Топки и котлы для сжигания пеллет реферат

Обновлено: 05.07.2024

Пеллетные котлы – самые экологичные, и легкие в обслуживании устройства для отопления, имеющие возможность легко автоматизировать подачу топлива. Общий принцип работы пеллетного котла основан на автоматической загрузке в камеру сгорания и сжигании пеллет – прессованных гранул из отходов древесины иди сельского хозяйства.

Котлы бывают специализированные (работающие на одном виде топлива), универсальные (работающие при необходимости на нескольких видах топлива), комбинированные (имеющие несколько топок и работающие на нескольких видах топлива).

Котлы, работающие только на пеллетах

Самое простое устройство имеет специализированный котел, работающий только на пеллетах. Работа пеллетного котла позволяет создать почти автономную систему отопления – ведь пеллеты в бункер можно загружать 1 раз в несколько дней, автоматика регулирует частоту включения и температуру нагрева теплоносителя.

Устройство

бункер для пеллет;
корпус, оборудованный теплообменником, топкой и горелкой;
устройство подачи пеллет из бункера в горелку;
автоматическая система управления.

Совместная работа составляющих частей котла обеспечивает автономную работу отопительного оборудования.

Схематичное изображение устройства и принципа работы пеллетного котла

Принцип работы

В бункер вручную загружаются пеллеты.
Шнековый транспортер автоматически подает пеллеты в топку с горелкой.
Пеллеты поджигается с помощью устройства розжига (ТЭНа), воздух подается через форсунки в топку.
В топке сгорает топливо, в теплообменнике происходит отбор тепла от топки и нагрев теплоносителя.
Зола собирается в отдельный контейнер, его очистка производится вручную один раз в 5-7 дней.

Котел на дровах и пеллетах

На случай сбоев в поставках пеллет, стоит продумать альтернативные варианты отопления. Существует твердотопливное оборудование, в которое можно загружать дрова или брикеты.

Устройство

Агрегаты, которые можно некоторое время топить дровами или брикетами, не отличаются по конструкции от обычных. Отличается только форма и размеры топки.

Принцип работы

Принцип работы почти такой же как и у базовой модели, но есть несколько отличий:

Дрова или брикеты загружаются вручную, и их хватает на несколько часов; приходится часто загружать горючее в топку.
Автоматизированная загрузка топлива в топку отсутствует.
Сгорают дрова и брикеты не полностью.
Золы и сажи образуется больше.

Принцип работы котла на пеллетах и дровах

Этот вариант отопления – временный, на крайний случай.

Комбинированный (с несколькими камерами сгорания)

При необходимости использовать два совершенно разных вида топлива (например, пеллеты и каменный уголь) следует рассмотреть модели с несколькими топками.

У них есть свои недостатки:

они дороже обычных;
они более громоздкие;
загрузку угля в небольшой котел сложно автоматизировать – придется загружать его лопатой; человек при этом фактически превращается в кочегара и вынужден часто загружать уголь в котел;
при горении угля образуется много сажи – стенки котла и дымовые каналы придется часто чистить, иначе КПД котла снизится;
после сгорания угля образуется много золы – ее нужно удалять, а затем утилизировать;
требуется больше места для хранения топлива – уголь, как правило, закупается машинами.

Устройство и принцип работы

Устройство топки для пеллет абсолютно аналогично ничем не отличаются от топки котла для одного вида топлива. Камера для сжигания каменного угля больше, она вмещает большое количество угля – чтобы можно было топить целый день; и приспособлена к ручной загрузке топлива Агрегат больше и требует большего помещения для установки. Других особенностей у такого котла нет.

Принцип работы топки для пеллет ничем не отличается от принципа работы топки специализированного агрегата. Топка для угля работает по той же схеме, но отсутствует автоматизация загрузки топлива.

Преимущества установки в доме

Преимущества установки пеллетного котла:

компактность по сравнению с другими твердотопливным оборудованием;
относительно доступная цена;
экономичное топливо, сгорает полностью, обладает высокой теплоотдачей;
недорогое топливо;
не требуется разрешение на установку – не придется мыкаться по инстанциям;
не нужны газопроводы или цистерны для хранения дизтоплива – пеллеты можно хранить в любом сухом месте;
высокий КПД – производители заявляют КПД для котлов на пеллетах более 90 % (некоторые даже 95%);
экологичность топлива – пеллеты изготавливаются из отходов древесины, шелухи семечек и других отходов сельского хозяйства; при сгорании в атмосферу выбрасывается минимум вредных веществ и СО²;
древесина является возобновляемым ресурсом;
автоматизированная загрузка топлива, возможность загрузить бункер на несколько дней;
затухание огня не опасно для людей – при этом не образуется вредных веществ;
чистое топливо – не загрязняет помещение, полностью сгорает и не образует золу; небольшое количество сажи можно использовать как удобрение;
сажи образуется мало, что урежает обслуживание (чистку) топки и дымоходов.

Вывод

Если местность не газифицирована, то самый оптимальный по цене и стоимости эксплуатации вариант – котел на пеллетах.

К таким видам топлива следует отнести, прежде всего, низкосортные бурые и каменные угли, а также различные виды биотоплива: древесина и древесные отходы, растительные отходы, торф и др. Наиболее перспективными для производства тепла и электроэнергии можно считать древесные отходы. Они относятся к возобновляемым источникам энергии, и их сжигание не приводит к усилению парникового эффекта (не нарушается баланс кислорода и углекислого газа в атмосфере). Однако количество биотоплива (древесных отходов) по разным причинам ограничено. Даже в Северо-Западном федеральном округе его недостаточно для удовлетворения всех потребностей округа в электрической и тепловой энергии. В этом случае возможно совместное сжигание нескольких видов топлива.

Существующие технологии модернизации котельного оборудования позволяют учесть особенности местного вида топлива, повысить экономические и экологические характеристики котельной установки и увеличить надежность работы ее элементов.

Топки для сжигания каменных и бурых углей по НТВ-технологии

Для сжигания низкосортных местных каменных и бурых углей в установках тепловой мощностью более 30 МВт целесообразно применение низкотемпературной вихревой технологии (НТВ-технологии), которая разработана в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете (СПбГПУ) [1]. К настоящему времени НТВ-технология может быть реализована в трех модификациях:

■ без угрубления помола топлива;

■ с угрублением помола топлива;

■ при сжигании дробленого топлива.

■ расширение регулировочного диапазона водогрейного котла до 50-110%;

■ повышение его экономических и экологических показателей;

■ потери тепла с уходящими газами q₂=8,2-9,8%;

■ потери с механическим недожогом q₄=1,5-4%. Для применения НТВ-технологии на котле КВ-ТК-100-150 было введено нижнее дутье в устье холодной воронки (до 30% от организованного воздуха) и наклонены вниз горелки под углом 15 О (верхний ярус) и 30 О (нижний ярус). Экранная система котла осталась неизменной, т.к. нижнее дутье вводилось в устье топочной воронки, не затрагивая экраны (рис. 1).

После перевода котла на НТВ-технологию удалось сохранить существующие тягодутьевые машины.

Пусконаладочные работы и балансовые опыты, проведенные на котле в 2008 г. специалистами СибВТИ, показали:

■ диапазон эксплуатационных нагрузок расширен от 50 до 110 Гкал/ч (50-110%) без подсветки мазутом;

■ котел устойчиво несет минимальную нагрузку;

■ обеспечено устойчивое и надежное сжигание ирша-бородинского бурого угля реальных характеристик во всем диапазоне исследованных нагрузок;

■ понижены потери тепла с уходящими газами (q₂=6-6,9%) и от механического недожога с уносом и провалом топлива (q₄=1%) [2].

За время эксплуатации от момента пуска и до настоящего времени подтверждены надежность и экономичность модернизированного водогрейного котла КВ-ТК-100-150-НТВ, и, по мнению специалистов эксплуатирующей организации, он полностью удовлетворяет всем поставленным требованиям.

В целях использования широкого ассортимента местных видов топлива (низкосортных каменных и бурых углей) возможно проведение аналогичной модернизации паровых и водогрейных котлов мощностью более 30 МВт с повышением их КПД и отказом от мазута для подсветки факела.

Топки для сжигания различных видов твердого топлива по ВЦКС-технологии

Для котлов меньшей мощности ( О . Топливом для котла служит ирша-бородинский бурый уголь. Двухступенчатое сжигание топлива по технологии ВЦКС осуществляется в кипящем слое (на узкой решетке) и в надслоевом пространстве, в циркулирующем кипящем слое. Решетка ВЦКС предназначена для образования кипящего слоя. Она распределяет первичный воздух по семи зонам кипящего слоя (в зависимости от характеристик топлива) и удаляет очаговые остатки в систему шлакоудаления. Кипящий слой образуется из частиц угля, кокса и золы без использования инертного материала. Первичный воздух нагревается в воздухоподогревателе примерно до 180 О С и его доля составляет около 60-65% от общего расхода воздуха. Дожигание частиц топлива и продуктов неполного горения происходит в струях вторичного холодного воздуха (острое дутье), направленных со стороны боковых экранов. Для подачи вторичного воздуха устанавливается новый вентилятор. За топкой образована осадительная камера, в которой улавливается часть топлива и золы и направляется обратно в топку (в надслойное пространство), через новую систему возврата уноса. Тем самым организуется дополнительная (вторая) зона циркуляции топлива.

Реконструкция топочной камеры включает в себя:

■ демонтаж нижней части фронтового экрана и установку вместо него новой, удлиненной трубной системы;

■ установку измененного заднего экрана с организацией за ним камеры осаждения;

■ установку двух продольных панелей охлаждения решетки ВЦКС, выполненных из наклонных труб 076x8 мм, включенных в контур циркуляции заднего экрана котла.

Предварительного разогрева слоя не требуется, котел, работающий по технологии ВЦКС, разжигают так же, как обычный слоевой котел. Эксплуатация и обслуживание топки в целом не слишком отличается от тех, что выполняются для обычных слоевых топок, что способствует быстрому освоению новой технологии персоналом котельной.

По нашим расчетам, КПД котла увеличится от 70-80 до 85,5-87%. Это происходит за счет улучшения выгорания топлива при организации двухступенчатого сжигания и возврата уноса, что значительно снижает потери тепла от механического недожога (q₄ О С). Срок окупаемости проекта составляет менее трех лет.

Топки ВКЦС можно с успехом применять для сжигания разнообразных местных твердых видов топлива, включая биотопливо, как раздельно, так и в смеси.

Топки для сжигания биотоплива

В настоящее время технология сжигания биотоплива достаточно отработана на отечественных и зарубежных установках. В зависимости от характеристик биотоплива (влажности, гранулометрического состава и стоимости) применяются различные топочные устройства:

■ скоростные топки Померанцева;

■ слоевые топки с механическими решетками;

■ топки с кипящим слоем;

■ газогенераторные установки и т.д.

Все они имеют те или иные преимущества и недостатки. В состав оборудования входит отечественная или импортная система автоматического управления (САУ). При переменной влажности древесных отходов (W_r=30-60%) гораздо лучше показали себя топки с наклонно-переталкивающими решетками зарубежного производства с тепловым напряжением зеркала горения около 500-700 кВт/м 2 . Выбросы оксидов азота (в пересчете на NO₂) в атмосферу при этом составляют 130-160 мг/нм 3 .

Тепловое напряжение решетки этой конструкции может достигать 1500-4000 кВт/м 2 (у обычных слоевых котлов - 500 кВт/м 2 ), что значительно сокращает зону горения. Вторичный воздух вводится в объем топки в качестве острого дутья. Топка несложна в изготовлении, проста в управлении и поэтому имеет минимальную цену. Как правило, котел дополнительно оборудован воздухоподогревателем (для подогрева воздуха при сжигании влажного топлива). КПД котла при сжигании влажных древесных отходов достигает 86-89%, что считается вполне удовлетворительным.

Выводы

1. Целесообразно осуществлять перевод котлов малой энергетики на сжигание местных относительно дешевых видов твердого топлива. Одновременно необходимо проводить их модернизацию с применением передовых технологий сжигания топлив: НТВ-технологии для котлов мощностью более 30 МВт и технологии ВЦКС для котлов мощностью 4-30 МВт. Это позволит повысить КПД котлов на 2-4%, сократить затраты на закупку привозного топлива, снизить загрязнение окружающей среды и повысить качество обслуживания.

2. В топках, работающих по НТВ-технологии и технологии ВЦКС, представляет интерес совместное сжигание каменных и бурых углей или торфа с различными видами биотоплива (например, древесными отходами).

3. Перевод угольных и мазутных котлов на сжигание биотоплива (древесных отходов) является наиболее перспективным с точки зрения экологии, т.к. они относятся к возобновляемым источникам энергии. Для этого целесообразно применить топку скоростного горения или топку с наклонно-переталкивающей решеткой, которые оборудованы САУ.

Литература

4. Шестаков С.М. Сжигание древесных отходов, опыт, перспективы // Биоэнергетика. 2006. № 1. С. 27-31.

Вы просматриваете раздел Пеллетные, расположенный в большом разделе Котлы.

Пеллетный отопительный котёл – устройство, нагревающее жидкий теплоноситель в процессе сжигания гранулированного топлива.

Котёл на пеллетах представляет собой металлическую тумбу прямоугольной формы с дверцей спереди, патрубками для подключения труб сзади и воронкообразным открытым резервуаром сбоку.

Традиционные обогреваемые объекты – коттеджи, дачи, хозяйственные блоки, магазины, сельские школы, прочие небольшие общественные здания.

Конструкция отопительного котла на пеллетах

Котельный корпус, чугунный или стальной, образует 4 основные зоны:

топочную (камеру сгорания);
зольную;
водную (замкнутый резервуар, в котором теплоноситель нагревается до требуемой температуры);
конвективную (газоходы).

Элементы устройства

Через дверцы в передней стенке корпуса котла осуществляется доступ к зольнику, горелке. Гранульная горелка объёмного типа повышает КПД пеллетного котла до уровня газового. Фланцы, патрубки для соединения с дымоходом и трубопроводом расположены в задней стенке.

Блок управления крепится сверху, бункер для пеллет, чугунный или выполненный из листовой стали, сбоку. С горелкой его соединяет рукав и внешний шнековый питатель. Внутренний шнек, если модель им оснащена, передвигает пеллеты непосредственно к огню. Изоляционный материал, покрывающий корпус котла, защищён стальным кожухом.

Пеллетное топливо: что это такое

Фото 1. Пеллеты для использования в отопительном котле. Представляют собой небольшие спрессованные гранулы.

Носителями энергии выступают низкокачественная древесина, кора, отходы деревообработки, а также солома, лузга подсолнечника, кукуруза. Прессованию исходного сырья предшествуют:

его грубое измельчение, сушка;
тонкое растирание до порошкообразной фракции;
обработка водой и паром.

Гранулирование улучшает важные физико-механические свойства дисперсного продукта, устраняя текучесть, пыление, спекание при сжигании. Результат — сыпучий материал, представленный элементами заданных формы, размера, структуры, влажности, плотности.

Принцип работы

В топке котла и газоходах тепло передаётся от топлива к поверхностям конвекцией и излучением. Вентилятором под горелкой в топку направляется воздух. Он проходит сквозь горящую закладку твёрдого топлива, смешивается с продуктами сгорания и нагревает топку, газоходы, резервуар. Суммарная температура смеси воздуха и горячих газов — 1300—1700 °C.

Основной нагрев топки и каналов выполняют горячие газы — продукты сгорания.

В пеллетах доля летучих веществ больше, чем в кусковой древесине (не говоря о каменном и буром угле). Поэтому конвективные газоходы гранульного котла развитые, многоходовые (ведь в них происходит более 2/3 теплосъёма), а камера сгорания — небольшая.

Среда, передающая генерируемую энергию (вода, водный антифриз), циркулирует по замкнутому трубопроводу, нагревая воздух в помещении посредством отопительных радиаторов. По отдельному контуру возможно снабжение здания горячей водой.

Фото 2. Пеллетный котел с подключенным к нему водяным контуром, который используется для отопления помещения.

Пеллетные котлы комбинируют с другим теплотехническим оборудованием (для дополнения их работы зимой, экономии топлива — летом), например:

с аккумуляторами тепла — теплоизолированными баками в контуре системы отопления, накапливающими горячую воду;
дополнительным греющим контуром, например, гелиосистемой;
электрическим котлом.

Важно! Не любое исполнение отопительного котла подразумевает возможность нагрева незамерзающей жидкости. Не каждая модель рассчитана на подключение более одного контура.

Проблема снижения затрат на отопление на сегодняшний день выходит на первое место для многих категорий граждан. Особенно она коснулась собственников частных домов с индивидуальной системой отопления, канализации и водопроводом. Очень часто разумным решением для сокращения расходов являются котлы для отопления на пеллетах.

Пелеттный котел Ekoret фирмы VIADRUS с топливным бункером

Котлы такого типа только совсем недавно получили широкое распространение и в домах россиян, но, благодаря невысокой цене, дешевизне топлива и простоте обслуживания, они все чаще и чаще устанавливаются для отопления помещений. Ниже будут рассматриваться особенности конструкции и принцип, на котором работают котлы на пеллетах. Отзывы покупателей, которые приводятся в статье, помогут оценить все за и против покупки пиролизного котла на пеллетах.

Пиролиз

Пиролизом называется распад органических соединений при высоких температурах. При доступе кислорода процесс пиролиза превращается в обычное сгорание. Если же доступ кислорода ограничить, то углеводородное топливо будет разлагаться на низкомолекулярные горючие соединения и шлак. В случае с пиролизом древесины образуется смесь из газов метилового спирта, ацетона, бензола и небольшого количества других горючих веществ и практически чистый углерод с примесями оксидов металлов.

Схема пиролиза

Совсем недавно в качестве топлива повсеместно использовали древесный уголь – топливо, которое получают путем обжигания древесины без доступа воздуха в угольных ямах. Такой традиционный метод получения древесного угля приводит к значительным потерям тепловой энергии при первичном сгорании. Современный твердотопливный котел на пеллетах лишен этого недостатка и способен полностью использовать тепловую энергию, которая образуется при пиролизе древесины. Поэтому такое устройство называют также газогенератором.

Принцип работы котла на пеллетах

Котлы длительного горения на пеллетах состоят из трех отдельных механизмов:

непосредственно котла с горелкой;
транспортера для подачи гранул; .

Функционирует котел на пеллетах следующим образом:

пеллеты загружаются в бункер для топлива;
подача пеллет в котел производится шнековым транспортером;
в топке котла пеллеты сгорают и разогревают теплоноситель.

В самой топке расположена горелка с форсункой для подачи нагретого воздуха непосредственно к зоне горения. Благодаря этому появляется возможность контролировать скорость сгорания топлива, перемещая зону огня постепенно вниз. Подача нагретого воздуха дает возможность сжигать топливо наиболее полным образом. При этом зола и сажа образуется в минимальном количестве, а КПД (коэффициент полезного действия) котлов, работающих на пеллетах, увеличивается до 96%.

Такой механизм работы обеспечивает постепенное сгорание топлива. Котлы длительного горения на пеллетах могут работать на одной закладке более суток, что делает это оборудование довольно удобным для использования в быту. Кроме этого, наличие в конструкции оборудования топливного бункера дает возможность максимально автоматизировать работу отопительного оборудования.

Конструкция и внутреннее устройство

Котлы на пеллетах по своей конструкции схожи с общей схемой, по которой изготавливаются все твердотопливные котлы. Однако, у них имеются некоторые особенности. Например, размер топки у этих моделей намного меньше, так как теплообменник у них нагревается не столько за счет открытого пламени, сколько за счет горячего воздуха в конвекционных каналах. Это позволяет более полно использовать тепловую энергию. Температура выхлопных газов в оборудовании такой конструкции не превышает обычно 150 градусов Цельсия.

Внутренне устройство котла на пеллетах с автоматической подачей топлива

Топка пиролизного котла на пеллетах сконструирована с расчетом возможности контроля подачи воздуха в нее. Наличие топливного бункера позволяет управлять подачей пеллет в нее с возможностью регулировки скорости и температуры горения. За счет этого достигается возможность регулирования температуры нагрева теплоносителя в системе. Конструктивно это решается установкой шнекового транспортера, который непосредственно и производит подачу топлива.

Для изготовления котлов для отопления на пеллетах чаще всего используются высокопрочные стальные сплавы. Топку и теплообменник изготавливают из коррозиестойкого чугуна. Необходимо заметить, что срок службы чугунных котлов может достигать 45-ти лет, что намного больше, чем показатели оборудования, которое изготовлено из стали.
Разжигаются пеллетные гранулы с помощью специального электрического ТЭНа. Воздух в топку нагнетает вентилятор. После того, как оборудование переходит в рабочий режим, электрическая цепь отключается. Таким образом, котлы, работающие на пеллетах, потребляют совсем немного электроэнергии.

Автоматическая работа

Современные модели котлов длительного горения на пеллетах обязательно оснащаются автоматикой, которая подает гранулы в топку по определенной программе, а также включает и выключает горелку для экономии расхода топлива и поддержания заданного температурного режима, который в течение суток может изменяться. Панель управления находится на самом котле или на пульте дистанционного управления.

Дистанционное управление котлом с помощью переносного устройства

Среднеразмерный 25-киловаттный котел на пеллетах, расход топлива в котором составляет приблизительно 5 кг топлива в сутки, оборудуется бункером объемом от 250 до 350 литров. Таким образом, непрерывная полностью автоматическая работа оборудования может осуществляться как минимум трое суток. С установкой внешнего бункера это время можно еще увеличить.

Конструкция внешнего бункера

За счет того, что подача пеллет в котел выполняется дозировано, горелка не перегревается и все оборудование можно отключить дистанционно, прекратив подачу топлива. При этом котел автоматически прекратит работу через несколько минут, когда полностью сгорит загруженная доза пеллетных гранул.

Стоимость оборудования и отзывы покупателей

Вообще цена твердотопливных котлов – это не самое сильное место этого оборудования. Дело в том, что котлы, работающие на пеллетах, стоят существенно дороже, например, газового оборудования той же мощности. Тем не менее, существенная эксплуатационная экономия за счет доступности и дешевизны топлива обеспечивает ему высокий спрос.
Если же говорить про уровень цен, то можно привести следующие данные. Котел на пеллетах Zota (российского производства) мощностью 15 кВт стоит приблизительно 150 тыс. руб. Цена самого мощного (мощностью 100 кВт) составляет около 350 тыс. руб. Владельцы этих котлов отмечают, что себестоимость одного кВт тепловой энергии обходится не дороже 1 руб. (при условии закупки топлива по цене до 4,00 руб./кг).

Котел на пеллетах Zota Pellet

Пеллетный котел Grandeg (изготавливается в Латвии) мощностью 25 кВт продается в среднем по 250 тыс. руб. 100-киловаттный котел того же производителя обойдется уже в 500 тыс.

Котел на пеллетах Grandeg GD-ECO (Латвия)

Если проанализировать отзывы владельцев этого оборудования, то можно отметить, что все они подтверждают значительную экономичность отопительного оборудования такого типа и удобство эксплуатации. Котельная на пеллетах за один отопительный сезон позволит сэкономить десятки тысяч рублей только на топливе.

Кроме этого, котлы для отопления на пеллетах отличаются бесшумной работой и эргономичным дизайном.
Некоторые владельцы жалуются на то, что это оборудование для работы нуждается в подключении к электрической сети. Однако расходуют электричества такие устройства совсем немного.

Цена на пеллеты составляет около 5500 рублей за одну тонну, т.е. один килограмм, в среднем стоит около 5-6 рублей. При необходимости можно наладить производство пеллет купив необходимое оборудование или сделав его своими руками.

Читайте также: