Твердотопливный котел нижнего горения: Шахтный котел нижнего горения – конструкция и особенности работы. Плюсы и минусы

Шахтный котел нижнего горения – конструкция и особенности работы. Плюсы и минусы

Автор: Тюлєнєва Анна Дата: 26.06.2020

Если Вы хотите разобраться, что отличает котлы шахтного типа от остальных твердотопливных котлов, а также понять, какой же котел лучше выбрать, то данная статья для Вас.

Более подробно рассмотрим следующие моменты:

• Как работает шахтный котел;
• Какой котел лучше – пиролизный или шахтный;
• Какой котел лучше – верхнего или нижнего горения;
• Как выбрать котел нижнего горения.

В условиях, когда цены на газ и электричество постоянно меняются, а газопровод и даже бесперебойное электроснабжение есть далеко не везде, основным источником тепла становятся твердотопливные котлы длительного горения. Они просты в обслуживании и могут непрерывно работать от 10-12 часов до нескольких суток. Главное, правильно выбрать отопительный агрегат. А для этого нужно понимать принцип работы и особенности разных котлов, представленных на отечественном рынке.

Шахтный котел, он же твердотопливный котел длительного горения с верхней загрузкой, отличается от большинства аналогов собственно “нижним” горением, когда загрузка производится сверху, а розжиг – через специальную дверцу в нижней части корпуса. Еще одна отличительная черта – объемная топка, в которую вполне помещаются крупные поленья длиной до 70-80 см.

Воздух в зону горения поступает через колосники. Его подача может регулироваться как вручную (открытием / закрытием дверцы зольника), так и с помощью механического регулятора тяги. Крайне нежелательно использование вентилятора наддува с шахтным котлом, поскольку при каждой дозагрузке дым будет валить внутрь помещения. Лучший вариант – это вытяжной вентилятор или дымосос для настраивания правильного протока воздуха.

В отличие от котла классической конструкции, в шахтном одновременно горят не все дрова, а только небольшой по толщине нижний слой. По мере прогорания топливо под собственным весом опускается вниз (поэтому загружать его следует не вплотную к стенкам камеры сжигания). При этом дым, который поднимается от зоны горения, нагревает и подсушивает дрова, находящиеся сверху. Благодаря этому котел можно топить даже свежеспиленной древесиной, влажность которой достигает 50-60%. К тому моменту, когда дрова окажутся на колосниках, они будут уже почти сухими.

Чтобы пламя не охватило сразу весь объем топлива, подача воздуха в зону горения ограничивается. В результате при недостатке воздуха происходит частичный пиролиз топлива. Выделенный при этом печной газ попадает во вторичную камеру и дожигается при высоких температурах, выделяя дополнительное тепло. Это и дает повышенную производительность котла.

Также риск возгорания всей закладки может возникнуть не только при неправильной настройке подачи воздуха, но и при плохой тяге. Чтобы решить данную проблему используют дымосос или нужно просто почистить дымоход, если тяга была и со временем стала намного меньше.

Какой котел лучше – пиролизный или шахтный?

У покупателей часто возникает вопрос, что лучше – пиролизный или шахтный котел. Учитывая высокий, до 95-97% КПД пиролизных котлов, ответ кажется очевидным. Но не все так просто.

Обязательным условием высокой производительности пиролизных котлов является качественное сухое топливо. Если влажность дров достигает 30-40%, такие котлы можно сравнивать разве что с недорогими классическими аналогами.

А теперь подумайте, где Вы планируете хранить дрова. Если в неотапливаемом сарае с дверьми на улицу или, как часто бывает, под обычным навесом, говорить о пиролизном котле вообще не имеет смысла. В таких условиях шахтный котел нижнего горения однозначно лучше. Он, конечно, сжигает пиролизные газы не так эффективно, зато отлично работает на топливе любой влажности. А при необходимости и на любом горючем мусоре.

Собственно, по этой причине многие компании постепенно отказываются от производства пиролизных котлов, заменяя их более универсальными шахтными моделями.

И еще. Если Вы планируете купить котел нижнего горения, не забывайте, что он требует грамотной обвязки. Экономия на услугах квалифицированного специалиста может обернуться значительной потерей производительности.

Какой котел лучше – верхнего или нижнего горения?

С точки зрения продолжительности работы твердотопливные котлы длительного горения с верхней загрузкой, конечно, немного уступают моделям верхнего горения. Последние в среднем могут работать на дровах до 2 суток, тогда как котел шахтного типа – всего сутки (хотя во многом это зависит от качества топлива и конструкции котла).

С другой стороны, шахтный твердотопливный котел имеет КПД порядка 90-95%. Такие показатели достигаются за счет дожига пиролизных газов и эффективного отбора тепла с помощью многоходового вертикального теплообменника, расположенного вдоль задней стенки.

Котел с нижним горением проще загружать. Дров в топку можно добавить даже в процессе горения. С котлами верхнего горения такой фокус не пройдет. Придется ждать, пока все прогорит и остынет. Это особенно неприятно зимой, ведь пока остывает котел, остывает и теплоноситель в радиаторах.

Еще один недостаток котлов верхнего горения – телескопический распределитель воздуха. Это достаточно сложный механизм, который подает воздух в зону горения и опускается по мере прогорания дров. В нем есть много узлов, способных сломаться. Более того, распределитель в любой момент может просто заклинить посреди топки и котел не сможет работать, пока поломку не устранят.

Котел длительного горения шахтного типа в этом плане намного проще, а значит и надежнее. Даже если пропадет электричество или сломается вентилятор, он продолжит работать в нормальном режиме. Нужно будет все лишь открыть дверцу зольника, чтобы необходимый для горения воздух поступал в достаточных количествах.

Оба вида котлов рекомендуется использовать в паре с буферной емкостью.

Как выбрать котел нижнего горения

В первую очередь, при выборе любого котла нужно определиться с мощностью оборудования. Как известно, на 10 м² отапливаемой площади приходится 1 кВт мощности котла. Однако к такому расчету всегда нужно прибавлять запас около 15-20%, поскольку мощность котлов производителями считается на угле, а не на дровах. И все остальные условия при этом являются идеальными (утепленный дом, минимальные теплопотери или их отсутствие и т. д.). Кстати, именно поэтому можно не слишком доверять цифрам КПД, указанным производителем – таких идеальных условий дома вряд ли получится добиться.

Далее следует обращать внимание на толщину стали котла. Котел такой высокой эффективности хочется взять на долгие годы использования, поэтому лучше, если толщина стали будет хотя бы 4 мм (а еще лучше 5-6 мм).

Оставшийся выбор следует свести к максимальному объему камеры сгорания, поскольку, чем она больше, тем дольше будет горение на одной закладке топлива.

Если все же остались вопросы, связанные с приобретением и подключением твердотопливного котла нижнего горения – обращайтесь по телефонам, указанным на сайте. Мы с радостью поможем Вам сделать правильный выбор, оформить заказ и организовать доставку оборудования в любой населенный пункт.

Весь ассортимент котлов нижнего горения можно посмотреть в категории “Шахтные котлы”.

Перейдя по ссылке Вы можете увидеть весь ассортимент твердотопливных котлов нижнего горения, а с помощью фильтра можно подобрать необходимые параметры (мощность, толщину стали и т.д.).

Связанные товары

Связанные статьи

Статья расскажет о том, как выбрать твердотопливный котел для частного дома. Особенности конструкции..

Подробнее

В данной статье Вы сможете узнать, что же собой представляет теплоаккумулятор? Когда и в каких систе..

Подробнее

Статья посвящена современным твердотопливным котлам и изменениям в их конструкции в последние годы. ..

Подробнее

Статья расскажет о трех самых важных причинах чистить твердотопливный котел и дымоход. Какие бывают ..

Подробнее

Статья посвящена способам экономии на отоплении как в частном доме, так и в квартире. Самые полезные..

Подробнее

Познавательная статья об автоматике для твердотопливных котлов. Преимущества и недостатки, принцип р..

Подробнее

Твердотопливный котел нижнего горения К-2-70

В котлах нижнего горения горение происходит на колосниках, в нижнем слою загрузки топки. Воздух для горения попадает через заслонку первичного воздуха, которую регулирует регулятор тяги. В камере вторичного горения смонтированы кирпичи огнеупорного бетона, которые служат катализатором и поддерживают высокую температуру горения. При горении топлива летучие горючие материалы полностью сгорают в зоне вторичного горения, где образуется высокая температура горения. Для попадания воздуха в зону вторичного горения имеется канал вторичного воздуха.


Регулируя количество подаваемого воздуха для горения, регулируется мощность котла и тем самым продолжительность горения загрузки.
• Твердотопливный котел нижнего горения
• Высокий КПД (82 %)
• Большой объём топки (467 дм³). Длина дров до 0,5 м
• Загрузка топлива как спереди, так и с верха котла
• Автоматически регулируется температура котла
• Подача вторичного воздуха
• Камера вторичного горения с катализатором из жаропрочного бетона
• Заслонки розжига и тяги
• Съемные турбуляторы
• Чистка теплообменника с обеих сторон котла
• Возможность смонтировать змеевик аварийного охлаждения
• Возможность установки дымососа
• Возможность установки горелки для гранул
• Толщина внутренних стенок корпуса 6 мм
• Гарантия на корпус котла 4 года

Характеристики

Номинальная мощность, кВт	70
Площадь обогрева (при коэффициенте теплового сопротивления здания 2,5), м²	450…800
Используемое топливо	дрова *
Коэффициент полезного действия (при топке дров. ), %	82
Объем топки, дм³ (л)	467
Время горения одной загрузки топлива, до, час**	16
Размер дров, до, см	50
Объем воды в котле, л	198
Диаметр дымохода, мм	Ø250
Минимальная тяга в дымоходе, Па	35
Габаритные размеры, HxBxL, мм	1660x985x1675
Вес (брутто), (±10%), кг	1066

* Также можно применять уголь, обрезы древесины, опилочные и торфяные брикеты. Топить дровами влажностью более 25 % не рекомендуется.
** Продолжительность горения загрузки топлива зависит от влажности и вида топлива, наружной температуры и других факторов.

Габариты




1. Место установки змеевика охлаждения
2. Заслонка розжига
3. Дымоход и заслонка тяги
4. Турбуляторы
5. Отверстие вторичного воздуха
6. Крышки очистки сажи
7. Плиты камеры горения
8. Зольник
9. Колосники
10. Термометр и манометр
11. Регулятор тяги

Схемы подключения


Рекомендуемая принципиальная схема котельной (закрытого типа) c использованием четырех ходового смесительного клапана, с объемным подогревателем воды, с солнечным коллектором, а также с мембранным расширительным сосудом. В котле установлен змеевик аварийного охлаждения.


Рекомендуемая принципиальная схема котельной (открытого типа) c использованием трех ходового смесительного клапана, с объемным подогревателем воды, с солнечным коллектором и открытым расширительным сосудом.





Рекомендуемая принципиальная схема котельной (открытого типа) c использованием трех ходового смесительного клапана, с аккумуляционной емкостью, с солнечным коллектором, с объемным подогревателем воды, а также с открытым расширительным сосудом.



Рекомендуемая принципиальная схема котельной (закрытого типа) c использованием трех ходового смесительного клапана, с аккумуляционной емкостью, с объемным подогревателем воды, а также с мембранным расширительным сосудом. В котле установлен змеевик аварийного охлаждения.

* – Указанные в схемах соединительные элементы не продаются вместе с котлом. Используя выбранную Вами схему, нужно смонтировать все указанные в схеме элементы.

Численное исследование сжигания каменного угля в топке котла с нижним дутьем

• Зройчиков Н.А.
;
• Каверин А.А.

Аннотация

Приведены результаты численного исследования схемы сжигания твердого топлива с нижним дутьем на экибастузском и кузнецком каменных углях разного фракционного состава. Топочные камеры с нижним дутьем обеспечивают высокоэффективное сжигание крупнозернистых углей с низким выбросом оксидов азота. Изучение такой схемы горения, выявление ее технологических возможностей и дальнейшее совершенствование являются актуальными вопросами. В качестве исходного объекта исследования выбрана котельная установка П-57-Р, предназначенная для сжигания экибастузского каменного угля в призматической топке с сухим золошлакоудалением. Предлагаемая модернизация топки предусматривает ступенчатую подачу воздуха при шахматном расположении прямоточных горелок (наклоном вниз) и поддув. Результаты расчетов выявили особенности аэродинамики дымовых газов, траектории движения твердых частиц в топочной камере и особенности горения топлива в зависимости от тонкости помола. Показано, что при помоле угля на мельнице общий остаток на ситовой тарелке 90 мкм (R

90 ≤ 27 % для экибастузского угля и R ₉₀ ≤ 15 % для кузнецкого угля) представляет собой допустимые значения укрупнения помола топлива с точки зрения экономической эффективности и функциональной надежности котла. Увеличение этих значений приводит к превышению нормативных потерь тепла и несгоревших потерь. Установлено, что изменение марки сжигаемого угля не оказывает существенного влияния на характер течения дымовых газов, а траектория движения частиц существенно определяется элементным составом топлива.



Публикация:

Теплотехника

Дата публикации:

ноябрь 2016 г.

DOI:

10.1134/S0040601516110124

Биб-код:

2016ThEng..63..802Z «/>

Ключевые слова:

• котел;
печь
• ;
• битуминозный уголь;
• тонкость помола;
• горелки и форсунки прямоточные;
• нижний обдув;
• численное моделирование

Котел — Обучение энергетике

Обучение энергетике

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Подача тепловой энергии в котел топливом. ^[1]

Котлы используются на электростанциях для производства пара под высоким давлением, чтобы установка могла вырабатывать электроэнергию. Процесс, который делает это, известен как цикл Ренкина. Котел получает энергию от какого-либо вида топлива, такого как уголь, природный газ или ядерное топливо, для нагрева воды в пар. Вся первичная энергия в мире, за исключением небольшой доли, поступает из топлива, и около трех четвертей этого топлива в конечном итоге идет на котел (остальное идет на двигатели внутреннего сгорания, которые используют топливо по-разному). ^[2]

Конструкция котла является невероятно важным фактором эффективности электростанции. Три столетия развития привели к появлению сегодня паровых котлов, которые производят тысячи тонн пара в час и имеют эффективность преобразования топлива в пар до 90%. ^[3] Лучшая конструкция означает меньший расход топлива, меньшие затраты и меньшие выбросы загрязняющих веществ. ^[2] Изучение и усовершенствование котлов полезно, потому что, хотя они очень эффективны, их отходы создают одну из основных мировых проблем загрязнения, выделяя парниковые газы.

Конструктивные соображения

Основная цель при проектировании котла состоит в том, чтобы извлечь как можно больше энергии из топлива. Для этого необходимо полностью сжечь как связанный углерод, так и летучие вещества. Поскольку одна часть твердая, а другая газообразная, эта задача не из легких. ^[2] Котел должен работать при очень высоких температурах, около 500 ^o C, и должен постоянно сжигать топливо с постоянной скоростью.

Другим фактором оптимизации конструкции является получение максимально возможной теплопередачи от топлива к воде и пару. Котлы часто имеют несколько отдельных теплообменников для этого.

Последним важным аспектом проектирования является минимизация нежелательных побочных продуктов в виде золы и дымовых газов, которые загрязняют окружающую среду.

Типы

Твердое топливо

• Колосниковый котел: Уголь или другое твердое топливо, такое как биомасса (около нескольких миллиметров в диаметре), подается в котел из бункера или конвейерной ленты. Они движутся через решетку, через которую воздух поступает снизу в котел. Неподвижный углерод горит на решетке, а летучий газ горит в пространстве над ней. Эти типы чаще всего используются для биомассы и угля. ^[2]
• Пылеугольный котел: Уголь измельчается в мелкую пыль (размером около 0,1 мм) и подается в котел потоком воздуха. Они, безусловно, являются наиболее распространенными типами котлов для угля. Эти котлы могут достигать КПД более 90% при правильной эксплуатации. Их также можно топить дровами или другим подходящим топливом. Поскольку сжигаемое топливо представляет собой мелкую пыль, образующаяся зола также представляет собой мелкую пыль, которая, если ее не отфильтровать должным образом, может улетучиваться с дымовыми газами и загрязнять атмосферу. ^[2]
• Котел с кипящим слоем: Они предлагают решения некоторых проблем загрязнения окружающей среды при сжигании угля. На опорной плите лежит толстый слой материала — песка или гравия, через который продуваются потоки воздуха. По мере того, как воздух достигает более высоких скоростей, материал начинает вести себя как жидкость, и предметы будут плавать в нем или тонуть в нем. Частицы топлива подаются в этот «слой», в результате чего связанный углерод и летучий газ быстро сгорают и нагревают весь слой. Трубки, несущие воду и пар, находятся в слое, и поскольку слой движется как жидкость, это обеспечивает максимальный тепловой контакт с трубами и обеспечивает большую теплопередачу. Зола может вытекать из слоя отдельно от дымовых газов.

Ядерный

• Легкая вода: В большинстве ядерных реакторов в качестве замедлителя и теплоносителя используется обычная (легкая) вода или пар под высоким давлением. Существует два основных типа легководных реакторов: реакторы с водой под давлением (PWR) и реакторы с кипящей водой (BWR). ^[4]
• С газовым охлаждением: В таких реакторах, как реактор Magnox, в качестве замедлителя используется графит, а в качестве теплоносителя — диоксид углерода. Они используют природный уран, а это означает, что его не нужно обогащать. Усовершенствованные реакторы с газовым охлаждением (AGR) также используют графит и CO ₂ , но уран обогащен. ^[4]
• Тяжелая вода: Реакторы CANDU (канадско-дейтериево-урановые) являются единственным другим типом реакторов, которые в какой-то степени вытесняют легководные реакторы и используют природный уран, такой как Magnox. В мире работает 31 завод (18 из них в Канаде). ^[5] Тяжелая вода поглощает меньше нейтронов, чем легкая вода, что приводит к высокой экономии нейтронов. ^[4]
• РБМК: РБМК, разработанный в России, использует графит в качестве замедлителя и легкую воду в качестве теплоносителя. Они используют обогащенный уран, как и большинство других реакторов. [[Чернобыльская ядерная авария|Чернобыльские реакторы относились к этому типу, и после катастрофы 1986 года планы по созданию новых реакторов были отменены, и многие станции были выведены из эксплуатации. ^[4]

Рис. 2. Реактор с кипящей водой, котел (находящийся в корпусе реактора) производит пар для выработки электроэнергии. ^[6]

Для дальнейшего чтения

• Силовая установка
• Угольная электростанция
• Атомная электростанция

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2 2.3 2.4} Б. Эверетт, Г. Бойл, С. Пик и Дж. Рэймидж, «Уголь», в Energy Systems и0196 , 2-е изд., Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, 2013 г., глава 5, стр. 166-169.
3. ↑ Б. Эверетт, Г. Бойл, С. Пик и Дж. Рэймидж, «От тепла к движущей силе», в Energy Systems and Sustainability , 2-е изд., Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, 2013, глава 6, стр.