Конструкция и внутреннее устройство котла на твердом топливе. Котел внутреннего сгорания


ПАРО-ВАКУУМНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | мир транспорта

i.jpg 15Более 30 лет назад, будучи увлеченным затеей: «Построить свой, самодельный автомобиль.» — столкнулся с проблемой поиска подходящего двигателя.  Мотоциклетный двигатель меня не устраивал, по разным причинам. Автомобильный двигатель был для меня слишком дорогим удовольствием,  да и великоват он был для моей малолитражки. Пришлось призадуматься о том, чтобы сконструировать самодельный, простой двигатель. Можно было, конечно, использовать готовые детали от различных двигателей и собрать двигатель внутреннего сгорания, но мне хотелось создать простой, необычный двигатель, который можно было бы изготовить в домашних условиях. Надо ли говорить о том, как я был поглощен этой идеей. И днем и ночью все мысли мои были направлены на поиски вариантов нового двигателя. Однажды на работе (а работал я в то время художником-оформителем, на Одесском заводе кабельных изделий), обдумывая возможность применения пневмо-двигателя, я вспомнил статью в журнале «Техника Молодежи», в которой приводились примеры нестандартных решений в изобретательстве, когда изобретатели поступали наоборот, чтобы достичь желаемого результата. И я подумал: «В большинстве двигателей используется высокое давление газов, даже в паровом двигателе старались использовать высокое давление пара, а если сделать наоборот? Если использовать вакуум?» Так, постепенно, шаг за шагом, пришел я к идее паро-вакуумного двигателя замкнутого цикла. Чтобы не расписывать все подробности и не испытывать ваше терпение — перейду сразу к делу. Далее представлены схемы и описание двигателя. в том виде, какими они были лет пятнадцать назад.  Все началось с пневмо-двигателя наоборот. То есть, для работы двигателя использовалось не высокое давление газа в баллоне, а частичный вакуум. Работа двигателя обеспечивается разностью давлений: — атмосферного, и в баллоне.                                                                

Одесса 002

  Использование такого двигателя на транспорте, конечно же не целесообразно, из-за ограничения продолжительности его работы, связанного с небольшими габаритами баллона. Увеличение объема баллона тоже не приведет ни к чему хорошему. Вот если в двигатель подавать не атмосферный воздух, а водяной пар, тогда совсем другое дело. Так, постепенно определился один из вариантов паро-вакуумного двигателя,  с использованием жидкого, либо газообразного топлива для нагрева воды до рабочего состояния,  75-95 градусов по Цельсию. Почему именно такая температура? а больше и не нужно.

Одесса 005

  Рассмотрим более подробно принцип работы данного двигателя. Чтобы двигатель заработал, необходимо, между внутренней и внешней оболочками водяного бака, создать частичный вакуум. Почему частичный? да потому, что если перестараться, то оболочки просто сплющит атмосферным давлением. Чтобы этого не случилось, предусмотрен предохранительный клапан 5.  На схеме изображен вакуумный насос, но он предназначен лишь для автоматического поддержания заданного значения вакуума. Создать рабочее разрежение гораздо проще путем впуска небольшой порции пара в пространство между оболочками. После этого,  достаточно лишь дождаться когда пар, охладившись, снова превратится в воду, уменьшившись, при этом, в объеме, в 1600 раз! Итак, между стенками емкости для горячей воды мы имеем область низкого давления, а снаружи — обычное, атмосферное давление воздуха. Разность давлений поддерживается в пределах прочности стенок емкости, с некоторым запасом, чтобы емкость не сплющило атмосферным давлением.  Внутри емкости находится горячая, (75-95 градусов) вода. При открывании вентилей 2 и 3, в рабочих камерах двигателя, разделенных ротором и заслонкой, возникает разность давлений, что приводит в движение ротор двигателя. В зоне вентиля 3 создается разрежение, благодаря которому, вода из емкости начинает поступать в дозирующее устройство, а из него в предварительную камеру парообразования, в которой превращается в пар. Как это происходит и почему вода превращается в пар? Давайте рассмотрим график зависимости температуры кипения воды от давления воздуха. (Источник — книга «Мир воды», автор В.Ф. Дерпгольц, 1979 год)

Одесса 006

На графике четко видно, что с понижением давления воздуха, понижается и температура кипения воды. Следовательно, вода, нагретая до температуры кипения при нормальном атмосферном давлении, попав в камеру с низким давлением воздуха, быстро закипает и превращается в пар. Совершив работу по перемещению рабочего ротора двигателя, пар поступает в охладитель, состоящий из многочисленных трубок, где охлаждается и снова превращается в воду. Из охладителя вода попадает в специальную емкость, а оттуда снова закачивается насосом в основную емкость для воды. Вот, собственно и весь нехитрый процесс  превращения воды в пар и последующее превращение пара снова в воду. Принцип работы паро-вакуумного двигателя думаю вполне понятен по приведенной схеме и более подробных объяснений не требует, но если я что-то упустил и у кого то возникнут вопросы — всегда готов помочь.

Теперь рассмотрим данный двигатель в сравнении с традиционным паровым двигателем и современным двигателем внутреннего сгорания. Сейчас много разговоров о том, что двигатель внутреннего сгорания губит окружающую среду своими ядовитыми выхлопными газами. Учитывая то, что автомобилей сегодня очень много и количество их стремительно увеличивается — угроза экологической катастрофы приобретает все более реальные очертания. Тем не менее, решение этой проблемы оказывается давно уже есть, просто его всячески пытаются скрыть и «похоронить». Я говорю о водородном топливе, которое вполне способно заменить бензин и дизельное топливо уже сейчас, но все попытки воплотить в жизнь эти новшества наталкиваются на жесткую блокировку, вплоть до физического уничтожения изобретателей. АВТО НА ВОДЕ — YouTube

Однако, вернемся к сравнению достоинств и недостатков упомянутых двигателей.

Современный двигатель внутреннего сгорания, за долгие годы своего существования, претерпел много доработок и усовершенствований, «оброс» множеством дополнительных электронных датчиков и устройств, облегчающих его эксплуатацию и обеспечивающих оптимальный режим работы. Все это хорошо. Двигатель достаточно компактен, оснащен эффективной системой шумо-понижения от выхлопа отработанных газов. Достаточно экономичен и так далее. Все мы к нему давно привыкли и не представляем себе автомобиля с другим двигателем. Однако, есть у него и много недостатков. Например;

—   для запуска двигателя обязательно нужен стартер,

— для охлаждения двигателя нужна система охлаждения,

— для трогания с места нужен механизм сцепления,

— для разных режимов движения нужна коробка передач,

— для понижения шума от выхлопа отработанных газов нужна система шумо-понижения,

— высокие обороты двигателя приводят к недолговечности конструкции,

— во время остановок двигатель продолжает работать, что также сказывается на долговечности.

Паровой двигатель лишен всех этих недостатков, он прост конструктивно, надежен и долговечен. Может работать на дешевых видах топлива и экологически чист, то-есть не загрязняет окружающую среду. Современные технологии позволяют сделать его достаточно компактным и безопасным, чтобы использовать на автомобильном транспорте и даже в авиации. Но, паровой двигатель высокого давления по прежнему не экономичен. Кроме запаса топлива, ему нужен еще и запас воды, а это значит, что нужно дополнительное место для емкости, а в зимнее время еще и подогрев этой емкости, чтобы вода не замерзла.

Паро-вакуумный двигатель, сохранил в себе все достоинства парового двигателя, то-есть;

— может работать на любом виде топлива,

— бесшумен и ему не нужны ни стартер, ни сцепление, ни коробка передач, ни глушитель,

— обороты двигателя в три раза меньше, чем у двигателя внутреннего сгорания, а значит и долговечность выше,

И в дополнение к этому, паро-вакуумный двигатель обладает уникальными свойствами, которых нет ни у одного другого двигателя. Использование вакуума вместо высокого давления пара, резко повышает КПД двигателя, поскольку энергозатраты значительно снижаются. Кроме того, мощность двигателя напрямую зависит от прочности материалов, из которых двигатель изготовлен. То-есть, если задать высокое значение вакуума в системе двигателя, то атмосферное давление просто расплющит емкости и трубопроводы системы.

Но самое важное достоинство паро-вакуумного двигателя в том, что он может работать от солнечной энергии. Правда пока лишь в стационарном режиме.

На схеме  (внизу), изображен еще один вариант двигателя, в режиме теплового аккумулятора. Это когда нет дополнительного подогрева воды, а просто в емкость заливается горячая вода. При нормальном, атмосферном давлении, она остается водой, а попадая в емкость с частичным вакуумом — закипает и превращается в пар.

Одесса 003

 В работе двигателя опять таки используется разность давлений — с одной стороны частичный вакуум, а с другой пар, давление которого равно атмосферному. Работать такой двигатель будет до тех пор, пока температура воды не понизится до критической, когда пар уже не будет образовываться при данном значении вакуума.

205441 Представьте себе такую ситуацию; Утром, собираясь на работу, или просто в поездку, Вы проверяете уровень воды в баке автомобиля, если нужно — доливаете из обычного водопроводного крана и подключаете, к бытовой электро-сети, электрический подогреватель воды. Пока Вы завтракаете — вода уже нагрета до рабочего состояния. Вы садитесь в свой автомобиль и бесшумно, именно бесшумно, трогаетесь в путь. Никакого запаха бензина, или соляры. Никакого дыма и  фырчания из выхлопной трубы, никакого стартера, сцепления, коробки передач, и прочих атрибутов современных ДВС. Только две педали; Газ и Тормоз, да рычажок переключения направления движения — «Вперед-Назад». Дозаправиться можно везде и всегда, хоть из лужи воды, (в критической ситуации), а нагреть воду  можно даже и на костре. Ну, это уже в очень крайней ситуации.

Еще хочется добавить, что все пневмо-двигатели, в том числе и паровые, очень просты конструктивно, и потому максимально неприхотливы и надежны. А еще и намного долговечнее двигателей внутреннего сгорания. Ведь ДВС работает, даже во время стоянки. Один английский автолюбитель, всю свою жизнь проездил на паровом автомобиле и ни разу не заглядывал в двигатель, — не было такой необходимости. Потому, что двигатель, даже в максимальном режиме развивает обороты в три раза меньшие, чем ДВС, а во время остановок, двигатель тоже стоит. Вот почему у него такой долгий срок жизни.

Ну вот, пожалуй и все, что я хотел сказать о своей идее Паро-вакуумного двигателя. На практике эта идея не применялась, то-есть рабочей модели двигателя не было изготовлено. Все, что здесь изложено, лишь теоретические рассуждения. Будет работать такой двигатель, или нет — покажет практика. У меня лично нет никаких сомнений в работоспособности этого двигателя и перспективности его применения.

Похожие статьи :  «Имеет ли будущее паровой автомобиль.»

«Солнечная электростанция»

vseotransporte.ru

FuranBalt/Котлы внутреннего сгорания/rus

Котлы внутреннего сгорания (turbo)
Рекомендуемая облицовка трубы: FuranFlex ® Turbo - цель разработки котла направлена на повышение энергоэффективности, компактность и простоту в эксплуатации. В результате так называемый котёл внутреннего сгорания - или турбо котел - был поставлен на рынок. Его принцип работы заключается в следующем: необходимое количество воздуха для горения нагнетается в камеру сгорания котла с встроенным вентилятором, а газообразные продукты сгорания выдуваются через дымоход . Закрытая камера получает воздух из внутренней или внешней части здания через трубу или дымоход, а не из жилого помещения . Дымовые газы выходят через дымоход искусственно ,с помощью вентиляционной турбины, в отличие от традиционного дымохода, так что поперечное сечения отверстия может быть значительно меньше, чем у традиционных труб.

В дымоходе имеется избыточное давление по сравнению с окружающей средой , поток дымовых газов не основывается на принципе естественной тяги . Изготовленные дымоходы из метала , могут быть встроены только в трубы определённой длины и диаметра . Для газовых труб малого диаметра при избыточном давления важно, чтобы они были совершенно газонепроницаемыми в течение длительного времени , поэтому между компонентами дымовых труб устанавливаются силиконовые резиновые кольца для уплотнения против внутреннего давления. Эти кольца не долговечны и нуждаются в замене. Металлические трубы можно качественно установить в трубе только нарушая стену. FuranFlex - Turbo ® решает следующие задачи : они могут быть встроены в трубы желаемого размера и диаметра без наращивания, изоляции, даже в трубы с изгибами и т. д с 25-летней гарантией. Это автоматически обеспечивает 2 -см расстояние между внутренней стенкой дымохода и FuranFlex ® - Turbo с наружной стеной в соответствии с правилами

Следующие элементы FuranFlex® необходимы для изготавления колов внутреннего сгорания :

Источник - Kompozitor ltd.

furanbalt.lv

Преимущества и недостатки открытой и закрытой камеры сгорания в газовых котлах.

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp При выборе газового отопительного оборудования, как правило, мы сталкиваемся с десятком вопросов, которые касаются характеристик и параметров этого оборудования. И, от того насколько максимально точно мы сумеем дать ответ на вопрос, "какой же котёл нам нужен?" зависит то, насколько эффективное отопительное оборудование мы приобретём. О том, что газовые котлы делятся на несколько классификаций, и категорий - знает практически каждый из нас. Только, как сделать правильный выбор, и, в пользу какого котла - с открытой камерой сгорания или с закрытой, отдать своё предпочтение?

Газовые котлы с открытой камерой сгорания Газовые котлы с открытой камерой сгорания или, как их ещё называют, с естественной тягой - представляют собой наглядный пример классической схемы, когда воздух, необходимый для горения и работы такого оборудования, забирается непосредственно из помещения, в котором установлен такой котёл. Другими словами - оборудование самостоятельно потребляет ту необходимую дозу воздуха, которая ему требуется для последующего сгорания газа в специальном отсеке газового котла. А, вот отработанные газы и продукты горения выводятся через отверстие дымохода, наличие которого, в данном случае установки такого котла с закрытой камерой сгорания, является обязательным. Основным недостатком варианта установки именно такого котла является тот факт, что при условии установки котла в жилых помещениях, и в случае недостаточно хорошей вентиляции в помещении, возможна нехватка кислорода, ощущение духоты и даже случаи отравления угарным газом. Именно поэтому, специалисты рекомендуют в том случае, когда вы останавливаете свой выбор на приобретении котла с открытой камерой сгорания, заранее позаботиться о том, чтобы выделить для такого оборудования отдельно предназначенное небольшое помещение - топочную. Оно должно соответствовать всем необходимымтребованиям вашего отопительного оборудования, подходить по размерам и быть оборудовано в соответствии с необходимыми нормами по технике безопасности. Данное помещение вам также приодеться оборудовать вертикальным дымоходом и вентиляцией (обеспечивающей 3х кратный воздухообмен). Такая мини-котельная станет залогом и гарантией безопасной работы котла с открытой камерой сгорания. Что же касается ценовых параметров, то стоимость котлов с открытой камерой сгорания идёт на порядок ниже, и именно среди котлов с открытой камерой и встречаются котлы не зависящие от наличия электричества.

Газовые котлы с закрытой камерой сгорания. На первый взгляд, когда вы останавливаете свой выбор именно на такой камере сгорания в отопительном оборудовании, вы существенно облегчаете свою жизнь. Как правило, вам не придется дополнительно оборудовать помещение под мини-котельную, чтобы установить там такой котёл (хотя основные требования к помещению, где установлен такой котел придется соблюсти). А, в случае, когда вы немного ограниченны в пространстве - это существенный плюс, достаточно будет лишь просто отвести несколько квадратных метров, для того, чтобы установить там такой котёл с закрытой камерой сгорания. Однако, а как же подача воздуха и дым? Откуда что берётся и куда что девается? На самом деле, ничего сложного в такой закрытой камере сгорания нет. Такие котлы действительно не нуждаются в наличии вертикального дымохода, или специально предназначенного для их установки помещения. Тем не менее, выведение продуктов горения в таких газовых котлах при желании осуществляется и путём горизонтального дымоудаления, с помощью работы мощного вентилятора или кулера. Этот же вентилятор и осуществляет подачу необходимого количества кислорода для того, чтобы ваш котёл мог работать. Однако, наличие вентилятора уже предполагает определённую энергозависимость, и такие газовые отопительные котлы не могут работать без электричества. Котлы с закрытой камерой сгорания для горения берут воздух принудительно с улицы, попутно подогревая его продуктами горения, что заметно повышает общий КПД котла. Так же вам понадобиться установить и специальный коаксиальный дымоход. Что это такое? Такой дымоход оборудован и работает по весьма простому принципу - труба в трубе. Так, воздух, необходимый для горения, забирается не из помещения, в котором установлен такой котёл, а с … улицы, с помощью установленной наружной трубы. Что же касается продуктов сгорания - то они также выбрасываются через трубку (на это раз внутреннюю) такого коаксиального дымохода.

Такой вариант не просто освобождает вас от необходимости установки дополнительных вентиляционных систем, но вы также получаете ещё несколько важных преимуществ: -безопасность такого коаксиального дымохода на порядок выше безопасности обыкновенного дымохода. Достигается это за счёт того, что продукты сгорания проходят по внутренней трубке и в процессе своего прохождения остывают благодаря тому, что по наружной трубе идёт поступление холодного воздуха. -показатель КПД таких отопительных приборов существенно выше. - тот же высокий показатель КПД свидетельствует о том, что дожигание газового топлива проходит намного лучше, а это означает что показатель экологичности такого газового отопительного оборудования также намного выше. -так как цикл горения осуществляется полностью изолированно от помещения, в котором установлен такой газовый котёл с закрытой камерой сгорания, существенно повышается как безопасность, так и уровень комфортного пребывания в таком помещении. Что же касается стоимости котлов с закрытой камерой сгорания - то, они идут на порядок выше по стоимости по сравнению с котлами с открытой камерой сгорания, и являются более шумными.

gazkaluga.ru

имеет ли будущее паровой автомобиль ?

Статья, с таким заголовком, была опубликована в журнале «Изобретатель и рационализатор» №7, за 1967 год.  В ней говорилось о том, что если бы паровой двигатель не был предан забвению, а продолжал совершенствоваться, то сегодня он был бы вне конкуренции.

Несмотря на бурное развитие автомобильной промышленности и доведение двигателя внутреннего сгорания (ДВС) до кажущегося совершенства, тема парового двигателя все же снова и снова появляется в различных публикациях, пытаясь привлечь к себе внимание общественности. Чем же это вызвано ?

Прежде всего, несмотря на серьезные недостатки, паровой двигатель имеет очень веские достоинства, которых нет ни у одного другого двигателя, известного человечеству. Это предельная конструктивная простота, надежность, долговечность, дешевизна, экологичность, бесшумность, высокая эффективность и многое другое. Еще великий Энштейн говорил, что: «Совершенство — это не тогда, когда уже нечего больше добавить, а тогда, когда уже нечего отнять.» В паровом двигателе настолько все функционально, что действительно нечего от него отнять. Современный ДВС напротив, настолько «напичкан» многочисленными дополнениями и вспомогательными механизмами и приборами, что кажется уже нечего больше добавить.

Но все это несущественные мелочи, в сравнении с тем, что выхлопные газы являются губительными для всего живого на нашей планете. Когда автомобили являлись роскошью и далеко не каждый человек мог позволить себе приобрести его, тогда еще автомобилей было немного и существенного вреда принести они не могли, ни людям, ни живой природе. Сегодня ситуация изменилась. Автомобиль давно уже перестал быть роскошью (хоть и существуют очень дорогие и эксклюзивные модели) и является действительно необходимым средством передвижения, вполне доступным для многих людей среднего, и даже не очень среднего достатка. Это привело к тому, что количество автомобилей с каждым годом возрастает все больше и больше, а значит и вред всему окружающему, от выхлопных газов, возрастает многократно. Особенно ощутимо это в больших городах и на оживленных автомагистралях. Экологи бьют тревогу, от выхлопных газов огромной массы автомобилей гибнет все живое, разрушаются здания, портится дорожное покрытие, в воздухе зависают облака ядовитого тумана.

Некоторые автомобильные фирмы активно работают над решением этой проблемы и пытаются создать экологически чистый автомобиль, или хотя бы уменьшить вред, причиняемый выхлопными газами ДВС. Однако, все эти попытки оказываются малоэффективными. Между тем, использование парового двигателя на современных автомобилях, в современной его интерпретации, позволило бы решить проблему экологии в полном объеме и в относительно короткие сроки.

Еще в восьмидесятых годах прошлого столетия, в одном из выпусков журнала «Техника Молодежи», была опубликована статья «Снова пар», в которой также рассматривалась перспектива использования парового двигателя на автомобильном транспорте. В этой статье упоминалось о немецком изобретателе, который переделал свой «Фольксваген Жук», установив на него паровой двигатель.                                                                                                                            Volkswagen_Beetle_Coupe_1976

Получился уникальный автомобиль с изумительными техническими характеристиками. Вместо традиционного, громоздкого парового котла, изобретатель установил компактное устройство, по конструкции напоминающее автомобильный радиатор. Бензиновый двигатель «Фольксвагена» был переделан, некоторые детали были усилены. Для получения пара использовались жидкостные топливные форсунки. Зажигание осуществлялось при помощи запальных свечей. На прогревание и достижение рабочего давления пара —  70 атмосфер, уходило 5-7 минут. Мощность двигателя была 40 л.с., стала 240 л.с. Автомобиль мог так плавно трогаться с места, что невозможно было определить момент начала движения, а мог так резко «Рвануть», что не выдерживала резина на колесах. На полном переднем ходу, водитель мог легко переключить рычаг подачи пара на полный задний ход. Профессиональный водитель-испытатель новых автомобилей, проехав на паровом «Фольксвагене», написал восторженный отзыв, в котором утверждал, что многим автомобилям давал характеристику;  плавный ход, бесшумный, приемистый и так далее, но только проехав на паровом автомобиле, по настоящему оценил эти качества.

Примеров создания самодельных паровых автомобилей народными умельцами можно привести не так уж много, но и сегодня еще есть приверженцы уникального, по своим свойствам, парового автомобиля, и автор этой статьи один из них. Что же привлекает нас в забытом всеми паровом двигателе?  Прежде всего, его предельная простота и надежность. Один англичанин 40 лет проездил на паровом автомобиле и, за все это время, ни разу не заглядывал в двигатель. Кто из современных водителей может похвастать тем же? Кроме того, и это очень важно сегодня, паровой двигатель может работать практически на любом, самом дешевом топливе и, при этом не вредит окружающей среде, поскольку топливо сгорает в специальной топке, сгорает полностью, и нет никаких вредных отходов. Почему выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания вредны для окружающей среды? Потому что топливо не сгорает полностью и вместе с газами в воздух выбрасываются остатки топлива, в распыленном, аэрозольном состоянии. Эти, жирные  микро- частички нефти, оседают на легких людей и всего живого, на дорожном покрытии, на растениях. на домах, и на всем вокруг, покрывая плотной, маслянистой пленкой, которая и губит все живое.

В свое время от паровых двигателей отказались, в пользу двигателя внутреннего сгорания потому, что при всех своих недостатках, ДВС был гораздо компактнее, а это имело очень важное значение, и именно для автомобильного транспорта, ведь паровозы еще долго использовались на железных дорогах, да и пароходы тоже. Всему виной были громоздкие паровые котлы.

Современные технологии позволяют легко устранить былые недостатки парового двигателя и создать компактный, экономичный, простой и надежный двигатель, который вполне может заменить сложный и дорогой двигатель внутреннего сгорания. Так например, бывший паровой котел, вполне возможно заменить компактным теплообменником, размером с автомобильный радиатор. В качестве топлива можно использовать низкосортные виды жидкого топлива, или газ. Все мы знаем, что паровозы издают довольно громкое «пыхтенье», во время движения, сопровождающееся выбросом клубов горячего пара. Этот недостаток также легко устраним. Отработанный пар полезно направить на подогрев запаса воды, в емкости для воды, что позволит значительно экономить расход топлива, а заодно и выровнять пульсацию пара, обеспечив более равномерный выход струи, что значительно снизит шум.

 

vseotransporte.ru

Kотельные установки 1 Классификация котлов

KОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ 3.1 Классификация котлов Часть котла, где происходит горение топлива, называется топкой. При горении топлива в топк котла высвобождается тепло, которое передается от продуктов сгорания (газов горения) через металлтческие поверхности нагрева воде. Топки разделяются на камерные и слоевые. В камерных топках сжигают газообразные, жидкие и твердые (пелеты или гранулы) топлива. Горение проходит в объеме топки. Тесно связана с камерной топкой горелка. Наиболее простая классификация горелок по виду сжигаемого топлива: газовые, горелки жидкого топлива, горелки твердого топлива (для пелет или гранул).

Рис.3.1 Газовая горелка. 1- корпус горелки, 2 – привод горелки и вентлятор, 3 – запальник, 4 – контролирующая автоматика горелки, 5 – головка горелки, 6- регалятор подачи воздуха, 7 – установочные фланцы. Малые котлы, работающие на твердом топливе, в большинстве имеют слоевые или с колосниковой решеткой топки.

Котлы со слоевыми топками можно разделить на следующие основные типы:

- котлы с верхним горением (рис. 3-3а)

- котлы с нижним горением ( рис. 3- 3в)

- котлы с поворотным пламенем и т.д.

Рис. 3.2 Мазутная горелка жидкого топлива. 1 – корпус горелки, 2 – регулятор воздуха, 3 – вентилятор горелки, 4 – привод горелки, 5 – топливный насос, 6 – головка горелки, 7 – установочный стержень для сопел, 8 – сопла, 9 – контрольная автоматика горелки, 10 – запальник. Рис. 3.3 а – котел с верхним горением, в – котел с нижним горением ( 1 – первичный воздух, 2 – вторичный воздух, 3 – газы горения) Топка котла с верхним горением – традиционная, предназначенная для сжигания топлив с низким содержанием летучих. Термическое разложение топлива и горение образовавшихся летучих и кокса происходит в самом объеме камерной топки. Большая часть выделяющегося тепла передается стенам топки излучением. При сжигании топлива с высоким содержанием летучих (древесина, торф) в объеме топки оставляют место, достаточное для горения летучих, куда подается вторичный воздух.

Котел с нижним горением имеет шахту для топлива, откуда постоянно подается на решетку топливо взамен сгоревшего. Двигаясь в шахте, толиво сушится и подогревается. В горенни участвует определенная часть топлива, бОльшая часть топлива, находящегося на решетке термически не обрабатывается и сохраняет первоначальное содержание летучих. Непосредственно вблизи решетки топливо газифицируется, образовавшиеся летучие догорают в отдельно расположенной камере сгорания, куда и подается вторичный воздух, чтобы обеспечить достаточновысокую температуру горения. Одна из стенок камеры догорания обычно делается керамической. При усовершенствовании котла с поворотным пламенем и нижним горением разработан котел с поворотным горением (рис.3.4а), в котором используется стабилизирующая процесс горения керамическая решетка. Вследствие очень хороших услових горения у этого котла камера догорания имеет меньший объем по сравнению с котлом с нижним горением. Отдельным типом котла можно считать котел с двумя раздельными камерами сгорания ( топками) – котел-универсал ( рис. 3.4b). В меняющихся условиях топливоснабжения и цен на топливо такой котел очень удобен, поскольку в нём можно сжигать как жидкие топлива, дрова, древесные отходы, торф, брикетированный торф, древесные пелеты (гранулы), так и каменный уголь и т.д.. В котле, как уже сказано, две независимые друг от друга топки: топка с верхнним горением твердого топлива и топка для сжигания жидкого топлива, на фронт которой устанавливается горелка жидкого топлива. Котел расчитан на одновременное использование двух видов топлива. Сжигая твердое топливо, следует топливо добавлять чаще, чем, например, в случае топки с нижним горением, которая снабжена шахтой топлива. Горелка жидкого топлива включается автоматически в случае, если твердое топливо сгорело и температура воды в котле опустилась ниже допустимого.

Обычно у этих котлов теплообменник горячей воды из спиралевидных труб и есть возможность установки электрических нагревателей. Таким образом, котел может быть электрическим, его можно топить твердым и жидким топливом и с этим котлом нет необходимости в отдельном бойлере горячего водоснабжения.

Рис. 3.4 а – котел с поворотным пламенем, b – котел-универсал с двумя топчными камерами ( 1 – первичный воздух, 2 –вторичный воздух, 3 – газы горения).

3.2 Показатели эффективности топок Топка – часть котельной установки, где происходит горение топлива.

Тепло, высвобождающееся при горении топлива, продуктами горения передается воде через поверхности нагрева. Поверхности нагрева производят обычно металлическими или чугунными. Теплообмен между внутренней и внешней средами, разделенными поверхностью нагрева, происходит путем излучения, конвекции, теплопроводности. Тепло продуктов горения передается на внешнюю поверхность излучением и конвекцией. В топках доля излучения составляет более 90%. Через материал поверхности нагрева (металл), а также отложения на внешней поверхности нагрева и накипи на внутренней поверхности нагрева передается тепло теплопроводностью.

Для характеристики работы топок пользуются различными показателями:

Тепловая мощность топки – количество теплоты, которое выделяется при горении топлива в единицу времени, kW

Qkolle – тепловая мощность топки, kW

B – расход топлива, kg/s

Qat – низшая теплота сгорания kJ/kg Форсирование топки – количество теплоты, которое выделяется за единицу времени на единицу поверхности поперечного сечения топки, kW/m2где А – площадь поперечного сечения топки, m2. Удельная объемная мощность топки – количество теплоты, которое выделяется на единицу объема топки в единицу времени, kW/m3.

где V – объем топки, m3. Удельная тепловая мощность решетки (слоевой) топки – количество теплоты, которое выделяется с поверхности решетки в единицу времени.

R – площадь поверхности решетки, m2

V – объем топочной камеры, m3

К.п.д. котла по прямому балансу находится отношением полезно используемого тепла Qkas к количеству тепла, поданного в в топку: где G – расход воды через котел,

h2 – энтальпия воды на входе в котел

h3 – энтальпия воды на выходе из котла К.п.д. котла ( брутто- к.п.д. не учитывает расход энергии на собственные нужды) по косвенному балансу:

где q2 – потери тепла с уходящими газами;

q3 – потери тепла от хим. недожега;

q4– потери тепла от мех. недожега;

q5 – потери тепла от выстывания котла;

q6 – потери тепла с физическим иеплом шлака. Для того, чтобы найти нетто-к.п.д. котла нужно cнять расход количества теплоты qsot и электрической энергии qeot на собственные нужды: Обычно расход на собственные нужды (на работу воздуходувки, насосы и т.д.) для газовых и на жидком топливе котлов составляет не более 0,3... 1%. Чем мощнее котел, тем меньше процент. К.п.д. котла на номинальной нагрузке отличается от к.п.д. кола на частичной нагрузке. При уменьшении нагрузки котла ниже номинальной в определенном количестве снижаются потери тепла с уходящими газами и от хим. недожега. Потери от выстывания остаются прежними и их процентная доля значительно возрастает. И это является причиной, почему при снижении нагрузки котла уменьшается и к.п.д. котла. Отдельным вопросом являются потери котла при периодической работе, которые в общем случае вызваны следующими причинами:

- потери от наружного выстывания;

- потери от внутреннего выстывания, которые вызваны неплотностью шиберов, задвижек;

- потери с растопкой котла, т.к. эти условия значительно хуже нормальных теплотехнических условий;

- потери тепла при останове котла, что связано с тем, что пламя в топке гаснет. Расчет этих потерь практически не возможен. Потери тепла при периодической работе можно определить только опытным путем.

3.3. Уравнение теплового баланса Тепловой баланс котельной установки показывает, как распределяется тепло, входящее в котельную установку. На основе теплового баланса определяется к.п.д. котельной установки. При эксплуатации составляют тепловой баланс на основании опытных данных, при проектировании же исходят из соответствующей методики расчета.

Тепловой баланс обычно составляют на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или 1м3 газообразного топлива.

В топку подаваемое тепло в объемных или массовых единицах называют используемым теплом и обозначают Qtk . При сжигании твердого и жидкого топлива: При горении топочных газов :

где Qta – нижняя теплота сгорания топлива;

Qv.õ. – тепло подаваемого в топку котла воздуха, который подогрет вне котла;

Qk.f. – физическая теплота топлива;

Qp – теплота пара, который используется для расспыления топлива в топке или подается под топочную решетку;

Qka – теплота сгорания газового топлива. При сжигании сланца используемое тепло топлива вычисляется по формуле:

Где ΔQka означает теплоту эндотермического эффекта, обусловленного неполным разложением карбонатов:

При полном разложении kCO2 = 1 и ΔQka= 0 Тепло Qtk, подаваемое в в котельную установку, разделяется на полезно используемое Q1 и тепловые потери: Q2 – с уходящими газами;

Q3 – от химического недожега;

Q4 – от механического недожега;

Q5 – от выстывания котла;

Q6 – с физическим теплом шлака. Приравняв между собой используемое тепло топлива Qtk c затратами тепла, получим: Это выражение называется уравнением теплового баланса котельной установки. Уравнение теплового баланса в процентном выражении:

где

и т.д..

3.4 Тепловые потери котла 3.4.1 Теплове потери с уходящими из котла газами

где Hv.g. – энтальпия уходящего газа из котла в kJ/kg или kJ/m3 ( сжигаемого топлива 1 kg или 1 m3)

αv.g– коэффициент избытка воздуха

H0k.õ – энтальпия воздуха, необходимого для сжигания 1 kg или 1 m3топлива (до воздухоподогревателя) в kJ/kg или kJ/m3.

где Vi – объемы компонентов (VRO2 , VN2 , VO2 ,Vh3O) уходящих газов на единицу массы или объема топлива m3/ kg , m3/ m3

c’i – изобарная объемная теплоемкость соответствующего газового компонента kJ/m3∙К

θv.g - температура уходящих из котла газов. На величину теплопотери q2 значительное влияние оказывает как температура уходящих газов θv.g , так и коэффициент избытка воздуха αv.g.

Температура уходящих газов увеличивается из-за загрязнения поверхностей нагрева, коэффициент избытка воздуха работающего под разряжением котла –

из-за увеличения неплотностей. Обычно теплопотеря q2 составляет 3...10 %, но вследствие выше перечисленных факторов может увеличиться. Для практического определения q2 при теплотехнических испытаниях котла следует определить температуру уходящих газов и коэффициент избытка воздуха. Для определения коэффициента избытка воздуха необходимо измерить процентное содержание RO2 , O2, СО в уходящих газах.

Содержание газовых компонентов определяют в сухом газе.

      1. Тепловые потери от химически неполного сгорания топлива (хим.недожега)

Потери с хим.недожегом обусловлены тем, что часть горючего вещества топлива остается в топке неиспользованным и выходит из котла в виде газовых компонентов ( СО, Н2, СН4, СН...). Полное сгорание этих горючих газов практически невозможно из-за низких температур за топкой. Основные причины хим.недожега следующие:

- недостаточное количество воздуха, полаваемого в топку,

- плохое смешивание воздуха с топливом,

- малый объем топки, что определяет время нахождения топлива в топке, которого не хватает для полного сгорания топлива,

- низкая температура в топке, которая снижает скорость горения;

- слишком высокая температура в топке, которая может привести к диссоциации продуктов горения. При правильном объеме воздуха и хорошем смешивании q3 зависит удельной объемной мощности топки. Оптимальная объемная мощность топки, где q3 минимальная зависит от сжигаемого топлива, технологии сжигания и конструкции топки. Теплопотеря от хим.недожега составляет 0...2% при удельной объемной мощности qv = 0,1 ... 0,3 MW/m3. В топках, где происходит интенсивное горение топлива qv = 3... 10 MW/m3, теплопотеря от хим.недожега отсутствует.

      1. Потери тепла от механического неполного сгорания ( от мех.недожега)

Теплопотери от мех.недожега q4 обусловлены содержанием горючего вещества топлива в выходящих из котла твердых остатках горения. Часть твердого горючего вещества , которая содержит углерод, водород и серу, уходит вместе с уходящими газами в верхней части топки в виде 1.летучей золы, часть твердых горючих остатков удаляются с решетки или из-под решетки вместе 2. со шлаком; может иметь место частичное 3. проваливание топлива через ячеки решетки.

При сжигании жидкого и газового топлива потери от мех.недожега отсутствуют, за исключением тех случаев, когда образуется сажа, которая выносится из котла вместе с уходящими газами горения. Потери от мех.недожега можно вычислить по формуле:

где αr, αv, αlt - удельные количества твердого горючего остатка, который удален с решетки (αr), или из-под решетки как провалившегося сквозь неё (αv), или ушедшего из котла вместе с горючими газами в виде летучей золы (αlt).

Рr, Рv, Рlt – процентное % содержание горючего вещества в трех горючих остатках. Qtk– используемое тепло kJ/kg;

At – золосодержание товарного топлива, %

      1. Тепловые потери от внешнего выстывания котла

Тепловые потери от внешнего выстывания котла обусловлены проникновением тепла через обмуровку и тепловую изоляцию. Тепловые потери q5 зависят от толщины обмуровки и толщины тепловой изоляции деталей котельной установки. В случае больших ( мощных) котлов поверхность котла в сравнении с объемом меньше и q5 не превышают 2 %.

Для котлов мощностью менее 1 МW потери от выстывния определяют опытным путем. Для этого наружную поверхность котла разделяют на части меньшей площадью Fi , по середине которой измеряется тепловой поток qi W/m2.

Рис. 13.5. Зависимость внешнего выстывания поверхности котла от паропроизводительности котла. При отсутствии тепломера по середине каждой части поверхности котла замеряют температуру поверхности и теплопотери вычисляют по формуле: где α – средний коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности котла в окружающую среду (воздух) W/m2∙К Δt = tF – tõ – средний перепад температур между поверхностью котла и средней температурой воздуха.

А – площадь внешней поверхности котла, состоящая из n частей площадью Fim2.

      1. Теплопотери с физическим теплом шлака

где αr – относительное количество удаляемого шлака из топки котла

tr – температура шлака 0С

cr – удельная теплоемкость шлака kJ/ kg∙K

At – золосодержание в товарном топливе %.

    1. Горелки твердого топлива

Во многих странах проводят испытания оборудования котлов на твердом топливе с целью автоматицации его работы. Если в качестве топлива используют древесную крошку, то наиболее распростаненная горелка для такого топлива – стокер-горелка.

Рис. 3.6 STOKER – горелка.

Для сжигания гранулированного топлива (пелет) используют специальную горелку EcoTec.

Рис.3.7 Гоерелка EcoTec для сжигания пелет. Существуют два основных типа пеллетных котлов, первое это котлы со специальными пеллетными горелками (как внешними, так и внутренними) и второе - более простые модели, переделанные, как правило, из опилочно-щепочных котлов, в которых горелка так предмет отсутствует, а сжигание пеллет происходит в топочной арматуре. Первый тип пеллетных котлов, в свою очередь, можно разделить на две подгруппы: встроенные пеллетные горелки и пеллетные горелки, которые можно демонтировать и перевести котёл на другой вид топлива (уголь, дрова).

Итак, сначала давайте проясним, о чём идёт речь. 

К первой группе относятся следующие решения на российском рынке котёл Junkers + горелка EcoTec, и прочее.  Конструктивно данное решение представляет из себя твердотопливный котёл с установленной в него пеллетной горелкой.

Ко второй группе относятся Фачи и его восточно европейские клоны, Бенеков, и др

Итак, большая разница, как мы видим, в наличии специализированной горелки и некоторая минорная в системе подачи пеллет. Конкретней это выглядит следующим образом:

Чем отличается пеллетная горелка от топочной арматуры
Во-первых, пеллеты на пеллетной горелке горят лучше, чем на топочной арматуре, всё дело в том, что на специализированной пеллетной горелке установлены датчики, влияющие на сжигание пеллет (например, датчик температуры, оптический датчик пламени) и дополнительные активные механизмы (ворошитель золы, система автоподжига). Усложнение горелки ведёт с одной стороны к более высокому КПД котла в целом, однако, с другой стороны, расплата за это - более сложная (а следовательно и дорогая) система управления.

Во-вторых, подача воздуха в специализированной горелке осуществляет направлено и, как правило, зонально, т.е. существует область подачи первичного воздуха, есть область подачи вторичного воздуха. В обычной топочной арматуре этого нет.

Система подачи пеллет
У пеллетных горелок система подачи пеллет «разбита» на две независимые части, каждый со своим отдельным электромотором – внешний шнек и внутренний шнек, соединённые как правило легкоплавным шлангом, что является дополнительной защитой (помимо основных) от обратного огня. У котлов переделанных из опилочных пеллеты на топочную арматуру подаётся жестким шнеком.

Из разницы в системе подачи вытекают прочие отличия:

Бункер – в горелках с жестким шнеком размеры бункера ограничен. хотя возможна надстройка существующего бункера. В сисемах с пеллтнными горелками возможно конструирование бункера любого размера.

Образцом пеллетной горелуки объёмного горения может являтся пеллетная горелка шведской фирмы EcoTec.

1. труба шнека, опускаемая в бункер 7. стенки котла с теплоносителем
2. электромотор внешнего шнека 8. воздуховод
3. легкоплавкий шланг* 9. шнек подачи пеллет в зону горения
4. шнек внутреннего бункера 10. нагнетатель воздуха
5. внутренний бункер горелки (дозатор) 11. зона горения пеллет
6. лепестковый клапан*

Запуск «холодной» пеллетной горелки

фото 1. Вентилятор

При «холодном» запуске котла, при информации с датчика уровня о наличии пеллет во внутреннем шнеке, и соответственно, в зоне горения, включается система автоподжига. Затем, при фиксации датчиком пламени открытого огня включается максимальная подача воздуха для дальнейшего розжига. После некоторого времени котёл переходит в режим нормальной работы. При неудачном запуске, в зависимости от алгоритма работы горелки, возможны: дополнительная подача пеллет, продувка воздухом и повторное включение системы автоподжига. Существуют модели включающие насос теплоносителя только при достижении заданной температуры и останавливающий его при ее понижении.
При «холодном» запуске котла, при информации с датчика уровня о наличии пеллет во внутреннем шнеке, и соответственно, в зоне горения, включается система автоподжига. Затем, при фиксации датчиком пламени открытого огня включается максимальная подача воздуха для дальнейшего розжига. После некоторого времени котёл переходит в режим нормальной работы. При неудачном запуске, в зависимости от алгоритма работы горелки, возможны: дополнительная подача пеллет, продувка воздухом и повторное включение системы автоподжига. Существуют модели включающие насос теплоносителя только при достижении заданной температуры и останавливающий его при ее понижении.

Режим нормальной работы пеллетной горелки

После розжига, горелка переходит в режим нормальной работы. Предварительно установив требуюмую мощность горелки ( например, Вы приобрели горелку мощностью 25 кВт для отопления 150 кв. метров, в этом случае оптимальным будет уменьшение мощности горелки до 10-15 кВт) устанавливается температурный диапазон работы горелки, например, нижняя граница 70 С, а верхняя 85 С. Алгоритм следующий – при достижении температуры теплоносителя верхней границы котел останавливается и переходит в режим stand-by, после чего температура начинает опускаться, затем, при переходе нижней границы, котёл автоматически запускается. Информация об изменении температуры поступает с внешнего датчика температуры, установленного в систему отопления (батареи) или внутреннего датчика котла. Соответственно, чем больше это диапазон, тем более длительные перерывы могу быть между включением/выключение пеллетного котла.

Запуск из режим stand-by

Запуск из режима stand-by происходит при пересечении нижней установленной температурной границы. Основное отличие от процедуры холодного запуска котла, заключается в том, что в этом случае первоначально включается вентилятор, который разжигает тлеющие пеллеты. В отдельных случая возможно включение внутреннего шнека, с целью подачи новых пеллет взамен прогоревших. Система автоподжига может включаться после нескольких попыток неудачного запуска (хотя это говорит пожалуй о том, что со времени остановки котла прошёл значительный период времени и запуск может считаться «холодным»).

Динамическое изменение мощности работы горелки

Под динамическим изменением мощности мы подразумеваем следующую ситуацию, допустим, как в примере выше, Ваша горелка работает в режиме 75% от возможной мощности, т.е. этого достаточно для нормального функционирования системы отопления и обеспечения требуемого комфорта. В случае, например, зимой, понижения температуры окружающей среды, горелка будет длительней достигать верхней границы и быстрей опускаться до нижней, однако настроенной мощности будет хватать для отопления Вашего дома.

Теперь представьте ситуацию, у Вас установлен бойлер для горячей воды, и Вы решили в самую холодную ночь года принять душ одновременно все, в этом случае, падение температуры теплоносителя может быть достаточно резким, и через некоторое время Вы может почувствовать на собственной коже, что Ваш котёл не «вытягивает» нагрузку, несмотря на то, что трудится в пиковом режиме. Вот именно для подобных случаев и применяется система динамического изменения мощности горелки. В этом случае, горелка автоматически увеличит рабочую мощность до 100%, а при достижении требуемой температуры вернётся обратно.

Остановка горелки в штатном режиме

После поступления команды от пульта управления или внешнего выключателя ( например GSM modem) отключается внешняя система подачи пеллет, а внутренний шнек подает оставшиеся пеллеты в зону горения, одновременно вентилятор начинает подавать воздум с максимальной скоростью, для скорейшего прогорания оставшихся пеллет. После прохождения заданного периода времени и поступления сигнала об отсутствие пламени пульт управления отключает горелку. Стоит отметить, что при выключении горелки возможно продолжение мониторинга (температуры и пламени для предотвращения возникновения обратного огня) в течение некоторого времени.

Тонкая настройка пеллетной горелки

При наличии дополнительных датчиков пеллетной горелки возможна тонкая настройка её работы.  В качестве регулируемых параметров изменяется скорость подачи пеллет и объём подоваемого воздуха.  В качестве индикаторов используются температурные датчики, лямбда зонд, датчики температуры дымовых газов, датчики давления и т.д. Оптимальные параметры работы пеллетной горелки определяются исходя из требований клиентов, но, как правило, это наименьший расход топлива.

dereksiz.org

Устройство котла на твердом топливе: особенности конструкции

Конструкция и внутреннее устройство котла на твердом топливе

В небольших населенных пунктах, которые еще не успели газифицировать, существует только 2 варианта обогрева — электрический калорифер либо отопительный прибор на твердом топливе. Это может быть печь или камин, но также и котел для водяного отопления. Последний вариант позволяет значительно сэкономить полезную площадь, так как к нему подключается отопительная система, способная обеспечить теплом весь дом.

Стальной водогрейный котел на твердом топливе

Схема стального водогрейного котла на твердом топливе.

Классификация котлов, основные достоинства и недостатки

Прежде чем приобретать ту или иную модель, следует поинтересоваться, на каком виде твердого топлива она способна работать.

Схема конструкции котла на твердом топливе

Схема конструкции котла на твердом топливе.

Обычно это уголь, дрова, торф, древесные брикеты, гранулы, те или иные виды отходов деревообрабатывающей промышленности. Если один котел сможет работать на любом из вышеперечисленных видов горючего, то другому потребуется только какая-то конкретная его разновидность. Существуют и комбинированные приборы, с возможностью переключения на газ или жидкое топливо. Специально перестраивать их не нужно, переключение осуществляется автоматически.

По способу сжигания топлива агрегаты на твердом топливе делятся на 2 вида. Первый из них характеризуется простым сжиганием дров, как в обычной печке. Второй вид получил название пиролизного, иначе — газогенераторного, котла. Дрова нагревают до высокой температуры без доступа воздуха, вследствие чего начинает выделяться горючий газ. Для подогрева теплоносителя используется тепло от его сгорания.

К основным достоинствам котлов на твердом топливе относятся:

  • относительно низкая стоимость горючего материала;
  • доступность топлива в любом регионе;
  • полная автономность;
  • отсутствие необходимости согласования установки с различными инстанциями;
  • простая безопасная конструкция;
  • экологическая чистота.

К недостаткам, в первую очередь, относится невысокий КПД. В современных моделях этот показатель существенно выше, в особенности у газогенераторных агрегатов. Кроме того, есть и другие негативные качества:

  • необходимость в постоянном добавлении топлива;
  • регулярная очистка от золы и сажи;
  • наличие дополнительных помещений для котла и для хранения дров.

Вернуться к оглавлению

Как работает классический котел?

Классический котел

Рис.1. Классический котел.

Агрегат, работающий по принципу прямого сжигания, имеет простое устройство. В середине корпуса расположена камера, в которой горит топливо. Над ней помещен теплообменник. Пламя нагревает залитую в него воду, являющуюся носителем тепла. Вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник и поддув. Покупка такого изделия обойдется недорого, но оно имеет низкий КПД, потребляет твердое топливо в большом количестве, а закладку дров приходится делать каждые 4-5 часов (рис.1).

Более сложная модель, предназначенная для длительного горения, не требует столь частой загрузки. Данное устройство представляет собой высокий цилиндр (1,5-2 м). Вверху находятся дымоход и воздушная камера. Горючее, которое занимает почти все внутреннее пространство под ними, сгорает постепенно, начиная с верхнего слоя. Это происходит благодаря тому, что поддув воздуха организован не снизу, а сверху. Для этого вверху корпуса помещена телескопическая труба, в нижней части которой находится распределитель воздуха. Он покоится на угле или дровах. Подающегося через трубу воздуха хватает для обеспечения горения в верхнем слое толщиной 15-20 см. Постепенно твердое топливо сгорает, и распределитель опускается на освободившееся место. Смещаясь все ниже и ниже, он обеспечивает приток воздуха к следующим слоям.

Котел длительного горения

Рис.2. Котел длительного горения.

Между двойными стенками агрегата длительного горения залита вода. Таким образом, теплообменником в нем является корпус котла, который снаружи защищен от потерь тепла. Кроме того, слой теплоизоляции предохраняет от ожогов при прикосновении к поверхности корпуса. После того, как все топливо сгорит, подающую воздух трубу подтягивают вверх за встроенный в нее трос и производят новую загрузку. Ее обычно хватает на 8-36 часов, в зависимости от того, насколько интенсивно происходит сгорание топливного материала.

Современные модели на твердом топливе, обеспечивающие длительное горение, имеют в сравнении с классическими моделями более высокий КПД. Кроме того, в некоторых из них заложена возможность автоматически поддерживать необходимую температуру. Для этого на выходе горячей воды монтируется датчик, соединенный с заслонкой. Когда температура воды превышает заданное значение, датчик срабатывает и заслонка прикрывается. Приток воздуха от этого становится меньше, отчего снижается и интенсивность горения. Если температура теплоносителя понижается, заслонка автоматически открывается несколько шире (рис.2).

Вернуться к оглавлению

Пирозлизный котел — высокий КПД, но меньше автономии

Твердотопливный и газовый котел

Схема устройства твердотопливного и газового котлов.

Данная модель подразумевает наличие электросети. К ней подключается вентилятор для обеспечения принудительной циркуляции воздуха внутри корпуса. Сам корпус имеет 2 камеры. В верхней камере находятся дрова, которые сначала поджигают, а затем ограничивают к ним приток воздуха. Древесина нагревается до высокой температуры — вплоть до 600°С. При этом начинает выделяться пиролизный газ. Особенности конструкции агрегата таковы, что газ сразу опускается во вторую, нижнюю, камеру. Это происходит благодаря искусственно созданной тяге.

В нижней камере смесь газа с воздухом сгорает. Температура при этом достигает 800-1200°С. Количество тепла, выделяемого при горении пиролизного газа, значительно превышает этот же показатель для прямого сгорания дров. До попадания в дымоход дым проходит через теплообменник. При этом его температура снижается и на выходе не превышает 150°С. Благодаря этому в системе можно использовать обычный дымоход, не обладающий повышенной жаропрочностью.

Пиролизный котел

Рис.3. Пиролизный котел.

К несомненным достоинствам газогенераторного котла относятся высокий КПД, максимальное значение которого достигает 95%, а также продолжительное время горения. Оно может длиться свыше суток, поэтому владельцы агрегата избавлены от частой загрузки дров. Кроме того, образующийся в процессе работы дым достаточно «чистый», он содержит только пары воды и углекислый газ. Сажи в нем практически нет.

В качестве недостатка котла следует отметить неполную автономию, так как его работа зависит от подачи электроэнергии. Кроме того, для него не подойдет любое твердое топливо. Влажность дров не должна превышать 20%. Еще можно использовать опилки, стружку, обрезки древесины, готовые брикеты, отдельные виды торфа. Основное требование: горючее обязательно должно быть сухим, иначе будет образовываться сажа и значительно снизится КПД. (вставить рис.3)

В заключение следует сказать, что существуют котлы, в которых твердое топливо подается автоматически. Однако оно должно быть достаточно мелким. Процесс осуществляется при помощи винтового конвейера, из специального бункера. В него засыпают древесные гранулы или куски угля размером не более 2,5 см. Одна загрузка обеспечивает непрерывную работу в течение, как минимум, 2-х суток. Некоторые модели, такие как VAR 25 Zeus, производимые чешской компанией VERNER, работают на одной загрузке до 2-х недель.

1popechi.ru


Смотрите также