Устройство твердотопливного котла

Создание тёплого уютного микроклимата загородного дома в холодное время года, становится возможным благодаря наличию грамотно подобранного отопительного оборудования. Использование твердотопливных котлов, с каждым годом, становится более популярным. Это связано с ростом цен на ресурсы, с помощью которых работают отопительные системы. Доступность угля и дров вытесняет более дорогие источники энергии, такие как электричество, газ, жидкое топливо.

Как устроен твердотопливный котёл

Корпус агрегатов для сжигания дров и угля изготавливают из стали. Он имеет прямоугольную форму, а размеры зависят от тепловой мощности. Как и любое печное оборудование, внутри остова снизу вверх расположены: зольник, топочная камера, водяная рубашка, а в верхней части – патрубок для отвода продуктов сгорания.

Через нижнюю дверцу агрегата производят чистку от пепла, она же регулирует тягу – а соответственно тепловую мощность котла. Топку от зольника отделяют колосники, которые изготавливают из чугуна. Благодаря использованию такого материала повышается срок эксплуатации колосниковых решёток. Топочную камеру снабжают отдельной дверкой, через которую дрова загружают в агрегат.

Применение разных материалов при изготовлении водяных рубашек разделяет твердотопливное оборудование на модели:

• с чугунным теплообменником;
• со стальной рубашкой.

Сложность конструкции теплообменников зависит от функций, возложенных на котёл, мощности и назначения. Агрегаты, которые имеют большое количество разнонаправленных ходов продуктов сгорания во внутренней полости рубашек, оборудуют специальными заслонками. Открытие или закрытие этих шиберов регулирует воздушные потоки горячих масс при сгорании топлива.

Некоторые производители отопительного оборудования устанавливают на верхней плоскости корпуса чугунные конфорки, которые используют в быту для приготовления пищи. Такие агрегаты называют котлами-плитами.

Выходной патрубок для дымохода оборудуют специальным шибером, с помощью которого регулируют поток горячих воздушных потоков при горении, направленных в канал для отработанных газов.

СПРАВКА! Существуют модели, предназначенные для отопления бань. Верхняя поверхность таких банных печей предназначена для размещения камней, которые нагревают воздух, а теплообменник греет проточную воду для использования.

Как работает твердотопливный котёл

Принцип работы дровяных котлов заключается в том, что, после загрузки топлива в камеру, его разжигают, а топку закрывают. Для горения используется воздух, просачивающийся сквозь колосниковую решётку. Под действием естественной тяги, горячие потоки отработанных газов проходят снизу вверх, вдоль полостей водяной рубашки. За счёт высокой температуры продуктов сгорания, теплообменник нагревается, а дым удаляется через выходной патрубок – в дымоход.

Использование заслонок, которыми снабжён агрегат, позволяет регулировать процесс горения. При розжиге котла открывают все шиберы, тем самым обеспечивают доступ и отвод большого количества воздуха, необходимого для работы котла. По мере разгорания дров или угля, прикрывают сначала заслонку зольника, а после стабилизации горения – теплообменника, обеспечивая требуемое перемещение горячих воздушных масс по внутренней полости оборудования. Шибер на патрубке дымохода прикрывают только в том случае, когда закрытая заслонка зольника не может сдержать увеличения температуры теплоносителя.

ВНИМАНИЕ! Производители твердотопливных агрегатов не всегда снабжают патрубок для отвода дыма шибером! В этом случае, заслонку устанавливают на дымоходе.

Для поддержания постоянной температуры горения используют терморегуляторы, которые, в зависимости от изменения параметров теплоносителя, управляют нижней заслонкой котла. Устанавливают регулятор в верхней части водяной рубашки. За счёт жёсткого соединения, с помощью рычага и цепи, изменяется положения шибера при повороте термоголовки, которая реагирует на колебания температуры теплоносителя.

Устройство большинства твердотопливных агрегатов подразумевает ручную загрузку дровами или углем. Производители современного оборудования предлагают потребителю модели с автоматической подачей топлива. Такая методика популярна при использовании гранулированных брикетов, специально изготовленных для сжигания при подготовке теплоносителя.

Виды котлов по принципу работы

Сжигание дров или угля в топочной камере может происходить различными методами. Использование того или иного способа разделяет твердотопливное оборудование на несколько категорий.

Классические

Само название, говорит о привычном для печного оборудования, методе сжигания топлива. Топку загружают дровами, разжигают, закрывают дверцу и регулируют подачу воздуха, с помощью поддувала вручную или терморегулятором. Горячий воздух, поднимаясь, нагревает водяную рубашку котла и выходит наружу через дымоход. Мощность классического агрегата регулирует воздушная заслонка зольника. Но даже, при полностью закрытом шибере, процесс горения будет продолжаться, только с меньшей интенсивностью.

Такой способ популярен при изготовлении бытовых котлов небольшой мощности. Благодаря простоте конструкции, умельцы, которые самостоятельно изготавливают отопительный агрегат, часто прибегают к использованию этой методики. Ровные поверхности внутренних полостей позволяют легко обслуживать и чистить внутреннюю поверхность от золы и нагара.

Длительного горения

Основным недостатком использования твердотопливного котла является потребность частой закладки дров в топку. Для увеличения интервала времени между загрузками, разработаны различные технологии. Один из таких методов называют длительным горением.

Особенностью этого метода является постепенное послойное сжигание большого количества заложенного топлива. Замедление процесса горения достигают за счёт изменения направлений потоков горячих воздушных масс во внутренней части теплообменника. В зависимости от количества встречных потоков, агрегаты длительного горения бывают:

• двухходовые;
• трёхходовые;
• многоходовые.

Теплообменники с большим количеством ходов применяются в промышленных котлах большой мощности от 100 кВт. Бытовое оборудование длительного горения изготавливают с двух- или трехходовой водяной рубашкой.

Широкое применение в быту нашли твердотопливные агрегаты шахтного типа. Особенность конструкции которых заключается в том, что поддувало расположено в верхней части, а дымоход, берёт своё начало внизу. Такие котлы имеют один ход теплообменника сверху – вниз. Горение происходит в непривычном для законов физики направлении, за счёт обратного направления тяги. Большим недостатком такого оборудования является постоянная потребность очистки дымоотводного патрубка, расположенного в нижней части корпуса. Благодаря несвойственной направленности рабочего процесса, сжигание дров происходит очень медленно.

Кроме котлов длительного горения, использующих естественную тягу в замедленном режиме для увеличения промежутков времени между загрузками топлива, существуют агрегаты с принудительной регулировкой воздушных потоков при помощи вентиляторов. Сложность подбора оборудования, а впоследствии – управления перемещением горячими воздушными потоками, делает не очень востребованными котлы с принудительным движением отработанных газов.

Пиролизные

Разновидностью длительного горения является разделение процесса теплоотдачи на сжигание твёрдого топлива и дожигание пиролизного газа. Топку таких котлов разделяют на две камеры: в первой – дрова медленно тлеют при недостатке кислорода, за счёт этого выделяется вторичный газ (углеводород, азот, угарный газ…), который сгорает во второй части топочной камеры.

Для замедления горения в пиролизных агрегатах часто используют обратную тягу, подобную той, что создаётся в агрегате шахтного типа. Либо применяют специальные дымососы, которые регулируют движение продуктов сгорания внутри теплообменника. Во вторую камеру топки подаётся воздух для горения вторичного газа. Внутренняя полость такого оборудования имеет высокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет топливу не разгораться в первой камере. Рабочий процесс во втором отсеке сжигает все вредные газы, образование которых свойственно для обычного горения.

ВАЖНО! Эксплуатация пиролизных котлов не допускает использования топлива влажностью выше 30%! Избыток влаги будет препятствовать процессу выделения вторичных газов!

Двойной процесс горения повышает КПД твердотопливного агрегата. Использование меньшего количества дров или угля по сравнению с обычными котлами заставляет потребителя задуматься о возможности использования такой технологии для отопления собственного дома.

На пеллетах

К дорогим относят оборудование длительного горения, которое использует в качестве ресурса гранулированное топливо. Сложность конструкции обусловлена наличием бункера для загрузки и механизма подачи пеллет в топку. От размера загрузочной ёмкости зависит количество времени (до 7 дней) автономной работы агрегата, она имеет форму усечённого книзу конуса, где распложено отверстие для соединения со шнековым или другим типом механизма, порционно отправляющим брикеты в топку, по мере потребности.

Работа всех узлов и механизмов такого агрегата управляется автоматикой. Современные модели оборудуют даже механизмом очистки зольника от пепла. Единственное, что требуется сделать потребителю – это загрузить бункер и разжечь пеллеты. Подобные конструкции применяют при использовании щепы, угольных брикетов и других видов сыпучего топлива.

ВАЖНО! Загрузочная ёмкость и механизм подачи, спроектированный для одного вида топлива, не может использоваться для топки другими сырьевыми ресурсами, не предусмотренными изготовителем оборудования! Подобное нарушение выведет котёл из строя!

Использование различных методов горения и загрузки лишает твердотопливные котлы необходимости частой загрузки, при этом значительно повышает стоимость. Большой выбор отопительной техники позволяет потребителю правильно оценить собственные потребности и сделать грамотный выбор.