Твердопаливний котел — Вікіпедія

Твердопа́ливний коте́л — це пристрій для утворення і передавання теплової енергії теплоносію з метою подальшого її використання в цілях опалення.

Паливом для твердопаливних котлів є дрова, вугілля або паливні гранули (пелети) — недорога альтернатива газу і нафти. Спалювання такого виду палива (тирси, тріски, соняшникового лушпиння) також дозволяє вирішити проблему утилізації відходів деревообробки та сільськогосподарського виробництва.

Сучасні твердопаливні котли забезпечують якісне екологічно чисте спалювання і високий ступінь автоматизації. В умовах постійного зростання ціни на газ в Україні почали користуватися шаленим попитом.

За принципом завантаження палива:

• ручні;
• автоматичні:
  • ретортний пальник;
  • факельний пальник.
• універсальні (ручні і автоматичні);

За матеріалом теплообмінника:

• стальні;
• чавунні.

За кількістю контурів обігріву:

• одноконтурні (тільки опалення);
• двоконтурні (опалення і гаряче водопостачання).

За видом палива:

• вугілля;
• дрова або дров'яні брикети;
• торф або торф'яні брикети;
• пелети;
• залишки деревообробки;
• залишки агрообробки.

За принципом горіння:

• пошарове горіння;
  • верхнє;
  • нижнє.
• пряме повне горіння;
• піролізні;
• горіння у пальнику.

На твердопаливному котлі встановлений датчик, що відслідковує температуру води в котлі. Цей датчик за допомогою сталевої ланцюжка з'єднаний із заслінкою повітря. У випадках, коли температура теплоносія стає вище заданої, заслінка автоматично прикривається і процес горіння уповільнюється. Коли температура знижується, то заслінка відкривається. Також практично на всі твердопаливні котли можна утсановити повноцінну автоматику: електронний контролер і вентилятор наддуву. Для цього потрібно, щоб на котлі були кріплення для вентилятора.

• доступність;
• невисока вартість палива;
• економніші за газові котли

Звичайні, найчастіше бюджетні, твердопаливні котли складаються з водяної сорочки і зовнішнього кожуха. Між ними може розташовуватися утеплювач, для зменшення тепловтрат. Товщина металу від 3 до 6 мм.

По водяній сорочці циркулює теплоносій (вода або незамерзайка), який вбирає тепло в процесі роботи котла і віддає її в систему опалення. Сучасні твердопаливні котли мають різні модифікації, з яких складається будова — водоохолоджувані колосники, конвекційні канали (інша назва: газохід, водяні полиці), форсунки для зонної подачі повітря, камера догорання піролізних газів (тільки в котлах шахтного типу і піролізних).

Складніші твердопаливні та піролізні котли облаштовуються системою автоматичної подачі палива. Вона складається із механізму шнекової подачі і бункера. До пальника котла шнеком підводиться паливо — вугілля або пелети. Для подачі повітря в зону горіння під пальником встановлений вентилятор.

Вугілля, що застосовується в цих котлах, має фракцію 5-25 мм. Пелети мають розміри 6-10 мм в діаметрі і 5-70 мм завдовжки.

Процес роботи котла з бункером для вугілля та пелет повністю автоматизований і контролюється за допомогою пульта управління, на якому задаються всі необхідні настройки, включаючи необхідну температуру, денний цикл роботи котла, його вмикання і вимикання. Для безпечної роботи котла часто передбачений автоматичний клапан, що розриває електричний ланцюг у разі перегрівання котла.

Встановлену на виході з котла температуру води відстежує терморегулятор. Якщо ця температура знизилася на задану в налаштуваннях величину щодо встановленої, за його сигналом на кілька секунд вмикається електродвигун шнека, і порція палива подається в пальниковий пристрій, в якому постійно підтримується тліючий заряд. Вентилятор нагнітає повітря в пальниковий пристрій, і температура води в котлі підвищується. Однак, як тільки вона досягає верхньої межі, автоматика вимикає вентилятор.

Щоб вогонь по шнеку не проник в бункер пеллетного котла, в конструкції можуть бути передбачені захисні системи. При підвищенні температури до критичної, спеціальний термостат вимикає вентилятор нагнітання і подачу палива. При відсутності подачі повітря горіння повністю припиняється. На сучасних твердопаливних котлах також встановлюються системи автоматичного пожежогасіння. При температурі подавального кожуха 70-80 °С шнек і пальниковий пристрій заливаються водою.

Важливою частиною системи опалення на основі твердопаливних котлів є димоходи. Їх встановлення регламентується нормативними актами. Зокрема, димова труба відносно котла в приміщенні повинна бути виведена: - вище границі зони вітрового підпору, але не менше 0,5м вище гребеня даху при розміщені їх (по горизонталі) не далі 1,5м від гребня даху. - в рівень з гребенем даху, при розміщені їх (по горизонталі) на відстані 3м від гребня. - не нижче прямої, проведеної від гребеня в низ під кутом 10˚ до горизонту, при розміщені труб на відстані більш ніж 3м від гребеня даху^[1].

Система опалення на основі твердопаливного котла — це Система індивідуального опалення житлових чи виробничих приміщень, особливістю якої є використання як джерела тепла — опалювального котла на твердому паливі.

Система складається з двох основних вузлів:

• Котла, який генерує тепло;
• Теплоаккумулятора — завданням цього елемента є стабілізація температури теплоносія в котлі, та забезпечення максимально ефективного згорання палива.

Твердопаливний котел передає тепло утворене в результаті згорання палива теплоносію, який через радіатори опалення віддає його внутрішньому середовищу приміщення.

Бак-накопичувач додає системі інерційність, акумулює тепло на піку продуктивності котла і віддає його в систему опалення та водопостачання в разі необхідності. Це стабілізує роботу твердопаливного котла і дає можливість системі функціонувати навіть після перегоряння палива в котлі (час може коливатися від 6 годин до декількох діб, залежно від об'єму).

Всередині накопичувача також можливо вбудувати бак непрямого нагріву гарячої води, що дає можливість стабільно отримувати гарячу воду у кількості необхідній для забезпечення декількох точок розбору гарячої води.

Також невід'ємною частиною системи опалення на основі твердопаливного котла є термостатичні змішувачі — вони забезпечують стабільну температуру в котлі, системі гарячого водопостачання і опалення.

Для стабільної роботи системи опалення потрібно підключити до котла розширювальний бак. Вода, або інші теплоносії розширюються при нагріванні і розширювальний бак компенсує теплове розширення теплоносія. Згідно стандартів об'єм розширювального бака повинен складати 5 - 10% від об'єму рідини в системі опалення. ^[2]

Робота твердопаливних котлів (особливо чавунних) вимагає стабільної температури теплоносія — перепад температури між подавальною лінією і зворотною не повинен перевищувати 5-10° C. Для досягнення цієї мети служить термостатичний клапан біля котла у зв'язці з циркуляційним насосом. Наступний термостатичний клапан знаходиться на лінії подачі гарячої води і стабілізує її температуру на заданому значенні — як правило від 55 до 65° C. Останній клапан у зв'язці з циркуляційним насосом забезпечує стабільну температуру теплоносія в системі опалення.

Котел верхнього горіння (котел довгого горіння) це різновид твердопаливного котла, в якому подача повітря і процес горіння обмежуються верхньою частиною шару палива і багатоденним запасом палива в робочому резервуарі котла. Сукупність цих факторів дозволяє котлу верхнього горіння самостійно здійснювати обігрів приміщення протягом кількох днів, не потребуючи при цьому додавання палива і господарського догляду.

Котли верхнього горіння економічніші за класичні твердопаливні вони дозволяють зекономити 20-30% палива, так як в них паливо згорає якісніше і рівномірніше. У твердопаливних котлах тривалого горіння як правило в якості палива використовуються дрова, деревні брикети, або вугілля. Тобто ті види палива які горять найдовше^[3]. Інколи котли верхнього горіння обладнують вентилятором нагнітачем повітря. Тривалість горіння одного паливного завантаження, в залежності від режиму в середньому становить від 5-8 годин до 31 годин (на дровах) і до 5 днів (на вугіллі). В той же час тривалість горіння звичайного твердопаливного котла становить від 2 до 8 годин.

Котел нижнього горіння – це різновид твердопаливного котла, який дістав свою назву через особливість будови та принцип горіння палива. Основною характеристикою шахтного котла є спеціально створена форма топки, що нагадує вертикальну шахту^[4]. На відміну від котла класичної конструкції, у котлі шахтного типу одночасно горять не всі дрова, а невеликий по товщині нижній шар. В міру прогоряння паливо під власною вагою опускається вниз. Завантаження палива проводиться зверху, а розпалювання – через спеціальні дверцята в нижній частині корпусу. Перевагами котла нижнього горіння є висока ефективність спалення палива. Ефективність використання палива підвищується за рахунок того, що конфігурація зони горіння сприяє утворенню та допалу піролізного газу, в результаті чого теплотворна здатність пального матеріалу використовується найкращим чином. Крім того перевагою є можливість поповнення пального без вимкнення котла. Котли нижнього горіння це всеїдні котли нижнього горіння з верхнім завантаженням, розраховані працювати з паливом як дров'яного, і вугільного типу (дрова, брикети тощо.) Перевагою котла нижнього горіння є те що він може працювати на вологому паливі, в той час коли інші види котлів вимагають сухого палива^[5]. Котли нижнього горіння працюють від 8 до 15 годин на дровах і від 25 до 35 годин на вугіллі на одному завантаженні пального.

Пелетний котел обладнаний механізмом поступового подавання твердого палива до котла, з бункера. Бункер може бути як приставним так і включеним в конструкцію самого котла. Працюють такі котли на гранульованому паливі - пелеті. Для спалювання традиційного твердого палива (дрова, вугілля тощо) треба встановити колосникову решітку, якщо це передбачено конструкцією конкретного котла. Отже пелета подається через шнековий механізм прямо до пальника, які, в свою чергу, бувають ретортного типу і факельного типу. 95% побутових пелетних котлів обладнуються факельними пальниками.

Головною перевагою твердопаливних пелетних котлів є їх автоматизація, тому вони можуть працювати самостійно без обслуговування людиною від 3 діб і більше. Автоматика керує всім процесом роботи: розпалювання пелет, інтенсивність горіння, кількість палива, що подається з бункера, температура теплоносія в системі опалення і навіть процес самоочищення.^[6]. Пелетні котли зручніші в використанні і більш економічні за класичні твердопаливні, завдяки високому ККД і повній автоматизації процесса горіння.

Піролізний котел (газогенераториний котел) це котел конструкція  якого передбачає дві камери згорання. У першій камері здійснюється горіння деревини при недостатній кількості повітря. При цьому паливо починає виділяти піролізний газ, що разом з димовими газами перетікає у другу камеру. У другій камері згорання газогенераторного котла (так ще називають піролізні) подається вже об’єм повітря, який достатній для повноцінного горіння. Піролізний газ запалюється і згорає, нагріваючи водяну сорочку агрегату.

Розташування двох камер буває різним, тому що піролізні котли можуть мати різну конструкцію. Як правило піролізні котли мають вентилятор подачі повітря в другу камеру згорання. В зразках що використовують природну тягу, вторинна камера розташована вище первинної і повітря проходить через паливо знизу вверх. При примусовій тязі за допомогою вентилятора, первинна камера згорання знаходиться поруч або вище вторинної^[7]. Піролізні котли працюють на пелетах, дровах,тирсі, корі та інших видах органічного палива забезпечують економію палива до 50%, це забезпечується тим що в піролізних котлах процес горіння проходить повністю до повного згорання палива, не майже не залишається викидів в атмосферу, що робить піролізні котли надзвичайно екологічними і безпечними для здоров'я. Піролізний котел працює на одному завантажені палива до 12-14 годин.

Види твердого палива, що використовується в Світі для спалювання у твердопаливних котлах, можливість використовувати певне паливо в конкретній моделі котла має бути зазначене в інструкції котла, або принаймні таке використання має погодити спеціаліст по котлам, в такому разі в перші місяці використання нового палива котел потребує посиленого контролю і уваги:

• кам'яне і буре вугілля, антрацит, горючі сланці, вугільні брикети;
• деревне вугілля;
• торф, торфобрикети, торф'яні гранули (пелети) та торф'яний кокс;
• дрова (колоті дрова або поліна), хмиз, кора, тріска, стружка, тирса, деревні брикети і гранули (пелети) з них;
• листя, хвоя та шишки дерев та кущів;
• шкаралупа горіхів та арахісу;
• кісточки слив, вишень, черешень та інших кісточкових фруктів;
• сушняк яблучний, грушевий, виноградний, морквяний, кавову макуху та брикети і гранули (пелети) з нього;
• виноградна лоза;
• зерно та зерновідходи жита, пшениці, ячменю, вівса, проса, рису, гречки, кукурудзи;
• цілі та подрібнені качани кукурудзи;
• солома, сіно, суха трава, бур'яни, очерет, а також брикети та гранули (пелети) з них;
• стебла соняшника, кукурудзи, ріпаку, рису, гречки, проса та бавовни, бадилля картоплі та гороху;
• соняшникове, гречане та рисове лушпиння та брикети та гранули (пелети) з них;
• висушені картопляні шкурки;
• м'якоть ріпаку та брикети та гранули (пелети) з нього;
• кущі льону;
• кістки та брикети та гранули (пелети) з кісток тварин та птиці;
• висушений послід свійської птиці та гній великої рогатої худоби, кіз та овець;
• макулатура та відходи виробництва паперу.

Не можна в якості палива для твердопаливних котлів використовувати:

• ДВП, ДСП;МДФ, OSB (ОСБ), стружку і будь які залишки від них, тому що вони при горінні виділяють шкідливі речовини;
• Будь які полімери, стружку та будь які залишки від них так як при горінні вони виділяють шкідливі речовини;
• Будь які гумові матеріали, стружку та будь які залишки від них так як при горінні вони виділяють шкідливі речовини.

• Опалювальний котел

• Догляд за твердопаливним котлом [Архівовано 28 червня 2020 у Wayback Machine.]
• Класифікація котлів на твердому паливі [Архівовано 2 жовтня 2018 у Wayback Machine.]
• Що краще, піч чи твердопаливний котел?
• Як вибрати твердопаливний котел для будинку | Поради експерта [Архівовано 25 червня 2020 у Wayback Machine.]