь будем смотреть на горящее топливо с точки зрения балланса энергий.
Для простоты примем, что в котел на горение с улицы поступает воздух с температурой 0 градусов и вносит в котел 0 ватт тепловой энергии. Топливо которое горит, освобождает в результате реакций 3,75 квт химической энергии. (Большая часть ее превращается в тепловую конечно но об этом чуть ниже). Это был приход в котел.
Куда идет расход? Вроде все просто: 2,8 квт полезного тепла идет на нагрев теплоносителя системы отопления, а 0,95 квт потери. Но нас этот балланс не устраивает и мы копнем глубже.
Рассмотрим куда и как распределяется энергия нашего топлива, если учтем КПД котла в 75 процентов и температуре уходящих 140 градусов Цельсия. Для упрощения расчетов примем, что теплоемкость газов от температуры не зависит и постоянна во всем диапазоне.
Если в изолированной печи идеально сжечь некое количество древесины с идеальным соотношием воздуха, то в результате химической реакции мы получим газы с температурой около 1400 градусов Цельсия. Логично будет предположить, что если в газах с температурой 1400 градусов сосредоточена энергия 3,75 квт, то в уходящих газах из котла при температуре 140 градусов мы потеряем

Читайте так же:  Как починить автоматику на газовом котле

Qух=3,75*(140/1400)=0,375 квт тепловой энергии

Тогда остальные потери энергии с химнедожегом и паразитными проскоками воздуха составят:

Следовательно (если проигнорируем дожиг и не будем усложнять задачу) в топке выделилаль тепловая мощность:

Тогда с таким неидеальным сгоранием максимальная температура в очаге горения составила бы:

Но это значение температуры мы бы получили в идеально изолированной печи, а в реалии будет намного меньше. Почему?
Все потому, что горящее топливо начинает излучать в окружающее пространство энергию, как это делает костер. И чем выше температура очага горения, тем больше энергии он излучает.
Зная, что очаг горения покидают газы с температурой 800 градусов, то их энергия составит:

В топке порождается 3,175 квт, с газами уходит 2,145 квт, а куда пропало остальное? Остальное – это и есть энергия переданная стенкам котла посредством излучения. На долю лучистой пришлось:

А далее для полноты картины мы узнаем, что в теплообменнике газы отдали:

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеНа рисунке изображен балланс энергий уже более развернуто. Как видим доля лучистой энергии в общем баллансе составляет почти треть.
И коль уже начали разговор про лучистую то предлагаю поговорить о ней подробнее. Горящий слой углей распространяет свои лучи во все стороны и от излучения нагревается все, что находится в прямой видимости их попадания: дрова, лежащие сверху, пепел, находящийся снизу под колосниками, боковые стенки шахты и шамотный кирпич. Дрова поглощают выпавшую на них долю энергии, выделяя при этом газы и выпаривая влагу. Зола или пепел, нагреваясь, тут же отдает эту энергию первичному воздуху, поступающему под колосники. Эта часть энергии с воздухом возращается обратно источнику. Тоже самое можно сказать и про шамотный кирпич. Нет он воздухом не охлаждается, а имеет свойства отражать излучение обратно , поэтому лучистая в основном греет дрова и водоохлаждаемые стенки шахты, которые находятся выше шамотных. Именно благодара шамотным кирпичам в котлах Glaz мы добиваемся отличных показателей работы на минимуме!
Убери кирпичи и доля лучистой в шахте возрасла бы в разы, что привело бы к уменьшению температуры горения и срыву в тление. Именно поэтому от шахты тепло отбирать нужно крайне аккуратно, дабы не навредить процессу.
А теперь представим ситуацию, что воздух идущий на горение, мы нагрели от 0 до 100 градусов цельсия в неком стороннем источнике. Воздуху мы сообщили при этом:

Читайте так же:  Температура отопления в угловых квартирах

Qво=3,75*(100/1400)=0,267 квт тепловой энергии.

Для упрощения расчетов теплоемкости воздуха и газов я принял одинаковыми. Теперь тепловая энергия, выделяемая на колосниках увеличится на эти самые 0,267 квт и составит:

Тепловая мощность повысилась, а значит повысится и температура в очаге. Сразу напрашивается вывод, что если температура воздуха, идущего в топку, повысилась на 100 градусов, то и в очаге она тоже повысится на сотню. То есть была 800, а стала 900 градусов. Однако это не так. Всю картину нам опять портит излучение. Ведь колличество передаваемой таким путем энергии зависит от абсолютной температуры аж в 4ой степени. Увеличим ее в очаге в 2 раза, а лучистая энергия от источника возрастет во все 16 раз!
Подача вторичного воздуха в твердотопливном котлеПосле недолгой, но муторной итерации я получил, что в нашем случае температура в очаге повысится на 40 градусов и составит 840 по Цельсию. Доля лучистой при этом возрастет с 1,03 квт до 1,19 квт и балланс энергий в топке распределится так как мы видим на рисунке. В условиях данной задачи воздух мы нагревали в стороннем источнике, а что если мы сконструируем дополнительный теплообменник в самом котле и будем греть воздух газами, которые покидают камеру дожига и имеют вполне солидную температуру которая позволяет нам это сделать.
В итоге мы будем иметь балланс энергий в котле как на рисунке. Как видим путем внедрения дополнительного теплообменника мы получили еще более устойчивую работу на минимальном режиме и разгрузили по мощности основной теплообменник на целых 170 ватт.
Этот момент не прошел мимо нашего внимания при испытаниях котла Glaz12"Бижбуляк" и в данный момент наша команда работает над теплообменником- тандемом благодаря применению которого появится возможность иметь на всех режимах постоянную температуру уходящих газов.

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Подача вторичного воздуха в твердотопливном котле

Среди котлов на твердом топливе самой большой популярностью пользуются твердотопливные котлы на дровах. Котлы на дровах по принципу сжигания топлива делятся на три категории:

Твердотопливные котлы естественного, природного горения. В традиционных котлах естественного горения происходит обычный, природный процесс сгорания топлива. Такие котлы имеют простое устройство, относительно не дорогие, менее требовательны к качеству топлива и не сложные в обслуживании. Мощностью котла можно управлять, изменяя интенсивность горения топлива, но в ограниченном диапазоне 60-100%. Для этого, прикрывая заслонку, уменьшают подачу воздуха в котел При этом снижается не только мощность, но и КПД котла. Максимальный КПД котлов классического горения не превышает 80%. Самый большой недостаток — малая продолжительность горения одной загрузки топлива, обычно не более 4-х часов.

Оцените статью
Adblock detector