Бытовые отопительные котлы - Сборник статей

Наиболее перспективным считается третий вариант, предполагающий индивидуальный коаксиальный коллектор для дымоудаления и воздухозабора. Однако при сильных российских морозах на оголовке стандартного коаксиального коллектора может образоваться ледяная сосулька, препятствующая поступлению воздуха в котел. С другой стороны, поскольку газоотводящий трубопровод в таких схемах всегда омывается воздухом для горения, требования по плотности для жилых помещений выполняются автоматически.

Основным российским документом, определяющим правила устройства систем удаления продуктов сгорания и подвода воздуха к бытовым котлам, является СНиП 41-01-2003. Европейские требования для систем отвода газов и подвода воздуха для горения сформулированы в Технических правилах DVGW-TRGI.

6. Котлы на твердом топливе

Использование твердого топлива (угля, торфа, древесных отходов и т. д.) для отопительных котлов небольшой мощности создает ряд серьезных проблем. И тем не менее доступность и цена твердого топлива (особенно при сопоставлении с постоянно растущими ценами на легкое жидкое топливо и природный газ) заставляют многих владельцев загородных домов использовать именно этот вид топлива. Проблема эксплуатации котлов на твердом топливе – это, в первую очередь, невозможность автоматизации топочного процесса, требующего периодического применения ручного труда; наличие в твердом топливе минеральной массы, создающее трудности, связанные с удалением шлака, а в некоторых случаях – еще и очистки дымовых газов от золы уноса.

Перечисленные проблемы легко решаются при установке твердотопливных котлов в крупных отопительных или промышленных котельных, где предполагается наличие постоянного обслуживающего персонала. Для таких котельных изготовители энергетического оборудования поставляют надежные и экономичные установки различной конструкции.

Обычно жаротрубные твердотопливные котлы, в отличие от аналогов на жидком и газообразном топливе, поставляются заказчику в виде трех блоков: собственно котел, выносная топка с механической решеткой и золоуловитель. Только после очистки в золоуловителе дымовые газы поступают к дымососу и далее – к дымовой трубе. У некоторых жаротрубных котлов (например, Candor немецкой фирмы Standardkessel) цепная механическая решетка вставлена непосредственно в жаровую трубу.

Отечественные производители также предлагают большой выбор отопительных котлов на твердом топливе, но, как правило, водотрубных. Понятно, что такие котлы можно использовать только в котельных, при наличии квалифицированного обслуживающего персонала. Но при желании на российском рынке можно найти и твердотопливные котлы для индивидуального (и даже поквартирного) отопления.

Все разнообразие таких котлов можно разделить на три группы: традиционные бытовые, пиролизные и универсальные многотопливные.

Традиционные котлы работают на сортированном угле, древесине, торфяных брикетах и коксе. Они имеют сравнительно невысокий (70–80 %) КПД и, как уже отмечалось, не поддаются автоматизации. В последнее время, правда, появились импортные котлы, способные автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя. Главные достоинства котлов этого класса – энергонезависимость и невысокая цена.

Одним из примеров такого оборудования являются венгерские котлы Carborobot мощностью от 40 до 300 кВт. Работа различных модификаций котлов Carborobot характеризуется сравнительно высоким (75–86 %) КПД, низкой (с учетом работы на угле) концентрацией оксидов азота – 400 мг/м3, минимальными выбросами сажистых частиц.

Установка рассчитана на сжигание дробленого бурого угля с теплотой сгорания 12–20 МДж/кг. Важным достоинством котла является возможность длительной (до 5 дней) работы в пассивном режиме. По сигналу от блока управления он начинает повышать мощность. Вмешательство пользователя в работу котла требуется только для загрузки бункера, удаления шлака и золы. Котел может регулироваться комнатным термостатом или по температуре теплоносителя. На основе полученных от датчиков сигналов блок управления начинает останавливать подачу угля, включает и выключает вентилятор.

Универсальные котлы предполагают наличие не только топочной камеры для сжигания твердого топлива, но и газовой или жидкотопливной горелки. Такие котлы особенно удобны, например, при отсрочке подведения газа или неустойчивом снабжении потребителя жидким топливом.

6.1. Пеллетные котлы

Для России котлы, топливом для которых служат пеллеты (гранулы, изготовленные из древесных отходов), – относительно новый вид отопительного оборудования. Да и в мировом масштабе история пеллет и теплогенераторов, использующих в качестве топлива древесные гранулы, началась сравнительно недавно. Вызванный мировым нефтяным кризисом 1970-х, поиск новых источников энергии привел к созданию первой пеллетной фабрики в штате Орегон (США). Оставалось только найти возможность сделать отопление пеллетами таким же комфортным, как отопление газовыми или жидкотопливными котлами.

Первая пеллетная печь для частного дома была разработана американским конструктором Джерри Уайтфилдом и впервые представлена на выставке в штате Невада в 1984 г. В большинстве стран Европы пеллеты начали применяться в начале 1990-х, прежде всего в странах, которые исторически были тесно связаны с переработкой древесного сырья: Швеция и Дания, а в середине 1990-х – и Австрия открыли для себя преимущества древесных гранул.

В России первые заводы по производству древесных гранул появились около шести лет назад и работали главным образом на экспорт. Еще три-четыре года назад доля внутреннего рынка потребления производимых в России гранул составляла около 5 % от общего объема всех произведенных в РФ пеллет, сегодня – не менее 30 %. На российском рынке появляются новые инвесторы, начали проявлять интерес к этому направлению крупные деревообрабатывающие предприятия и предприятия ТЭК. В настоящее время в ряде российских регионов производство пеллет, их доставка владельцам котлов, установка и сервисное обслуживание пеллетных теплогенераторов стали весьма серьезным бизнесом.

Гранулированное древесное топливо имеет высокую (не менее 18 МДж/кг) теплоту сгорания и характеризуется низкой (не более 1 %) зольностью. Таким образом, примерно 2 кг пеллет способны заменить 1 л жидкого топлива легких сортов (EL), а очистку пеллетного котла от золы нужно будет проводить не более шести раз в год.

Рис. 21. Древесные гранулы (пеллеты)

Главное преимущество пеллетных котлов перед другими видами твердотопливных генераторов тепла заключается в возможности автоматизации подачи топлива: пеллеты поступают в аппарат из бункера посредством шнекового или пневматического транспортера. Таким образом, владелец такого теплогенератора избавляется от необходимости каждые 6–8 ч загружать в топку топливо. На одной загрузке пеллетный котел может работать довольно продолжительное время (конкретные цифры зависят от объема топливного бункера и зольника, а также ряда других условий). От пользователя требуется только сделать необходимые настройки, время от времени загружать пеллетами топливный бункер и периодически производить очистку зольника (отметим, что некоторые модели пеллетных генераторов тепла оборудуются автоматическим устройством удаления золы) – за всей остальной работой следит автоматика котла.

Теплогенераторы, предназначенные для сжигания пеллет, оборудуются объемной или факельной горелкой. Решетка горелочного устройства объемного типа находится внутри котла. Топливо поджигается с помощью раскаленной электрической спирали (при включенном вентиляторе, подающем воздух для поддержания процесса горения). У наиболее простых моделей пеллетных котлов розжиг горелки осуществляется вручную – в горелку наливают зажигательную жидкость и поджигают топливо спичкой.

Факельная горелка, которая монтируется с внешней стороны котла, по сравнению с устройством объемного горения обладает меньшим КПД.

Большинство пеллетных котлов – аппараты, предназначенные для напольной установки. Но существуют и настенные теплогенераторы, работающие на древесных гранулах. Например, германская компания Guntamatic Heiztechnik предлагает пеллетные «настенники» Therm мощностью 7 кВт. Такой аппарат вешается на стену обслуживаемого помещения, а бункер с пеллетами размещается в подсобке или снаружи дома. Подача топлива производится по полимерному шлангу под действием разрежения, создаваемого встроенным вентилятором. Сначала пеллеты поступают в расходную емкость, расположенную в корпусе котла, а затем с помощью компактного шнекового механизма дозированно подается в камеру сгорания.

Помимо пеллетных теплогенераторов естественного горения существуют еще газификационные пеллетные котлы. Примером такого оборудования может служить установка pellettop (Solarfocus, Австрия). Она имеет встроенный топливный бункер, в нижней части которого находится шнек – с его помощью пеллеты подаются в газификационную камеру. Находясь на колосниковой решетке, которая нагревается до температуры свыше 1000 °C, пеллеты разлагаются с образованием горючего газа. Такая технология обеспечивает достаточно большой (94,9 %) КПД котла.