Температура дымохода твердотопливного котла: Температура дымовых газов твердотопливного котла

Содержание

Хорошему котлу — хороший дымоход

Современный дымоход – это не просто труба для отвода продуктов сгорания, а инженерное сооружение, от которого напрямую зависит КПД котла, экономичность и безопасность работы всей системы отопления. Задымление, обратная тяга и, наконец, пожар — все это может произойти в результате непродуманного и безответственного отношения к дымоходу. Именно поэтому следует серьезно отнестись к подбору материала, комплектующих и монтажу дымохода. Главное назначение дымохода состоит в удалении в атмосферу продуктов сгорания топлива. Дымоход создает тягу, под действием которой в топке образуется воздух, который необходим для горения топлива, а из топки удаляются продукты сгорания. Дымоход должен создавать условия для полного сгорания топлива и отличную тягу. И ещё он должен быть надёжным и долговечным, удобным для монтажа и прочным. И поэтому выбрать неплохой дымоход не так просто, как нам кажется.

Кирпичные дымоходы и современные котлы

Местные сопротивления в прямоугольном дымоходе

Мало кто знает, что единственно правильная форма дымохода — цилиндр. Это обусловлено тем, что образующиеся в прямых углах завихрения препятствуют удалению дыма и приводят к образованию сажи. Все самодельные дымоходы квадратных, прямоугольных и даже треугольных форм не только получаются дороже даже стального круглого дымохода, но еще и создают массу проблем, а главное, могут снизить КПД самого лучшего котла с 95 до 60 %

Круглое сечение дымохода

Старые котлы работали без автоматического регулирования и с высокой температурой отходящих газов. В результате этого дымоходы практически никогда не остывали, а газы не охлаждались ниже точки росы и, как следствие, не портили дымоходы, но при этом много тепла расходовалось не по назначению. Кроме этого, этот вид дымоходов обладает относительно невысокой тягой из-за пористой и шероховатой поверхности.

Современные котлы экономичны, их мощность регулируется в зависимости от потребностей обогреваемого помещения, и поэтому, они работают не все время, а только в периоды, когда температура в помещении падает ниже заданной. Таким образом, существуют отрезки времени, когда котел не работает, а дымоход остывает. Стенки дымохода, работающего с современным котлом, практически никогда не нагреваются до температуры выше температуры точки росы, что приводит к постоянному скоплению водяного пара. А это в свою очередь приводит к порче дымохода. Старый кирпичный дымоход может разрушаться при новых условиях работы. Так как в отходящих газах содержится: СО, CO2 , SO2 , NOx , температура отходящих газов настенных газовых котлов довольно низкая 70 – 130 оС. Проходя по кирпичному дымоходу, отходящие газы остывают и при достижении точки росы ~ 55 – 60 оC выпадает конденсат. Вода, осаждаясь на стенках в верхней части дымохода, приведет к тому, что они будут намокать, кроме того, при соединении

SO2 + h3O = h3SO4

образуется серная кислота, что может привести к разрушению кирпичного канала. Что бы избежать выпадения конденсата, желательно использовать утепленный дымоход или в существующий кирпичный канал установить трубу из нержавеющей стали.

Образование конденсата

При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы — 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель. Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.

Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % — является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.

Образование конденсата

Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.

Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, — 380 мм (полтора кирпича).

Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность это представляет в зимнее время, когда под действием морозов образуются ледовые пробки в верхних участках (в устье).

Обледенение дымохода

Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.

Утепление дымовых труб

Чтобы избежать переохлаждения дымовых газов и выпадения конденсата на внутренние поверхности дымовых и вентиляционных каналов, необходимо выдерживать оптимальную толщину наружных стен или утеплять их снаружи: оштукатурить, закрыть железобетонными или шлакобетонными плитами, щитами или глиняными кирпичами.
Стальные трубы необходимо использовать предварительно изолированные либо утеплять.

Тип и толщину изоляции поможет выбрать любой производитель.

Как правильно и эффективно топить твердотопливный котел?

Правильная работа твердотопливного котла, зависит от нескольких важных факторов. Для того, что б отопление дома твердотопливным котлом было не только экономным, но и безвредным для оборудования и дымохода, важно знать о полезной температуре работы котла на твердом топливе.

При отоплении дома котлом на твердом топливе, часто пользователи не берут в учет минимальную температуру на подаче в систему отопления. При сжигании твердого топлива в топке котла создается высокая температура, при которой выделяются продукты распада топлива, в виде пиролизных газов. В данном случае котел должен работать без кислородного голодания, топливо в котле не должно длительное время тлеть, иначе стенки топочной камеры и вся рубашка теплообменника будет постоянно обрастать слоем смолы. Дымоход еще больше будет иметь слой ненужных отложений в виде смолы. При температуре меньше 100С, данные продукты распада топлива не догорают, часть из них выходит через дымоход в атмосферу, а часть остается на внутренних стенках котла и дымохода.

При этом большой состав серы приводит к коррозии метала, особенно в части котла ближе к выходу в дымоход. А так как часть продуктов горения попросту не сгорели в котле, Вы недополучаете полную тепловую энергию сжигаемого топлива Т.е. для того что б, получать из топлива максимум тепловой энергии, не должно быть длительного перерыва подачи воздуха. Как это связано с установленной температурой на подачи котла?! При работе твердотопливного котла минимум на 65С, в топке постоянно держится высокая температура, при которой, к примеру дрова, будут полностью догорать и передавать тепловую энергию с одного кг от 3,4 до 4,1 кВт, когда при низкой рабочей температуре это же количество дров может выделить в два раза меньше тепла, а полезные высококалорийные недогоревшие продукты распада топлива только нанесут вред котлу и дымоходу, при этом из дымохода будет выходит много вредного СО2. Поэтому, не важно как управляется Ваш твердотопливный котел с помощью механического регулятора тяги с цепочкой, или электронным блоком управления с нагнетательным вентилятором воздуха, важно настраивать работу котла на 65С.

Например: если управление температурой происходит механическим регулятором, при выходе котла в рабочий режим 65С, люк который поднимает регулятор тяги не должен быть полностью закрыт, а быть немного приоткрыт для постоянной подачи небольшого количества воздуха, который не будет позволять дальше разгорятся топливу, но и будет поддерживать небольшое горение, во избежание тления топлива. Если температурой котла управляет электронная автоматика с турбиной, при отоплении дровами или всевозможными топливными брикетами, настраивайте автоматику с минимальными паузами подачи воздуха, после того как котел вышел в рабочий режим 65С. При этом Вы получите, максимальное КПД сжигаемого топлива, сухую и чистую топку котла, чистый теплообменник без смолы, от которой тяжело избавится, длительную работу на одной загрузке топлива, чистый дымоход, котельную без запаха гари, стабильно высокий КПД котла, потому что стенки теплообменника, имеющие слой смолы снижают КПД котла.

Второй важный фактор, для правильной работы твердотопливного котла, это температура воды, поступающей из обратки системы отопления в котел. Минимальная температура должна быть не ниже 55С. При высокой температуре в топке котла, если будет поступать меньше 55С, на стенке топочной камеры при высокой разности температур возможно отложения конденсата. Чем ниже температура теплоносителя, поступающая в котел, тем больше количество конденсата. Вред воды на стенках котла это коррозия метала и сварных швов. При монтаже котла на твердом топливе, настоятельно рекомендуем установить трехходовой смесительный клапан, который защитит твердотопливный котел от конденсата, и значительно продлит срок службы котла. Его работа заключается в смешивании двух потоков, теплоносителя на подачи из котла имеющий высокую температуру и теплоносителя из обратки системы отопления имеющий температуру ниже 55С, в случае если теплоноситель из системы отопления имеет выше 55С трехходовой клапан полностью открывается. А когда котел только набирает температуру, трехходовой клапан закрыт, в данном случае теплоноситель циркулирует по малому кругу, позволяя котлу быстро и беспрепятственно выйти в рабочий режим.

В некоторых случаях, когда установка трехходового преднастроенного клапана невозможна, например, в гравитационных системах отопления без использования циркуляционного насоса, рекомендуем сделать малый круг циркуляции теплоносителя с балансировочным краном, для осуществления подогрева воды, поступающей из обратки системы отопления, т.к. при гравитационных системах вода значительно медленнее циркулирует и соответственно быстрее остывает.

Правильная эксплуатация твердотопливного котла, заключается в соблюдении минимальных рабочих температур. Для этого важно правильно подобрать мощность котла, и сделать монтаж с соблюдением обязательных норм, и конечно с возможностью управления температурой в системе отопления, автономно не понижая рабочие режимы котла на твердом топливе. Существует много схем установки твердотопливного котла, которые позволяют регулировать температурой для комфорта в доме независимо от уличной температуры.

Устройство дымоходов для твердотопливных котлов

Содержание:

Причины низкой стойкости неверно спроектированных дымоходов
Применяемые для этапов материалы
Элементы для установки

Несмотря на все принципиальные отличия современных твердотопливных котлов от старинных печей, отапливавшихся также дровами или углем, физическая суть процесса горения топлива не изменилась. Это по-прежнему вещества, выделяющие при своем сгорании значительное количество золы и несгораемых частиц. Качественное удаление их из зоны горения является непременным условием высокой эффективности и надежности функционирования данного вида отопительного оборудования для домов с цокольным сайдингом http://www.24siding.ru/products-page/cokolnyj-sajding/.

Важнейшей задачей остаётся правильное проектирование системы дымоотвода. В частности, такие вопросы, как диаметр дымохода для твердотопливного котла, проходное сечение устройства, его высота и оптимальная конфигурация трассы отведения продуктов сгорания являются обязательными для расчета еще на стадии приобретения котла.

Причины низкой стойкости неверно спроектированных дымоходов

Для обеспечения высокой эффективности управляющая автоматика агрегата включает его с определенной периодичностью, по достижении некоторой температуры теплоносителя. Поэтому дымоход далеко не всегда остается под постоянным тепловым напряжением. Вследствие постоянных перепадов температур устройства подвержены разрушению. Относительно твердотопливных котлов имеют место и другие неблагоприятные факторы:

Значительный процент водяных паров, находящихся в продуктах сгорания любого вида твердого топлива. Конденсат, в частности, способствует интенсивной коррозии металлических деталей конструкции и при своем замерзании может разрывать кирпичную кладку по шву.
Современные твердотопливные котлы обеспечивают сравнительно низкую (до 100-130°С) температуру дымовых газов.

Охлаждаясь на выходе, они откладываются в виде влаги на внутренних поверхностях. При этом не только постепенно разрушается внутренняя поверхность стенок, но и образуются сажистые отложения, ухудшающие тягу.

Если проходное сечение рассчитано неправильно, то при сгорании топлива может образовываться угарный газ, который, опускаясь после отключения котла вниз, может стать причиной тяжелых отравлений домочадцев и даже смерти.
При ошибках в определении оптимальной высоты количество смолистых отложений на его внутренней поверхности оказывается настолько значительным, что требуется частая и весьма трудоемкая очистка устройства.

Таким образом, выполняя проектирование правильного дымохода для твердотопливного котла, производят не только выбор оптимального материала, но обязательно разрабатывают также наилучшую конфигурацию и рассчитывают размеры проходных сечений.

При проектировании ориентируются на значения тепловой производительности отопительного котла и на его конструкцию. Многие производители указывают оптимальные сочетания геометрических размеров рассматриваемых устройств. Например, при использовании в качестве материала жаропрочной стали, эти параметры могут быть следующими.

Тепловая мощность котла, кВт	Минимальная тяга, Па	Минимальная высота, Нд, м	Минимальный диаметр сечения, мм
До 16	20	4	160
До 22	22	5	180
До 28	25	5	220
До 35	30	6	280

Применяемые для этапов материалы

Выбор материала для последующей установки дымоходов – важный этап проектирования оптимальной системы дымоотвода. Кроме стали, данные изделия возводят из разных материалов.

Керамические материалы на основе вулканической пемзы считаются наиболее долговечными. Например, изделия от торговой марки Schiedel выпускаются именно из керамики.
Кирпичный дымоход для твердотопливного котла, выполненный из огнеупорного шамотного кирпича – не вполне удачный вариант. Он обойдется намного дешевле, но стойкость устройства окажется значительно более низкой.
Жаропрочное стекло. Такие конструкции отличаются наиболее низким коэффициентом тепловых потерь, позволяют эффективно удалять дымовые газы при сравнительно небольшой высоте, но отличаются крайне высокой стоимостью, а потому массового распространения не получили.

Из чего никогда не следует возводить дымоходы, так это из асбеста. При видимой дешевизне материала, они отличаются крайне низкой стойкостью, а при своем постепенном разрушении выделяют мельчайшие частицы опасных для здоровья канцерогенных частиц.

Внешний вид дымоходов на фото наглядно демонстрирует разницу во внешних видах и состоянии устройств, выполненных из вышеперечисленных материалов.

Элементы для установки

Спроектированная конструкция должна обеспечивать оптимальную тягу – разницу давлений дымовых газов на входе и выходе, которая обеспечит естественную их эвакуацию через трубу. Поэтому правильная схема дымохода для твердотопливного котла обязательно должна сочетать как горизонтальный, так и вертикальный участки.

Фактическая тяга определяется в следующей последовательности.

Принимается желаемая высота устройства Нд (см. таблицу).
По разнице в плотностях воздуха ρв и продуктов сгорания ρг устанавливается сила тяги: Т = (Нд + Нтр)*(ρв – ρг), где Нтр – суммарная длина трубопровода.

Для бытовых условий достаточно точным будет принять ρв = 1,205 кг/м3. Плотность отводимых газов при нормальных условиях составляет ρгн = 0,95 кг/м3. Для того, чтобы скорректировать это значение с учетом фактической температуры наружного воздуха, следует воспользоваться зависимостью для пересчета ρгф = ρгн/k, где k – коэффициент, определяемый по таблице.

Температура наружного воздуха, ⁰С	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15
k	0,93	0,95	0,96	0,98	1	1,02	1,04	1,06

Сравнивая фактическое значение тяги с нормативными данными, необходимыми для нормальной работы устройства, получим ответ на вопрос, возможен ли монтаж конструкции с назначенными габаритными размерами или нет.

Рассмотрим пример. При реальной температуре наружного воздуха –10°С, высоте трубы дымохода в 5 м, и общей длине трубопроводов 5 м фактическое значение тяги для котла с тепловой мощностью 20 кВт составляет Т = 10(1,205 — 0,95/0,96) = 2,15 мм. в. ст. Учитывая соотношение между этими единицами давлений (1 Па = 0,102 мм. в. ст.), получим Т = 21,08 Па. Полученный результат соответствует нормативным данным, поэтому тяга при диаметре проходного сечения не менее 180 мм будет обеспечена.

Монтаж дымохода для твердотопливного котла выполняется по следующей последовательности.

С помощью термостойкого герметика конструкция присоединяется к дымоотводящему каналу котла (при необходимости используют переходники).
Собираются все составляющие устройства.
Производится крепление дымоотводной системы к стене или крыше (в последнем случае она должна выступать за конек не менее, чем на 1 м).
На верхний торец крепят дефлектор (если крыша выполнена из горючих материалов, то обязательна установка еще и искрогасителя).

Вверх

Дымоходы для твердотопливных котлов, цена которых определяется их конструктивной сложностью, материалами и размерами, устанавливаются в строгом соответствии с требованиями фирм-производителей данного оборудования.

Какой дымоход лучше для твердотопливного котла

Автономная система отопления – это не только удобно, но и выгодно, с учетом постоянного повышения тарифов. Если рассматривать подходящие агрегаты для нагрева воды, то первое место на сегодняшний день занимают твердотопливные котлы. Они отличаются простотой обслуживания и установки. Однако установка твердотопливного котла требует соблюдения правил по СНиПу, одним из которых является выбор дымохода на основе зафиксированных нормативов. Какой дымоход лучше выбрать для твердотопливного котла, и какие виды их существуют?

Для чего нужен дымоход

Твердотопливный котел – это устройство, которое направлено на выработку теплоэнергии предельно высокой температуры. Топливом для такого котла служит уголь или дрова. В результате сгорания топлива вырабатывается большое количество сажи и отходящих газов, которые нужно выводить наружу. Именно для этого и нужен дымоход. Однако помимо технических характеристик твердотопливных котлов при планировании отопительной системы нужно отдельно рассмотреть и способ дымоотведения, так как дымоходов различают несколько видов. Правильно подобранный дымоход позволит не только наладить процессы вывода результатов сжигания топлива, но и увеличит срок службы отопительного оборудования, повысит эффективность работы системы и сделает ее безопасной.

Виды дымоходов для твердотопливного котла

Дымоходов различают несколько видов. Давайте разберемся, чем они отличаются и какой дымоход для твердотопливного котла подходит больше по всем параметрам.

Металлические

Металлические дымоходы в современном мире встречаются все чаще благодаря высокой прочности и доступной цене. Металлическая труба имеет круглое сечение. Металлические дымоходы по техническим характеристикам очень хорошо подходят для обеспечения правильной работы твердотопливных систем обогрева. Они даже превосходят огнеупорный кирпич как по максимальной рабочей температуре, так и по предотвращению образования налета.

Отдельно стоит остановиться на сечении канала. Круглая форма дымохода без гофрирования и переломов препятствует оседанию конденсата, сажи и отходных газов. Металлические трубы обладают небольшим весом, просты в установке и удобны в эксплуатации. Их легко чистить, а благодаря хорошей тяге котел работает с большей эффективностью. Металлические дымоходы могут быть выполнены из следующих металлов: оцинкованной, нержавеющей стали и черного металла.

Дымоход из черного металла не является предпочтительным для продуктивной работы твердотопливного котла, так как труба из такого материала не способна противостоять кислотам. Кислоты образуются в результате горения и накопления конденсата. А если рабочая температура достигает предельно высоких температур, то долговечность таких конструкций снижается в 2 раза. Поэтому они могут стать временным решением или при нерегулярном использовании котла.
Дымоход из оцинкованной стали по сравнению с трубой из черного металла лучше себя проявляет и противостоит коррозии. Они менее подвластны агрессивной среде переработанного топлива, однако и не сильно устойчивы к высокой температуре при сгорании. Максимально высокий показатель при эксплуатации не должен превышать 450 градусов. Если применить данное значение к котлам на твердом топливе, то они работают на более высоких температурах, что говорит о невозможности их применения.
Дымоход их нержавеющей стали является лучшим решением для твердотопливных агрегатов. Они хорошо справляются с высокой температурой (до 1000 градусов), выдерживают агрессивное воздействие коррозии и отличаются длительным сроком службы.

Керамические и стеклянные

Стеклянные и керамические дымоходы не имеют конкурентов. Они очень прочны и долговечны. На них не действуют кислоты и свойства коррозии, а благодаря идеально ровной и скользкой поверхности они легко очищаются и грязь практически не оседает на внутреннюю поверхность труб либо самостоятельно стекает вниз. Эксплуатация не создает дополнительных проблем, а керамика и прочное стекло хорошо сочетается в работе с твердотопливным котлом. Они выдерживают температуру до 1200 градусов, это максимум по сравнению с другими дымоходами. Кроме того, при работе на такой большой мощности остатки от топлива практически не остаются, что означает более эффективную работу котла, а высокая температура выжигает золу.

Керамические и стеклянные трубы являются лучшим вариантом в качестве дымохода для твердотопливного котла, однако не все могут позволить себе подобный вид конструкций из-за высокой стоимости.

Асбоцемент

Несмотря на невысокую стоимость асбоцементных дымоходов, использовать их для подключения к твердотопливному котлу категорически запрещается. Это связано в первую очередь с тем, что они не выдерживают температуры свыше 350 градусов и начинают растрескиваться. Поэтому технические характеристики асбоцементных дымоходов не приемлемы в работе котла, где температура при сжигании топлива может превышать предельно допустимые значения в несколько раз. Результатом нарушения данных рекомендаций может послужить взрыв трубы.

Где тогда может подсоединяться асбоцементная труба? Ее можно свободно подключить к пиролизному оборудованию либо к котлам с низкой температурой горения. Сюда обычно относят автоматический газогенераторный котел, где газы не сразу направляются в отводящую трубу, а сначала проходят дополнительный контур, где их температура снижается в разы. Однако дымоход потребуется укрепить кирпичом.

Кирпичные

Как ведет себя кирпичный дымоход вместе с твердотопливным котлом? Под действием высокой температуры при сгорании топлива кирпич очень сильно нагревается и долго удерживает тепло, даже когда котел перестал работать. Ввиду того, что дымоход долго остывает, внутренняя поверхность трубы накапливает конденсат, который впоследствии смешивается с горящими кислотами и несгораемой золой. В результате образуется целый ряд химических соединений. Они откладываются на шероховатой поверхности кирпичного дымохода и в отверстиях. Результатом становится медленное разрушение трубы, что приводит не только к ухудшению ее эксплуатационных характеристик, снижению тяги, но и уменьшает эффективность работы котла. Таким образом, кирпичного дымохода хватит на непродолжительный период, да и к тому же его невозможно очистить от продуктов сгорания.

Какой дымоход лучше

Если вы стоите перед выбором и не знаете, какой из дымоходов лучше, тогда нужно сравнить ряд эксплуатационных характеристик.

Показатель тяги.
Степень пожарной безопасности.
Теплоизоляционные качества.
Количество образования конденсата.
Воздействие коррозии.
Максимально допустимое значение по температуре.

Если основываться на вышеописанных характеристиках каждого материала для дымохода, то с уверенностью можно сказать, что для твердотопливных котлов идеально подходит керамическая или стеклянная труба. Но ввиду их высокой стоимости есть хорошая альтернатива, которая не сильно уступает по показателям, но доступна по цене – это труба из нержавеющей стали. Что касается кирпичных дымоходов, то они со временем приходят к нарушению целостности канала и ухудшают качество работы отопительной системы.

Дымоходы для твёрдотопливных котлов должны соответствовать нормативам, изложенным в СНиП и правилам пожарной безопасности.

Итак, какой дымоход считается хорошим для твердотопливного котла? На основе нормативных требований он должен обладать следующими свойствами:

Круглое сечение канала.
Способность выдерживать температуру от 350 до 1000 градусов.
Быстрый прогрев и выход котла на рабочий режим.
Высокая стойкость к химическим соединениям от продуктов сгорания и коррозии.

Под все вышеперечисленные параметры подходят дымоходы из нержавеющей стали и керамики. К примеру, металлические трубы не только долговечны, но и просты в монтаже, они значительно легче и могут быть установлены самостоятельно. И тот, и другой виды идеально подходят для работы с высокой температурой, достаточно стойки к отложениям и обеспечивают хорошую тягу. Поэтому ориентируйтесь на свой бюджет и дополнительные требования.

Другие требования к дымоходным трубам

Дополнительные требования к дымоходам, кроме установленных норм в СНиП, также зафиксированы в правилах пожарной безопасности. Нормы связаны с высотой, диаметром и сечением труб, от чего напрямую зависит качество эксплуатационных характеристик отопительной системы: тяга, скорость прогрева, количество конденсата, мощность котла, прочее. Ознакомьтесь с основными положениями перед установкой дымохода:

Материал дымохода должен выдерживать температуру отходящих газов от 350 до 1000 градусов.
Чем ровнее и уже диаметр сечения, тем лучше в нем тяга, причем это абсолютно не влияет на скорость, а только на объем дымовых газов.
Отсутствие горизонтальных участков, углов, изгибов и неровной поверхности трубы, которые сказываются на скорости отходящих газов.
От типа сечения зависит мощность тяги. Для твердотопливных котлов подходит овальный или круглый тип сечения.
Высота трубы зависит от диаметра дымохода – чем шире канал, тем следует выше поднимать трубу. При соблюдении этого правила создается хорошая тяга.

Также отдельно необходимо учесть взаимосвязь диаметра трубы и мощности твердотопливного котла. Данные параметры представлены в технической документации на оборудование. Там указан минимальный размер диаметра внутреннего канала дымоотводной трубы. Также целесообразно оценить пропускную способность канала перед установкой дымохода. Но здесь лучше всего обратиться за помощью к специалистам. При необходимости они произведут проверку и других нормативов.

Частые проблемы и ремонт твердотопливных котлов

Твердотопливный котел представляет собой отопительное устройство, изготовленное из толстолистовой стали или чугуна. Выделение тепловой энергии в установках происходит за счет сгорания твердого топлива (уголь, дрова, торф, кокс, пеллеты). Используются котлы этого типа в частных домовладениях и на промышленных объектах, где отсутствует газопровод. Также они устанавливаются в качестве резервного отопительного оборудования.

Правила эксплуатации

Для того чтобы твердотопливный котел работал безопасно и эффективно, при его эксплуатации следует придерживаться некоторых несложных правил:

Устанавливать только на несгораемые материалы. Под основание устройства следует проложить металлический лист толщиной 0,6-1 мм с подложкой из асбестового или базальтового картона толщиной не менее 3 мм. Причем металлический лист должен находиться не только под самим устройством, но и выступать с лицевой стороны на 0,5 м.
Не использовать для растопки горючие жидкости.
Перед розжигом проветрить топку в течение 10-15 минут.
Держать дверцы топки во время эксплуатации плотно закрытыми.
Не оставлять на длительное время без присмотра.
Производить периодическую очистку дымоходов.
По окончании отопительного сезона смазывать подвижные части механизмов устройства графитной смазкой.

Общие проблемы и методы их решения

Котлы твердотопливные могут создавать проблемы для пользователей, суть которых и методы решения приведены в таблице.

Суть проблемы	К чему может привести	Причины появления проблемы	Как устранить
Происходит выделение конденсата из устройства (котел «плачет»)	Сокращается срок службы устройства. Происходит накопление сажи в дымоходе	Низкая температура воды в обратном трубопроводе	Следует следить за тем, чтобы температура теплоносителя в обратном трубопроводе не опускалась ниже 55 градусов. Для этого рекомендуется установить трехходовой смесительный клапан или циркуляционный насос
Перегрев котла	Приводит к закипанию воды	Генерация тепла в количестве большем, чем требуется для обогрева помещения. Происходит чаще всего при остановке циркуляционного насоса при отключении электроэнергии	Приобрести источник бесперебойного питания. Установить теплобак (аккумулирующую емкость), который будет забирать излишнее тепло, а затем, при необходимости, отдавать его
Проникновение дыма из дверки котла в помещение	Приводит к задымлению помещения	Плохая тяга в дымоходе. Используется топливо с высоким содержанием смол (брикеты или дрова из хвойных пород дерева)	Прочистить дымоход механическим способом либо воспользоваться химическими средствами для удаления сажи
Из дымохода вытекает конденсат	Приводит к снижению тяги, оседанию большого количества сажи в дымоходе	Недостаточное утепление наружной части дымохода	Утеплить дымоход
Большой расход топлива	Увеличиваются затраты на обогрев помещения	Низкое качество топлива (высокая влажность или недостаточная калорийность). Большие теплопотери в помещении. Ошибки при проектировании системы или подборе мощности котла	Использовать качественное топливо. Утеплить помещение. Пригласить специалиста для устранения ошибок проектирования
Образование смолистого налета в камере сгорания		Закладка слишком большого объема топлива. Использование некачественного (сырого, излишне смолянистого) топлива. Неисправность измерительной аппаратуры, приводящая к эксплуатации устройства при пониженных температурах	Оптимизировать количество закладываемого топлива. Пользоваться качественным сухим топливом. Ремонт твердотопливных котлов в этом случае заключается в замене измерительных приборов. Удаление смолистого налета производится путем выжигания с использованием сухого дерева при максимально допустимой для котла температуре (90-95˚С) или с помощью специальных катализаторов (SADPAL, KALNIT)
Котел не разогревается до высокой температуры.	Возникает ситуация, когда невозможно прогреть помещение до нужной температуры	Недостаточная тяга в дымоходе. Ошибки в проектировании системы отопления. Скопление большого количества пепла на решетке	Почистить дымоход. Обратиться за помощью к специалисту для наладки системы. Почистить устройство
Появление булькающих звуков.	Закипание воды в котле	Неправильно работает регулятор тяги в дымоходе. Малый теплоотбор. Завоздушивание системы. Неправильно подобранная мощность устройства	Отрегулировать тягу в дымоходе. Проверить состояние термоклапанов, радиаторов. Устранить воздушные пробки. Обратиться к профессионалам для оптимизации работы системы

Перечисленные выше проблемы характерны для твердотопливных котлов любого типа. Возникают они, как правило, не из-за неисправности самого отопительного устройства, а вследствие неправильной его эксплуатации или неграмотного монтажа системы.

Проблемы котлов длительного горения

В процессе эксплуатации котлов длительного горения, такими, например, являются котлы Stropuva, могут возникнуть следующие проблемы:

Детонация. Чаще всего это явление возникает при первом запуске устройства. Процесс сопровождается гудящими звуками и появлением дыма. Причиной детонации является слишком большая тяга в дымоходе. Ситуацию может спасти установка регулятора тяги дымохода. Это приспособление автоматически уменьшает подачу воздуха.
Из нижней дверцы вытекает черная смола. Образование дегтя в твердотопливном котле в слишком большом количестве происходит при температуре в камере горения ниже 55 градусов. Проблему в большинстве случаев можно решить путем увеличения заданной температуры на регуляторе котла. В некоторых ситуациях потребуется вмешательство специалиста для балансировки работы системы. Также причиной большого количества смолы может оказаться некачественное топливо.
Сгорание топлива происходит быстрее минимального времени. Причина может быть в слишком большом потреблении тепла (несоответствие мощности установки объему помещения) либо в плохом качестве топлива. Проблему может решить установка дополнительного устройства для обогрева, мероприятия по утеплению помещения или переход на использование топлива с большей калорийностью.
Плохо регулируется температура. Причина может заключаться в том, что устройство уже работает на все 100% своей мощности или же неисправен регулятор тяги дымохода. Решить проблему помогут мероприятия, описанные в предыдущем пункте или ремонт регулятора тяги.

Проблемы пеллетных котлов

Частой проблемой пеллетных котлов является образование коржей на горелке. В результате этого увеличивается расход топлива, требуется больше времени на обслуживание устройства.

Возникает эта ситуация, как правило, из-за использования топлива низкого качества (высокая зольность, наличие песка).

Приобретение сертифицированных пеллет высшего качества у проверенных производителей легко решает эту проблему.

Проблемы котлов с автоматической системой управления

В устройствах, оснащенных системой автоматики, могут возникать дополнительные проблемы:

При работе в автоматическом режиме твердотопливный котел гаснет. Явление может быть спровоцировано коррозией механизма подачи топлива (происходит в случае длительного использования некачественного топлива). Также это может случиться при слишком малом отборе тепла. Устройство не может работать ниже минимальной мощности. После нагревания теплоносителя в котле выше 95˚С автоматика блокирует процесс горения.
Устройство гаснет непосредственно после растопки. Причиной такого явления может стать неправильная настройка системы автоматики. В этом случае котел следует заново разжечь и перевести на автоматический режим работы.
Не работает механизм подачи топлива. Возможно, произошло попадание постороннего предмета в механизм, заблокировавшего его работу. Следует открыть ревизионное окошко, предварительно отключив электропитание, и удалить посторонний предмет. При обнаружении повреждения перегрузочного шплинта, произвести его замену новым.

Для того чтобы в процессе работы твердотопливных котлов как можно реже возникали проблемы, необходимо строго соблюдать правила их эксплуатации. Ведь в большинстве случаев, неисправности или некорректная работа этих устройств связана с неправильной эксплуатацией или ошибками в проектировании системы отопления.

30.09.2017

Возврат к списку

Дымоход для твердотопливного котла | Hetta

В наше время, когда цены на отопление газом или электричеством постоянно увеличиваются, многие владельцы частных домов задумаются о твердотопливных котлах. А после выбора самого котла приходится задумываться и о дымоходе для него.

При проектировании и реализации дымохода для твердотопливного котла надо учитывать его особенности. В отличие от газовых котлов, горение в твердотопливном происходит неравномерно, что влияет на температуру дыма. Разброс очень велик: при работе котла на дровах температура дыма может находится в пределах от 70 до 300 градусов, а если котел работает на угле — 400-600°C.

Мы не будем рассматривать все возможные виды дымоходов, которые так или иначе можно применить для твердотопливного котла. Сразу перейдем к оптимальному. Понятно, что возводить кирпичный дымоход для котла вряд ли кто-то посчитает целесообразным, поэтому выбор сужается до стальных. Дымоходы из черной стали – пожалуй, самое доступное решение, но все менее востребованное по причине их быстрого разрушения под воздействием конденсата и сажи.

Дымоход из нержавеющей стали смело можно назвать оптимальным решением для твердотопливного котла. Марки стали, применяемые в производстве таких дымоходов, выдерживают 700-800°C, что с запасом перекрывает потребности даже при топке котла углем.

Проектирование дымохода для твердотопливного котла

Прежде, чем начать строить дымоход, нужно изучить инструкцию к котлу. В ней можно найти размеры (диаметр) дымоходного патрубка котла, нужное сечение дымохода, а также температура исходящих газов. В некоторых инструкциях можно найти также способы подключения к дымоходу.

Ну а дальше нужно учитывать и нормы безопасности. Лучше, конечно, обратиться к профессионалам. Но если желание сделать все самостоятельно переросло в решение, то стоит учесть следующее: расстояние от одностенной трубы до ближайших горючих материалов — не менее 70 см, сэндвича — не менее 25 сантиметров, но при условии, что наружный кожух не нагреется выше 90 °С. При проходе горючих стен, перекрытий, кровли или перегородок нужно делать этот проход в полном соответствии с приведенными выше нормами.

Если сам дом выполнен из горючих материалов или обшит ими (дерево, каркасная конструкция, обшивка вагонкой, кровля битумной черепицей — вариантов множество!) — обязательна установка на дымоход искрогасителя.

Помните, что длина горизонтальных участков дымохода не должна быть больше метра, и лучше избегать поворотов сразу на 90, используя специальные колена.

Монтаж и крепление

Чтобы конденсат и смолистые выделения не стекали внутрь, дымоход и его вертикальные части от тройника собираются «по конденсату». А фрагменты между котлом и тройником, напротив — «по дыму».

Крепление одностенных дымоходов устанавливается из расчета минимум один крепеж на полтора метра. А при использовании сэндвич-конструкций крепить необходимо каждый элемент!

Доверьтесь профессионалам

Дымоход для твердотопливного котла спроектировать и установить не проще, чем для камина или другого отопительного прибора. При кажущейся простоте процесса, неквалифицированный подход к созданию дымохода может привести к ошибкам, последствиями которых в лучшем случае станут плохая тяга или задымление помещения. В худшем — риск возникновения пожара. Поэтому лучше доверить работу тем, кто точно знает, что делать.

Некоторые производители дровяных печей и дровяных печей рекламируют свою продукцию как очень высокую эффективность, сравнивая их с более новыми масляными или газовыми печами, когда на самом деле они составляют всего 30% или меньше при испытании на сертифицированном и принятом оборудовании. Существует один принятый метод испытаний, используемый UL и AGA. Производятся замеры CO2 и показания температуры стопки. Диаграмма, предоставленная компанией Bacharach Instrument Company, анализирует оба числа, и результатом является эффективность используемого топлива.

Древесина и все твердые виды топлива, такие как уголь, кукуруза и зерно, содержат те же 12 000 на фунт энергии. Дуб — лучший выбор для обжига, чем сосна или хвойное дерево, только потому, что дуб или другая древесина твердых пород более плотная, другими словами, тяжелее на квадратный фут. Влажность свежесрубленного дерева составляет около 50%. Другими словами, дерево на 50% состоит из воды. Древесина, которую раскалывают и сушат на воздухе в течение года, содержит около 20% воды. Вода не горит. Это одна из причин, почему высушенная на воздухе древесина горит лучше, чем свежепиленная.Другая причина заключается в том, что при меньшем количестве воды древесина будет гореть сильнее, что уменьшит образование креозота. В угле практически нет воздуха и воды. Но уголь не будет гореть, если вы не обеспечите постоянную подачу воздуха в топку. Если перекрыть воздух углю, огонь погаснет.

При вычислении теплотворной способности различных видов древесины или зерна все они имеют около 8000 британских тепловых единиц полезной энергии на фунт после вычета содержания воды, которая не горит. Уголь остается на уровне 12000 британских тепловых единиц за фунт, потому что он не содержит воды.

Дровяная печь

Дровяная печь может быть самым дешевым прибором, если вы выберете печь, произведенную в Азии. Чем красивее они становятся, тем они дороже, но не обязательно эффективнее. Все они выделяют тепло, но у них есть несколько недостатков. Комната, в которой они находятся, получает больше всего тепла. В комнатах подальше от дровяной печи прохладнее или даже холоднее. Если смотреть на дровяную печь с точки зрения эффективности отопления, поместите дровяную печь только в подвал, потому что тепло поднимается. Дровяная печь будет поставлять все тепло, которое она производит, на этажи над подвалом.Но большинство дровяных печей — это то, что они называют «воздушными колготками». Лучшим словом может быть «генераторы креозота», потому что, как только вы разожжете огонь и отключите подачу воздуха, чтобы дрова тлели, температура огня упала. Обычно в высушенной на воздухе древесине достаточно кислорода, чтобы огонь горел без доступа воздуха к топке. Обратной стороной является возгорание при низкой температуре, в результате чего в печи, дымовой трубе и дымоходе образуются скопления креозота. Если пламя сжигания древесины воспламеняет креозот, он может загореться при температуре выше 2500 градусов, что может привести к выходу из строя дымовой трубы или дымохода или даже хуже.Каталитический нейтрализатор, поставляемый некоторыми производителями дровяной печи, сжигает часть креозота и дым. Многие из них выходят из строя преждевременно, и их замена стоит дорого. Дровяная печь — не лучший выбор в отличие от дровяной печи, у которой есть вторичный воздух для сжигания креозота и вентилятор с циркуляцией воздуха для отвода тепла от топки.

Камин дровяной

Хороший выбор, если вы хотите увидеть красивое пламя и не заботитесь об эффективности нагрева. Плохой выбор, если вы покупаете его из-за тепловой эффективности.На встрече, организованной EPA в Портленде несколько лет назад, было определено, что эффективность каминов составляет около 1%. Один из участников заговорил и сказал: «Но вы можете удвоить эффективность камина, добавив стеклянные двери». Спикер сказал: «Это правда, что делает их эффективными примерно на 2%». В камине замечательно смотреть, как горит дрова. Не покупайте такой, чтобы сэкономить на счетах за отопление, если у него нет массивного теплообменника и воздуходувки над камином.

Дополнительная дровяная печь

Иногда его называют помощником или помощником печи, что означает, что это печь, используемая вместе с вашей основной газовой, масляной или электрической печью.

Дополнительная дровяная печь обычно размещается в подвале рядом с масляной, газовой или электрической печью. Обычно имеет собственный термостат. Вы можете купить ту, у которой есть собственный нагнетатель циркулирующего воздуха, или ту, у которой нет воздуходувки. В последней системе без собственного нагнетателя нагнетатель первичной печи используется для циркуляции тепла, производимого дровяной надстройкой . Многие домовладельцы размещают эту печь рядом с газовой, масляной или электрической печью с восходящим потоком. Камера нагнетания теплого воздуха из листового металла в верхней части дровяной печи соединена с камерой нагнетания теплого воздуха их первичной печи.В нижней части кожуха дровяной печи вырезается отверстие, которое соединяется с каналом возвратного воздуха на их первичной печи. Заслонки обратной тяги иногда необходимы, чтобы гарантировать, что нагретый воздух в дровяной печи не рециркулирует обратно через камеру нагнетания теплого воздуха в первичной печи.

* ВНИМАНИЕ: C ознакомьтесь с вашими местными нормативами в отношении требований к дымоходу и зазоров до горючих поверхностей для воздуховодов. Все воздуховоды теплого воздуха на любом твердотопливном отопительном приборе должны быть металлическими.(Без стекловолокна — без пластика) Для дровяной печи должен быть предусмотрен отдельный дымоход, если ваша основная печь газовая, если только дровяной прибор не внесен в список UL для двух видов топлива в одном дымоходе. Эти нормы включены в (Национальная ассоциация противопожарной защиты) NFPA 54 и NFPA 90, которые также являются государственными и местными строительными нормами.

Надстройка, используемая как дровяная печь

Пристройки иногда используются как дровяная печь в подвале или даже на первом этаже. Если ее поместить в подвал и не подсоединить к воздуховодам, она будет работать как дровяная печь.Устройство должно располагаться на расстоянии не менее 18 дюймов сзади и по бокам от любой горючей поверхности и иметь зазор 48 дюймов спереди для загрузки древесины. Верх надстройки или дровяной печи должен находиться на расстоянии не менее 18 дюймов от горючей стены или потолка, а также от барометрического клапана дымохода, если он используется, если он не внесен в список признанного испытательного агентства для меньших зазоров. При установке на деревянный пол под дровяной печью или дровяной надстройкой необходимо установить подкладку Recognized для защиты тепла. Это будет не так эффективно, как дровяная надстройка, подключенная к печи с помощью воздуходувки, потому что нагретый воздух не будет вытеснен из дровяной печи.

Центральное отопление

Дровяная печь

Дровяная печь центрального отопления — это либо отдельная дровяная печь, которая имеет собственный канал и циркуляционный вентилятор, либо надстройку, которая использует ту же систему каналов, что и масляная, газовая или электрическая печь. Автономный тип с собственной системой воздуховодов обычно используется в домах с системами плинтусов с электричеством или горячей водой, в которых нет воздуховодов. Преимуществом автономной системы является простота добавления кондиционирования воздуха во всем доме, электронной очистки или увлажнения воздуха.(Примечание: воздуховоды дровяной печи должны быть полностью изготовлены из листового металла.)

Многотопливная или комбинированная печь на древесине / газе, дереве / масле или древесине / электрическая печь

Это целый дом, печь центрального отопления, в которой кондиционер; можно легко добавить электронную очистку воздуха или увлажнитель. Он управляется двумя расположенными рядом термостатами. Преимущества печи этого типа в том, что домовладелец может сжигать дрова в качестве основного топлива, не разжигая дровяной огонь. Газовая или масляная горелка воспламеняет дрова.Когда дрова сгорают, газовая или масляная горелка поддерживает комфорт в доме. Бренд Yukon-Eagle имеет массивный теплообменник (топку), систему вторичного воздуха, которая сжигает дым и несгоревшие газы, и большой циркуляционный вентилятор, который в совокупности делает эту печь чрезвычайно эффективной, используя небольшую часть количества древесины открытый котел или многие другие дровяные печи, печи или внутренние котлы, которые не обладают этими функциями. Многотопливная древесина Yukon-Eagle внесена в список UL (одобрена) для обогрева вашего дома дровами или углем без электричества.
* Если змеевик кондиционирования воздуха используется с какой-либо дровяной печью с принудительной подачей воздуха, воздуховоды должны быть полностью металлическими, включая поддон конденсатора переменного тока.

Открытый дровяной котел

Иногда упоминается как уличная печь. У этой системы есть некоторые преимущества. Эти системы нагревают воду, которая хранится между топкой и внешним кожухом. Обычно эти системы работают вместе с газовой, масляной или электрической печью в помещении. Водяной насос используется для передачи нагретой воды к водяному змеевику, расположенному в верхней части камеры статического давления вашей первичной печи.Когда термостат требует тепла, насос передает нагретую воду к змеевику. Воздуходувка печи распределяет тепло по помещениям. Это хорошие новости. Плохая новость в том, что эти системы называются «открытыми системами», в которых вода подвергается воздействию воздуха. Это часто приводит к разрушению топки. Многие из них длятся всего несколько лет. Из-за высокой стоимости этих систем это сводит на нет любую экономию средств, на которую вы надеетесь, сжигая дрова. Некоторые производители теперь используют нержавеющую сталь, которая является сдерживающим фактором, но не гарантирует полного исправления.В этих системах также используется огромное количество древесины по сравнению с домашней печью или дровяной печью. Недостатком является то, что если вы дадите воде остыть из-за недостаточного количества дров в топке, нагрев воды может занять много времени, в результате чего у вас будет недостаточно тепла на долгое время. Еще один недостаток — эти системы предназначены для сжигания древесины на слабом огне. Даже 180-градусная вода в системе хранения воды очень холодна для дров. Когда температура топки остывает, на ней образуется креозот, который является изолятором, который ограничивает тепло от топки к воде, делая котел еще более неэффективным.Фактически, страховая компания State Farm требует, чтобы дровяной котел располагался на расстоянии не менее 75 футов от любого здания из-за опасности возгорания креозота. Кроме того, большинство этих систем выделяют столько дыма, что многие государства и местные сообщества запретили их использование. См. Www.woodheat.org/technology/outboiler.htm для получения дополнительной информации.
Если для перекачивания нагретой воды необходим водяной насос, котел не будет обеспечивать тепло при отключении электроэнергии или поломке электронасоса.

Внутренний дровяной котел

Они не популярны по нескольким причинам.Обычно они используются вместе с газовым или масляным котлом, использующим ту же «закрытую» водную систему. Это гарантирует, что воздух не может попасть в водную систему, что может вызвать коррозию и выход из строя основного котла, а также дровяного котла. Вода в дровяном котле, температура которой составляет всего 180 градусов или ниже, подвержена той же проблеме креозота, что и уличный котел. Кроме того, если дрова нагреваются до температуры более 212 градусов, что приводит к образованию пара, нагревает воду, предохранительный клапан сбрасывает пар в канализацию подвала.Это, как правило, частая проблема с домашними дровяными котлами.
Дровяной котел, для которого требуется водяной насос, не будет обеспечивать тепло при отключении электроэнергии или отказе водяного насоса.

Печь или печь на древесных гранулах

Любой из них сэкономит на счетах за газ или мазут. Однако это может не сильно сэкономить на общих расходах на отопление. Древесные гранулы обычно очень дороги по сравнению с деревянными бревнами. Помните, что в каждом из них содержится около 8000 британских тепловых единиц на фунт полезной энергии.
Печь на древесных гранулах или печь, требующая электричества, не отапливает ваш дом в случае отключения электроэнергии.

Кукурузная плита или печь

Кукуруза содержит столько же британских тепловых единиц на фунт, что и древесина. Сушеная кукуруза с влажностью 12% весит около 56 фунтов на бушель. В нем около 8000 пригодных к употреблению БТЕ за фунт. Бушель кукурузы дает около 44 800 британских тепловых единиц. Если кукурузная печь эффективна на 70%, она будет поставлять в ваш дом около 31 360 БТЕ тепла. Теплопотери в среднем доме с 3-4 спальнями и разумной теплоизоляцией составляют около 25-30 тысяч БТЕ в час в зимний день.Вы можете проверить потери тепла у специалиста по отоплению или в коммунальном хозяйстве. Потребовалось бы около 6 бушелей в день, чтобы обеспечить такое же количество тепла, как у газовой или масляной печи, которая в среднем выделяет такое же количество тепла.

Еще одно соображение для домовладельцев, выбирающих печь для кукурузы. Вы должны сжигать чистую кукурузу без мелочи (пыли). У вас должна быть связь с фермером, выращивающим кукурузу, который готов продать несколько мешков или пикап, когда вам это нужно. Обычно трудно разжечь костер кукурузы.Многие требуют серьезного обслуживания. Из кукурузы получается более твердый клинкер, чем уголь, который трудно удалить.

Электроснабжение

Дровяная печь, дополнительная дровяная печь или многотопливная дровяная печь будут обеспечивать тепло во время перебоев в подаче электроэнергии, потому что они становятся гравитационными печами, как это делали наши дедушка и бабушка. Поднимается тепло, опускается холодный воздух. Уличные печи / бойлеры, которым требуется электричество для работы насоса, не будут обеспечивать тепло.

Котлы с газификацией древесины — DOKOGEN

Котлы с газификацией древесины DC25GD

Котлы с экологической газификацией древесины

G enerator D Котлы okogen отличаются особой камерой, которая с обеих сторон выложена специальными керамическими фасонными деталями, с воздухозаборниками в нижней части и керамическим соплом, а в нижней камере — сферическими керамическими деталями.Задний дымоход оборудован трубчатым теплообменником.

Газификация древесины (обратное горение) с последующим сжиганием древесного газа в керамической камере сгорания обеспечивает оптимальное сжигание всех горючих компонентов. Подача воздуха и процесс горения контролируются вытяжным вентилятором. Это обеспечивает быстрое зажигание и хорошее сгорание котла с момента розжига. Температура пламени 1000 — 1250 ° С.

Обратное горение (газификация) и керамическая камера сгорания обеспечивают практически полное сгорание с минимумом вредных выбросов.Котлы соответствуют европейским нормам для экологически чистых продуктов и относятся к 5 классу стандарта котлов ČSN EN 303-5 . Отвечает самым строгим требованиям ЕС — ECODESIGN 2015/1189.

Преимущества котлов с газификацией древесины ATMOS

Возможность сжигания больших кусков дерева
Большой топливный бак — длительное время горения
Трубчатый теплообменник
Высокая эффективность более 90% — первичный и вторичный воздух предварительно нагревается до высокой температуры
Экологическое горение — котел класс 5 — ČSN EN 303-5, ECODESIGN 2015/1189
Вытяжной вентилятор — золоудаление без пыли, котельная без дыма
Охлаждающий контур для защиты от перегрева — без риска повреждения котла
Вытяжной вентилятор автоматически выключается при сгорании топлива — термостат выхлопных газов
Удобное золоудаление — большое пространство для золы (при сжигании дров необходимо очищать его раз в неделю)
Малый размер и небольшой вес
Высокое качество

Вид на верхнюю загрузочную камеру Размеры заливного отверстия

Вид на нижнюю камеру сгорания Пламя в нижней камере сгорания

Трубчатый теплообменник Вытяжной вентилятор и дымовая труба

Установка

Котлы

ATMOS должны быть подключены через LADDOMAT 22 или терморегулирующий клапан (трехходовой клапан, управляемый приводом) для достижения минимальной температуры воды, возвращающейся в котел, на уровне 65 ° C.Температура воды на выходе из котла должна постоянно поддерживаться в пределах 80–90 ° C.
Стандартная конфигурация всех котлов включает контур охлаждения для предотвращения перегрева. Рекомендуем устанавливать котлы с накопительными баками.

МОДЕЛЬ КОТЛОВ DCxxGD ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ТОЛЬКО К НАКОПИТЕЛЬНЫМ БАКАМ ДОСТАТОЧНОЙ МОЩНОСТИ С МИНИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТЬЮ 55 ЛИТРОВ НА 1 кВт УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ КОТЛА.

Laddomat 22 и терморегулирующий клапан Контур охлаждения котла

Подключение котла к Laddomat 22 и накопительным бакам

Подключение котла с регулятором ACD 01 и накопительными баками

Регламент котлов

Электрический — механический — мощность котла регулируется с помощью регулирующей воздушной заслонки с регулятором тяги типа FR 124, которая автоматически открывает или закрывает предохранительный клапан в зависимости от заданной температуры воды на выходе (80-90 ° C). ).При настройке регулятора мощности следует уделять особое внимание, поскольку регулятор выполняет еще одну важную функцию, помимо регулирования мощности — он также защищает котел от перегрева. Регулирующий термостат, расположенный на панели котла, регулирует вытяжной вентилятор в соответствии с заданной температурой (80 — 85 ° C). На регулирующем термостате следует установить температуру на 5 ° C ниже, чем на регуляторе тяги FR 124.

Котлы

также оснащены термостатом отходящих газов, который служит для отключения вытяжного вентилятора после сгорания дров.

Котел работает на пониженной мощности даже без вентилятора — нагрев не пропадает при отключении электроэнергии. При мощности до 70% от номинальной мощности котел может работать без вентилятора (для котлов DCxxGD мы не рекомендуем работу с выключенным вытяжным вентилятором).

Регулирующая заслонка воздуха Вытяжной вентилятор и дымовая труба

Панель управления со стандартным регулированием

Каждый котел может быть оснащен эквитермальным регулятором ATMOS ACD 01 для управления системой отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры в помещении и времени.Эта регулировка позволяет управлять котлом с вентилятором и многими другими функциями.

Пульт управления с эквитермическим регулированием ATMOS ACD 01

Технические характеристики

**Чертежи котла, обозначение**
1.	Корпус котла	18.	Термометр
2.	Дверца загрузочная (верхняя)	19.	Воздуховод — воздуховод
3.	Дверь зольника (нижняя)	20.	Главный выключатель
4.	Вытяжной вентилятор (S)	22.	Регулятор тяги — Honeywell FR 124
5.	Термостойкая фасонная деталь — сопло	23.	Контур охлаждения для защиты от перегрева
6.	Панель управления	24.	Регулирующий термостат вентилятора (котел)
7.	Защитный термостат	25.	Дверное наполнение — Сибрал
8.	Регулирующая заслонка	26.	Уплотнение двери — шнур 18 x 18
9.	Термостойкая фасонная деталь — для типа GD — сторона зоны горения	27.	Термостат дымовых газов
10.	Термостойкая фасонная деталь — для типа GD — сферическое пространство	30.	Конденсатор вытяжного вентилятора
11.	Уплотнение — форсунка — 12 x 12 (14 x 14)	33.	Трубчатый теплообменник
12.	Термостойкая фасонная деталь — полумесяц
13.	Клапан зажигания	К	Горловина дымохода
14.	Термостойкая фасонная деталь — для типа GD — задняя грань сферического пространства	л	выход воды из бойлера
15.	Крышка для чистки	M	подвод воды в котел
16.	Защитный кожух	N	заправочный клапан
17.	Тяга клапана зажигания	п.	трубная втулка — втулка датчика регулирующего клапана контура охлаждения

**Размеры котла**
Тип котла	DC18GD	DC25GD	DC30GD	DC40GD	DC50GD
А	1281	1281	1281	1435	1435
B	820	1020	1020	1120	1120
С	680	680	680	680	680
D	945	945	945	1095	1095
E	150/152	150/152	150/152	150/152	150/152
Ф.	87	87	87	82	78
G	185	185	185	185	185
H	1008	1008	1008	1152	1152
CH	256	256	256	256	256
I	256	256	256	256	256
Дж	6/4 «	6/4 «	6/4 «	2 «	2 «

**Технические характеристики**
Тип котла		DC18GD	DC25GD	DC30GD	DC40GD	DC50GD
Мощность котла	кВт	19	25	29,8	40	49
Тяга дымохода заданная	Па	16	18	20	22	24
Вес котла	кг	376	469	466	548	565
Объем котла	л	73	105	105	112	128
Объем топливной камеры	дм ³	80	120	125	160	160
Максимальная длина древесины	мм	330	530	530	530	530
КПД котла	%	90,3	90,5	90,8	90,5	92,0
Температура дымовых газов при номинальной мощности	° С	145	132	155	175	183
Указанное топливо (предпочтительное)		Сухая древесина с теплопроизводительностью 15-17 МДж.кг1, содержание воды не менее 12% — макс. 20%, в среднем 80 — 150 мм
Мин. температура обратной воды	° С	65
Класс котла		5	5	5	5	5
Класс энергоэффективности		A +	A +	A +	A +	A +

границ | Разработка и производительность многотопливного жилого котла, сжигающего сельскохозяйственные отходы

Введение

Рост населения, истощение и рост цен на ископаемое топливо и климатический кризис во всем мире требуют быстрого развития технологий использования возобновляемых источников энергии с минимальным воздействием на окружающую среду.Топливо из биомассы обладает значительным потенциалом для удовлетворения этих потребностей благодаря своему обилию, низкой стоимости и сокращению выбросов парниковых газов. К 2050 году до 33–50% мирового потребления может быть обеспечено за счет биомассы (McKendry, 2002).

ЕС поставил цель увеличить долю возобновляемых источников энергии в общем потреблении энергии до 27% к 2030 году (ЕС, 2014). Древесное топливо преимущественно использовалось как в крупных, так и в малых системах для производства тепла или электроэнергии. Однако растущая конкуренция за такие виды топлива в секторе отопления, лесопилении и бумажной промышленности, а также рост производства древесных гранул привели к росту цен на древесину и нехватке сырья (Uslo et al., 2010). Таким образом, для достижения цели роста использования биомассы потребуется более широкий ассортимент сырья (Carvalho et al., 2013; Cardozo et al., 2014; Zeng et al., 2018), что создаст дополнительную потребность в топливе. технологии переработки и контроля выбросов.

Для стран Южной Европы, где популярно отопление жилых домов с использованием топлива из биомассы как более дешевой альтернативы, предпочтительным сырьем являются отходы сельского хозяйства и агропромышленности. Они легко доступны в больших количествах и обладают высоким энергетическим потенциалом, уменьшая путем сжигания объем отходов и увеличивая экономическую отдачу для сельских общин.В Греции доступно около 4 миллионов тонн в год, что эквивалентно примерно 50% валового потребления энергии (Vamvuka and Tsoutsos, 2002; Vamvuka, 2009).

Наиболее распространенными типами бытовых топочных устройств являются дровяные печи, дровяные котлы, печи на древесных гранулах и приборы на древесной щепе. Помимо дровяных печей и обычных котлов с бесконечными винтами, используются котлы смешанного горения с надстройками автоматизации, решениями для хранения и различными механизмами подачи (Vamvuka, 2009; Sutar et al., 2015; Ан и Джанг, 2018). В прошлых исследованиях изучались выбросы дымовых газов, эффективность и проблемы, связанные с золой, при сжигании сельскохозяйственных остатков. Крупномасштабные агрегаты или небольшие пеллетные устройства для домашнего или жилого центрального отопления, некоторые из которых используют верхнюю подачу, вращающиеся или подвижные решетки (Vamvuka, 2009; Carvalho et al., 2013; Rabacal et al., 2013; Garcia-Maraver et al., 2014). ; Pizzi et al., 2018; Zeng et al., 2018; Nizetic et al., 2019). Однако по-прежнему недостаточно информации о характеристиках не гранулированного сырья с точки зрения эффективности и выбросов загрязняющих веществ в соответствии с пороговыми значениями в зависимости от различных конструкций небольших систем и условий эксплуатации.В основном использовалась древесная щепа (Kortelainen et al., 2015; Caposciutti and Antonelli, 2018), тогда как разработка котлов в странах Средиземноморья идет медленно.

Было доказано, что маломасштабные системы биомассы вносят значительный вклад в качество местного воздуха за счет выбросов таких загрязнителей, как CO, SO ₂, NO _x, полиароматические углеводороды и твердые частицы, которые могут серьезно повлиять на здоровье человека и климат. Эти выбросы зависят от свойств топлива, применяемой технологии и условий процесса, и их мониторинг и контроль очень важны для соблюдения экологических ограничений и экономической эффективности требований рынка.Было обнаружено, что выбросы CO варьируются от 600 до 680 частей на миллион _v для персиковых косточек (Rabacal et al., 2013), 50-400 частей на миллион _v для скорлупы бразильских орехов и 100-400 частей на миллион _v для шелухи подсолнечника ( Cardozo et al., 2014). Было показано, что выбросы NO _x находятся в диапазоне 300-600 мг / м ³ для персиковых косточек (Rabacal et al., 2013), 180-270 мг / м ³ для скорлупы бразильских орехов и 50-720 мг / м ³ для лузги подсолнечника (Cardozo et al., 2014). Для последнего выбросы SO ₂ варьировались от 78 до 150 мг / м ³.Сообщается, что КПД котла (Rabacal et al., 2013; Fournel et al., 2015) составляет от 63 до 83%, в зависимости от типа топлива.

Поскольку сельскохозяйственные остатки доступны только в течение ограниченного периода времени в течение года, их смеси увеличивают возможности поставок для действующих предприятий. Однако, когда смеси используются в качестве сырья, совместимость топлив в отношении характеристик сгорания должна быть должным образом оценена для эффективной конструкции и работы агрегатов сгорания.Переменный состав этих материалов предполагает тщательное знание их поведения в тепловых системах, чтобы избежать комбинаций топлива с нежелательными свойствами. Насколько известно авторам, смеси таких отходов, которые можно найти по низкой цене или бесплатно, не исследовались в бытовых приборах. Для определения выбросов твердых частиц и образования шлака использовались только гранулы древесного топлива или энергетических культур (Carroll and Finnan, 2015; Sippula et al., 2017; Zeng et al., 2018).

Основываясь на вышеизложенном, целью настоящего исследования было сравнить характеристики горения выбранных не гранулированных материалов сельскохозяйственных остатков, которые широко распространены в странах Южной Европы, и их смесей, чтобы исследовать любые аддитивные или синергетические эффекты между компонентами топлива и получить выгоду. знания об использовании таких смесей в небольших котлах.Цель состояла в том, чтобы оценить производительность прототипа малозатратной установки для сжигания, позволяющей предварительную сушку топлива и воздуха для горения выхлопными газами для производства тепловой энергии в зданиях, фермах, малых предприятиях и теплицах с точки зрения важности параметры, такие как сгорание и КПД котла, температура дымовых газов и выбросы в окружающую среду.

Экспериментальная секция

Топливо и характеристики

Сельскохозяйственные остатки для данного исследования были отобраны на основе их обилия и доступности в Греции и странах Средиземноморья в целом.Это были ядра оливкового масла (OK), предоставленные AVEA Chania Oil Cooperatives (Южная Греция), ядра персика (PK), предоставленные Союзом сельскохозяйственных кооперативов Giannitsa (Северная Греция), скорлупа миндаля (AS), предоставленная частной компанией ( Agrinio, C. Греция) и скорлупа грецких орехов (WS), предоставленные компанией Hohlios (Северная Греция).

После сушки на воздухе, гомогенизации и рифления материалы измельчали до размера частиц <6 мм, используя щековую дробилку и вибрационное сухое просеивание. Типичные образцы были измельчены до размера частиц -425 мкм с помощью режущей мельницы и охарактеризованы с помощью экспресс-анализа, окончательного анализа и теплотворной способности в соответствии с европейскими стандартами CEN / TC335.Содержание летучих измеряли термогравиметрическим анализом с использованием системы TGA-6 / DTG в диапазоне 25–900 ° C, в потоке азота 45 мл / мин и при линейной скорости нагрева 10 ° C / мин. Химический анализ золы проводили на рентгенофлуоресцентном спектрофотометре (XRF) типа Bruker AXS S2 Ranger (анод Pd, 50 Вт, 50 кВ, 2 мА). Тенденция осаждения золы была предсказана с помощью эмпирических индексов. Эти показатели, несмотря на их недостатки из-за сложных условий, которые возникают в котлах и связанном с ними теплопередающем оборудовании, широко используются и, вероятно, остаются наиболее надежной основой для принятия решений, если они используются в сочетании с испытаниями пилотной установки.

Отношение оснований к кислотам (уравнение 1) является полезным показателем, поскольку обычно высокий процент основных оксидов снижает температуру плавления, в то время как кислотные оксиды повышают ее. Это принимает форму (Vamvuka et al., 2017):

Rb / a =% (Fe2O3 + CaO + MgO + K2O + Na2O)% (SiO2 + TiO2 + Al2O3) (1)

, где на этикетке каждого соединения указывается его массовая концентрация в золе. Когда R _{b / a} <0,5 склонность к осаждению низкая, когда 0,5 b / a <1 склонность к осаждению средняя и когда R _{b / a}> 1 склонность к осаждению высока.Для значений R _{b / a}> 2 этот индекс нельзя безопасно использовать без дополнительной информации.

Влияние щелочей на склонность золы биомассы к шлакованию / загрязнению является критическим из-за их тенденции к снижению температуры плавления золы. Один простой индекс, индекс щелочности (уравнение 2), выражает количество оксидов щелочных металлов в топливе на единицу энергии топлива в ГДж (Vamvuka et al., 2017):

AI = кг (K2O + Na2O) ГДж (2)

Когда значения AI находятся в диапазоне 0.17–0,34 кг / ГДж загрязнение или шлакообразование вероятно, тогда как при этих значениях> 0,34 обрастание или шлакование практически наверняка произойдет.

Для испытаний на сжигание были приготовлены смеси вышеуказанных материалов с соотношением компонентов до 50% по весу с наиболее распространенными в Греции сельскохозяйственными отходами — ядрами оливок.

Описание прототипа системы сгорания

Блок сжигания схематически показан на рисунке 1. Основными частями являются два бункера, эксикатор, система непрерывной подачи сырья и бойлер с поперечным потоком.Номинальная мощность 65 кВт _т.

Рисунок 1 . Принципиальная схема многотопливного котла (сплошные стрелки показывают направление потока воздуха, пунктирные стрелки показывают направление потока биомассы).

Топливо хранится в главном бункере (A), боковые поверхности которого перфорированы для физического осушения топлива. В зависимости от наличия биомассы и особых потребностей в энергии открывается регулирующий клапан, и в систему подается соответствующее топливо. Затем биомасса переносится из бункера в эксикатор через наклонную стойку с направляющими, скорость которой регулируется в соответствии с потребностями котла.Горячий воздух поступает из выхлопных газов через систему обратной связи (H, J). В сушилке установлены две внутренние конвейерные ленты (B), состоящие из перфорированных медленно вращающихся роликов со стальной сеткой, позволяющих горячему воздуху проходить через него в восходящем направлении потока. Осушитель (B) имеет несколько отсеков, чтобы позволить воздуху перемещаться и в конечном итоге потерять часть своей температуры, создавая тем самым разницу температур. Специальная стальная сетка обладает высокой износостойкостью и довольно эффективно выдерживает экстремальные перепады температур.Скорость роликов тесно связана с влажностью биомассы и может изменяться в зависимости от потребностей автоматического управления. Затем сухая биомасса переносится (C) во временный бункер (D) и смешивается с теплым воздухом, поступающим из системы обратной связи (E), прежде чем направить его в горелку и зону горения котла. Используя горизонтальный теплый шнек диаметром 1 и 1/2 дюйма, обработанная биомасса подается в горелку (G). Скорость подачи регулируется двумя электронными диммерами. Первый диммер соответствует времени работы системы питания, а второй диммер соответствует времени задержки (винт выключен).Таким образом, подача сырья осуществляется полупериодическим способом. Первичный воздух для горения вводится через трубу в передней части топки и регулируется с помощью воздуходувки. Соотношение первичного и вторичного воздуха регулируется с помощью регулятора, установленного в дымоходе (K), с механическим регулятором, который позволяет изменять тягу в дымоходе. Котел (G) является гидравлическим и в основном производит горячую воду в замкнутой циркуляционной системе (F). Эта система имеет меры безопасности, чтобы поддерживать постоянное давление воды и транспортировать горячую воду к высокоэффективным фанкойлам для обогрева помещений.Датчики температуры Pt используются для измерения температуры воды в прямом и обратном потоке, а также в потоке внутри котла. Измеритель теплотворной способности измеряет расход воды и полезную энергию, получаемую водой. Выхлопные газы котла перед тем, как попасть в дымоход, проходят через теплообменник. Теплообменник (I) использует выхлопные газы для нагрева воздуха, который затем используется для сушки влажной биомассы.

Новинкой этого прототипа является конструкция эксикатора, питаемого выхлопными газами, выдерживающего экстремальные перепады температуры и работающего в соответствии с потребностями котла, теплообменника также питаемого выхлопными газами, а также прилагаемых датчиков температуры и измерителя теплотворной способности.Поскольку все основные части устройства являются стандартными, стоимость изготовления такой установки остается низкой. Уже установленные аналоговые датчики и детали будут заменены цифровыми датчиками и механическими деталями с цифровыми входами и выходами, в соответствии с результатами экспериментов по отклику агрегата. Ограничением системы является невозможность отрегулировать оптимальный коэффициент избытка воздуха, поэтому существует потребность в надежном управлении подаваемым воздухом для горения. Следует принять определение оптимальных параметров пользовательской системы автоматического управления, чтобы установка могла работать автономно.

Методика эксперимента и измерения данных

Эксперименты были построены таким образом, чтобы можно было построить аналитический профиль каждого материала, а также исследовать поведение типа топлива на различных стадиях процесса. Были проведены две серии экспериментов, чтобы изучить поведение и реакцию каждого остатка на технологическую цепочку устройства. Во время первой серии испытаний для каждого биотоплива проводилась калибровка скорости подачи в зависимости от диммерных переключателей.Скорость подачи определялась последовательностями интервалов задержки включения-выключения первого и второго диммера соответственно. Расход дымовых газов для каждой подачи сырья определялся путем измерения скорости вентилятора на выходе газа, установленного в положении (K), с помощью анемометра. Следовательно, каждое биотопливо было протестировано в установке для сжигания, чтобы оптимизировать тепловой КПД путем настройки его специальных параметров с учетом качества выбросов. Важными независимыми переменными были скорость подачи сырья, скорость вентилятора, регулирующего поток воздуха в котле, и внутренняя температура котла.В настоящем исследовании представлены результаты для одного набора этих параметров с целью сравнения характеристик сгорания между испытанными сельскохозяйственными остатками, а также их смесями при постоянных рабочих условиях. Параметрическое исследование для оптимизации процесса будет представлено в следующем отчете.

Для запуска котла было подожжено топливо, были включены питатель твердого вещества и воздуховоды и выставлены желаемые значения (вкл / выкл 10/30 с / с). Перед снятием первых показаний печи давали поработать 30 мин.Циркуляционная система горячей воды была настроена на работу после того, как температура достигла ≥55 ° C. Когда температура воды превышала 70 ° C, подача сырья временно прекращалась.

Состав дымовых газов непрерывно контролировался во время испытаний с помощью многокомпонентного газоанализатора, модель Madur GA-40 plus от Maihak, оборудованного двухрядным фильтром и осушителем. Отбор проб производился с помощью нагревательной линии с зондом в соответствии с греческими стандартами ELOT 896. В анализаторе используются электрохимические датчики для измерения концентрации газа.Содержание CO ₂, CO, O ₂, SO ₂, NO _x в потоке выхлопных газов, индекс сажи, тепловые потери дымовых газов, температура дымовых газов и коэффициент избытка воздуха ( λ) непрерывно регистрировались анализатором. Аналоговый выходной сигнал анализатора передавался в компьютер, где сигналы обрабатывались и вычислялись средние значения за период дискретизации 0,5 мин.

После проведения измерений в установившемся рабочем режиме и после того, как печь проработала около 3 часов, питатель топлива и воздуховод были отключены, смотровое окно было открыто, а вытяжной вентилятор был установлен на высокую мощность для охлаждения агрегата.Зольный остаток был осушен, взвешен и проанализирован на предмет потерь при сгорании из-за несгоревшего углерода. Эксперименты были повторены дважды, чтобы определить их воспроизводимость, которая оказалась хорошей.

Тепловой КПД системы был определен как пропорция полезной энергии, полученной водой котла, к энергии, потребляемой топливом:

ηt = QoutQin = qwcpwΔTwΔtmfQf (%) (3)

где, q _w: массовый расход воды (кг / ч), c _pw: теплоемкость воды (МДж / кг · K), ΔT _w: разница температур прямого и обратного потока воды (° K), Δt: общее время горения при температуре воды 70 ° C, m _f: масса сожженного топлива / смеси (кг), Q _f: теплотворная способность топлива / смеси (МДж / кг).

Эффективность сгорания определялась следующим образом:

ηc = 100-SL-IL-La (%) (4)

где,

SL = (Tf-Tamb) (A [CO2] + B) (5) IL = a [CO] [CO] + [CO2] (6) La = 100 мес. (7)

где: T _f: температура дымовых газов (° C), T _amb: температура окружающего воздуха (° C), [CO] и [CO ₂]: концентрации CO и CO ₂ в дымовых газах (%), A, B, a: параметры горения, характерные для каждого вида топлива (данные анализатором), m _o: общая масса сожженного органического вещества топлива (кг), m _a: масса органического вещества в золе (кг).

Для каждого экспериментального испытания проверялось, достаточно ли имеющегося тепла дымовых газов для предварительного нагрева входящего воздуха для сжигания топлива до 70 ° C, а также для сушки биомассы в эксикаторе системы:

или

mflcpflΔTf≥mambcpambΔTamb + Qd (9)

где: m _fl, m _amb: масса дымовых газов и воздуха на кг сожженной биомассы (кг), c _pfl, c _pamb: удельная теплоемкость дымового газа и воздуха (кДж / кг ° K), ΔT _f, ΔT _amb: разница температур дымовых газов на выходе и входе дымохода, а также предварительно нагретого и окружающего воздуха, соответственно (° K), Q _d: теплота сушки биомассы ( Мойерс и Болдуин, 1997).Согласно последующим результатам, указанное выше неравенство сохранялось всегда.

Результаты и обсуждение

Анализы сырого топлива

В Таблице 1 представлены результаты ближайшего и окончательного анализов изученных сельскохозяйственных остатков. Как можно видеть, все образцы были богаты летучими веществами и имели низкую зольность. В скорлупе миндаля самый высокий процент летучих веществ, а в скорлупе грецких орехов — самый низкий процент золы. Концентрация кислорода была значительной для всех образцов, а теплотворная способность колебалась в пределах 17.5 и 20,4 МДж / кг, что сопоставимо с верхним пределом для низкосортных углей. Содержание серы во всех остатках было практически нулевым, что свидетельствует о том, что выбросы SO ₂ не вызывают беспокойства для этого биотоплива. С другой стороны, содержание азота в скорлупе миндаля было значительным, что могло быть проблемой во время термической обработки с точки зрения выбросов NO _x.

Таблица 1 . Предварительный и окончательный анализы и теплотворная способность образцов (% от сухого веса).

Химический анализ золы, выраженный обычным способом для топлива в виде оксидов, сравнивается в Таблице 2 вместе с индексами шлакообразования / засорения и тенденцией осаждения. Общей чертой этих золошлаковых материалов является то, что они были богаты Ca и K и в меньшей степени P и Mg. Отношение основания к кислоте было намного больше 2 из-за низкого содержания кремнезема и глинозема в этой золе, так что не может быть составлено каких-либо конкретных рекомендаций по поведению при шлаковании. Потенциал образования шлака / засорения, вызванного щелочью, можно более точно предсказать с помощью щелочного индекса.Таким образом, согласно значениям AI, для оливковых ядер и скорлупы миндаля неизбежна склонность к обрастанию из-за большого количества щелочи по отношению к единице топливной энергии, которую они содержат (для миндальной скорлупы склонность намного ниже), в то время как для ядер персиков и скорлупы грецких орехов не ожидается загрязнения котлов. Когда ядра оливок были смешаны с другими остатками при соотношении компонентов смеси до 50%, таблица 2 показывает, что значения AI были значительно снижены. Однако следует отметить, что для небольших систем, таких как та, которая использовалась в этой работе, работающей при температуре ниже 1000 ° C и в течение относительно короткого периода времени, явления шлакообразования или загрязнения из-за золы не наблюдались.

Таблица 2 . Химический анализ золы сырья и склонности к шлакованию / засорению.

Характеристики сжигания биотоплива из сельскохозяйственных остатков

Температура котловой воды

Изменение температуры воды на выходе из котла во время полной работы топочного агрегата показано на рисунке 2. Ясно, что ядра персика и скорлупа грецких орехов начали гореть раньше, чем два других остатка, передавая свою тепловую энергию воде примерно На 6 мин раньше оливковых ядер для повышения температуры с 25 до 70 ° C.Однако поведение скорлупы грецкого ореха было совершенно другим. Температура воды во время фазы запуска поднялась до 78 ° C (второй диммер выключен), так что для трех полных циклов (включение / выключение) время горения было увеличено примерно на 20 минут по сравнению с оливковыми ядрами. Для скорлупы грецкого ореха и миндаля три цикла в исследованных условиях длились около 1 часа.

Рисунок 2 . Изменение температуры воды на выходе из котла для сырого топлива при полной работе агрегата.

Температура дымовых газов и выбросы

Температура дымовых газов (таблица 3) представляет собой зависимость от топлива.Таким образом, оно было выше для миндальной скорлупы, 267 ° C, для полной работы котла (в установившемся режиме), и ниже для ядер персика, 245 ° C, что означает большие и меньшие потери тепла из печи, соответственно. Все значения температуры дымовых газов были достаточно высокими для предварительной сушки сырья (уравнение 9).

Таблица 3 . Характеристики горения топлива (средние значения) в установившемся режиме.

Концентрация

CO в дымовых газах при установившемся режиме работы печи (диммер включен) для четырех исследуемых остатков сравнивается на Рисунке 3.Повышенный уровень CO в биотопливе из ядер оливок, скорее всего, был связан с большим количеством летучих веществ, которые увеличивают концентрацию углеводородов в реакторе, препятствуя дальнейшему окислению CO до CO ₂, а также, в меньшей степени, более высокой зольностью это топливо, которое ослабляло проникновение кислорода к частицам полукокса. Тем не менее, все значения CO были ниже законодательных пределов для малых систем (ELOT, 2011).

Рисунок 3 . Концентрация CO в дымовых газах для сырого топлива в установившемся режиме.

Средние концентрации загрязняющих веществ (± стандартная ошибка) в установившемся режиме и в течение всей работы установки представлены и сравнены на рисунках 4A, B, соответственно. Выбросы SO ₂ от всех видов биотоплива, являющиеся чрезвычайно низкими (0–13 частей на миллион _против), были исключены из графиков. На рис. 4A показано, что наибольшие выбросы CO были получены при сжигании ядер оливок, а наименьшие — при сжигании ядер персиков. Однако даже если во время полной работы котла (включая интервалы без подачи топлива, т.е.е., второй диммер выключен) Значения CO были выше (Рисунок 4B), они не превышали допустимых пределов (ELOT, 2011). Кроме того, выбросы NO _x от всех изученных материалов были низкими и в соответствии с руководящими принципами стран ЕС (EC, 2001; ELOT, 2011) для небольших установок (200–350 мг / Нм ³). Более низкие уровни NO _x в скорлупе миндаля, несмотря на их более высокий топливный N среди протестированных биотоплив, могут быть результатом временной восстанавливающей среды, создаваемой большим количеством летучих веществ в этом остатке (81.5%), что способствовало разложению NO _x.

Рисунок 4 . Средние концентрации загрязняющих веществ в газах от сырого топлива (A) в установившемся режиме и (B) в течение всей работы установки.

Нынешние значения выбросов газов сопоставимы с данными, указанными в литературе для аналогичных видов топлива, в то время как выбросы NO _x были значительно ниже. Для косточек персика выбросы CO варьировались от 600 до 680 частей на миллион _v (Rabacal et al., 2013), для скорлупы бразильских орехов от 50 до 400 частей на миллион _v (Cardozo et al., 2014), для ядер пальмы от 2 000 до 14 000 частей на миллион _v (Pawlak-Kruczek et al., 2020), для жмыха в гранулах от 1900 до 6500 частей на миллион _против (Kraszkiewicz et al., 2015), а для гранул для обрезки оливок — 1800 частей на миллион _против (Garcia-Maraver et al., 2014). С другой стороны, выбросы NO _x были обнаружены для косточек персика 300–600 мг / м ³ (Rabacal et al., 2013), для скорлупы бразильских орехов 180–270 мг / м ³ (Cardozo et al. ., 2014), для пальмовых ядер от 90 до 200 частей на миллион _v (Pawlak-Kruczek et al., 2020), для гранул жмыха 230-870 мг / м ³ (Kraszkiewicz et al., 2015) и для оливкового гранулы для обрезки 680 мг / м ³ (Garcia-Maraver et al., 2014).

Горение и тепловой КПД

Характеристики сгорания четырех остатков представлены в таблице 3. Эффективность сгорания считается удовлетворительной для небольших систем (77% в соответствии с европейскими стандартами EN 303-5) и находится в диапазоне от 84 до 86%.Эти значения контролировались температурами дымовых газов, которые отражали чувствительные тепловые потери и концентрацию CO в дымовых газах, которые представляли основные потери тепла из-за неполного сгорания. Таким образом, ядра персика с наименьшими потерями SL и IL горели с наибольшей эффективностью. Интересно отметить, что большее количество воздуха в случае оливковых ядер (коэффициент избытка воздуха λ = 1,9), увеличивая поток дыма, казалось, каким-то образом снижает температуру камина и, следовательно, увеличивает уровень CO и газообразные тепловые потери (IL).Кроме того, на тепловой КПД системы, показанный в Таблице 3, влияла эффективность сгорания топлива, и она была выше для ядер персика из-за улучшенного сгорания в печи и улучшенной рекуперации тепла в трубках системы за счет повышения температуры. разница между прямым и обратным потоком воды в котел (ΔT _w = 26,2 ° C). Колебания, наблюдаемые в таблице, связаны с различным количеством сжигаемого биотоплива в зависимости от времени, когда котел работал с определенными интервалами включения / выключения диммеров, регулирующих подачу.Оптимизация расхода топлива и коэффициента избытка воздуха в сторону более низкого значения может привести к более высокой температуре камина (высокий поток подаваемого воздуха охлаждает печь), снижению выбросов CO из-за лучшего сгорания, более низкого содержания кислорода и более высоких концентраций CO ₂ в дымах и, следовательно, снижение потерь тепла или топлива и повышение эффективности сгорания. Это, в свою очередь, улучшит рекуперацию тепла в трубках и повысит тепловой КПД. Кроме того, некоторые модификации печи для увеличения времени пребывания дымовых газов снизят их температуру на выходе и, следовательно, чувствительны к потерям тепла.

Тем не менее, КПД котла соответствует литературным данным. Значения 91%, 83–86% и 75–83% были зарегистрированы для древесных гранул (Kraiem et al., 2016), древесины сосны и персика (Rabacal et al., 2013), соответственно. Более того, для многотопливного котла, сжигающего древесные материалы, было обнаружено (Fournel et al., 2015), что термический КПД зависит от зольности каждого сырья, т. Е. При содержании золы 1% КПД составляет 74%, а для золы содержание 7% упало до 63%. В другом блоке, сжигающем лесные остатки и энергетические культуры, эффективность варьировалась от 69 до 75% (Forbes et al., 2014).

Характеристики сжигания смесей сельскохозяйственных остатков

Температура котловой воды

На рисунках 5A – C показано изменение температуры воды на выходе из котла в зависимости от времени во время полной работы печи для смесей остатков ядер оливок с ядрами персика, скорлупой миндаля и грецкого ореха. Из этих рисунков можно заметить, что как фаза запуска, так и фаза, когда система работала на полную мощность, были задержаны при подаче смесей топлива, смещая кривые в сторону более высоких значений времени примерно на 4–6 мин.Кажется, что подача смесей и, как следствие, выгорание не были такими однородными, как ожидалось теоретически.

Рисунок 5 . Изменение температуры воды на выходе из котла при полной работе агрегата для смесей (A), OK / PK, (B), OK / AS и (C), OK / WS.

Температура дымовых газов и выбросы

Таблица 4 показывает, что температуры дымовых газов, которые влияют на чувствительные тепловые потери дымовых газов, для всех смесей в установившемся режиме варьируются между значениями компонентов топлива.Это показывает, что характеристики горения смесей зависели от вклада каждого остатка в смеси.

Таблица 4 . Характеристики горения топливных смесей (средние значения) в установившемся режиме.

Средние выбросы CO и NO _x (± стандартная ошибка) в установившемся режиме для всех смесей сравниваются с выбросами сырого топлива на рисунках 6A – C. Выбросы SO ₂ не представлены на графиках, так как они были чрезвычайно низкими (4–20 ppm _против).Значения CO в диапазоне от 1,121 до 1212 частей на миллион _v находились в пределах значений, соответствующих компонентным видам топлива, и находились в допустимых пределах для малых установок (ELOT, 2011). Более того, уровни NO _x (87–129 ppm _против, или 174–258 мг / м ³) следовали той же тенденции и поддерживались ниже пороговых значений стран ЕС (EC, 2001; ELOT, 2011). . Наилучшие показатели по выбросам были достигнуты у смеси ОК / ПК 50:50.

Рисунок 6 .Средние выбросы CO и NO _x газов в установившемся режиме из смесей (A), OK / PK, (B), OK / AS и (C), OK / WS.

Горение и тепловой КПД

Эффективность горения смесей ядер оливок с ядрами персика, миндаля и скорлупы грецких орехов варьировалась от 84,2 до 85,6%, как показано на Рисунке 7. Эти значения находились между значениями, соответствующими материалам компонентов, но не пропорциональными процентному содержанию каждого остатка в смесь.Как показано в Таблице 4, эффективность сгорания зависела от типа сырья и массового расхода, а также от коэффициента избытка воздуха, который определял температуру камина и дымовых газов и, следовательно, потери тепла. Наибольшая эффективность была достигнута в случае смеси ОК / ПК 50:50, что, в свою очередь, отразилось на тепловом КПД котла за счет улучшенной рекуперации тепла из потока воды.

Рисунок 7 . Эффективность сгорания топливных смесей.

Выводы

Исследуемые сельскохозяйственные остатки характеризовались высоким содержанием летучих и низким содержанием золы.Их теплотворная способность составляла от 17,5 до 20,4 МДж / кг. Выбросы CO и NO _x от всех видов топлива в течение всего периода эксплуатации агрегата в изученных условиях были ниже установленных законом пределов, в то время как выбросы SO ₂ были незначительными. Эффективность горения была удовлетворительной, от 84 до 86%. Ядра персика, за которыми следует скорлупа грецких орехов, сожженные с максимальной эффективностью из-за более низких чувствительных тепловых потерь и потерь от неполного сгорания топлива, выделяют более низкие концентрации токсичных газов и повышают эффективность котла за счет улучшения рекуперации тепла в трубах системы.

Совместное сжигание сельскохозяйственных остатков можно в значительной степени предсказать по сжиганию компонентов топлива, что может принести не только экологические, но и экономические выгоды. Путем смешивания ядер оливок с ядрами персика, миндаля или скорлупы грецкого ореха в процентном отношении до 50% была улучшена общая эффективность системы с точки зрения выбросов и степени сгорания. Эффективность борьбы с вредителями была достигнута при смешивании ядер оливок и ядер персика в соотношении 50:50.

Эффективность сгорания зависит от типа сырья, массового расхода и коэффициента избытка воздуха.Необходим надежный контроль подачи воздуха для горения и определение оптимальных параметров.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Авторские взносы

DV: руководитель, оценка результатов и написание статей. DL: эксперименты. ES: эксперименты. АВ: эксперименты. СС: оценка результатов. ГБ: техническая поддержка и оценка результатов. Все авторы: внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Конфликт интересов

ГБ использовала компания Energy Mechanical of Crete S.A.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы любезно благодарят AVEA Chania Oil Cooperatives, Союз сельскохозяйственных кооперативов Янницы и частные компании Agrinio и Hohlios за предоставленное топливо, а также лаборатории химии и технологии углеводородов и неорганической и органической геохимии Технического университета Крита. , для анализов CHNS и XRF.

Список литературы

Ан, Дж., И Янг, Дж. Х. (2018). Характеристики сгорания 16-ти ступенчатого котла на древесных гранулах с колосниковой решеткой. Обновить. Энергия 129, 678–685. DOI: 10.1016 / j.renene.2017.06.015