Автоматические котлы (с ретортными горелками Pancerpol)

14.12.2021

	Твердотопливные котлы с автоматической подачей и горелками применяются для непрерывного обогрева помещений при продолжительных устойчивых морозах, а также по технологическим требованиям, например, для теплиц и складов с температурным режимом. Весь процесс, вплоть до розжига или гашения, управляется контроллерами при минимальном участии человека. Рассмотрим особенности автоматических котлов, виды топлива, горелок и управляющей автоматики.

Кратко о видах топлива

Для автоподачи используется сыпучее топливо: пеллеты, сортовой уголь (эко-горошек, фракция 5-25 мм), также возможно сжигание разных биологических материалов – опилок, щепок, ореховой или зерновой шелухи.

Пеллеты	Штыб (эко-горошек)	Шелуха

Основные требования:

низкая зольность, иначе при непрерывной работе придётся постоянно чистить зольник, что сводит на нет автономность котла. У качественных древесных пеллет (белых) – не более 1-3%, однако у гранул из агросырья (подсолнечной шелухи и т. п.) или торфяных может достигать 20%;
транспортировка и хранение в сухих помещениях и герметичной упаковке (пакеты, биг-бэги) – пеллеты очень гигроскопичны, их влажность не должна превышать 8-12%. Сырое топливо не только снизит эффективность отопительного агрегата, но и может привести к заклиниванию подавателя.

Классификация твердотопливных горелок

Существуют факельные и ретортные горелки.

	Факельные меньше по габаритам, монтируются прямо на котёл, зачастую вместо засыпной дверцы (или врезаются в неё). Принцип их в том, что топливо подаётся по короткой трубе с косым срезом, а первичный воздух – из решетчатой части внешнего кожуха этой трубы. При горении формируется своеобразный факел внутрь топки котла, который прогревает теплообменник. Факельные бывают шнековые или плунжерные (поршневые), подающие топливо порционно. Как правило, такие типы горелок работают только на пеллетах.
	Ретортные горелки обычно «всеядные». Массивные и износостойкие чугунные части (венец, перстень) позволяют сжигать древесные продукты, агропеллеты и твёрдый уголь с относительно высокой температурой горения. Такие горелки (например, Pancerpol) монтируются в боковую или заднюю стенку котла и устанавливаются на пол на подпорке.

В отличие от факельных, бункер присоединяется непосредственно к воронке подавателя, поэтому иногда, чтобы вписаться по габаритам, используют удлинители трубы и удлинённые шнеки.

Горение в топке аналогично обычным котлам с ручной загрузкой (существуют универсальные модели, в которых можно сжигать и сыпучие продукты, и есть отдельные колосники для дров). Первичный воздух подаётся снизу через венец, вторичный – через сопла сверху в зону горения.

Конструкция котла с автоматической подачей топлива

Типовая конструкция представлена на рисунке.

Топливо засыпается в бункер – в зависимости от вида, расхода и объёма это может быть от загрузки раз в сезон до еженедельной. Из бункера оно попадает в воронку и проталкивается шнеком к реторте, где и сгорает, а зола ссыпается с края тарелки (перстня). Сверху подвешен рассекатель для равномерного распределения пламени по стенкам топки и теплообменника. Вокруг реторты снизу расположена воздушная камера, куда нагнетается первичный воздух вентилятором.

	Как видно, конструкция состоит из простых элементов (листовая сталь, труба, чугунное литьё), легко разбирается или монтируется с помощью обычных гаечных ключей и шестигранников. Для безопасности предусмотрен клапан с термодатчиком (на общем рисунке не показан), который заливает водой трубу шнека, если жар вдруг спустится по чугунному колену вниз и возникнет опасность возгорания топлива в бункере.

Ретортная горелка разжигается вручную, хотя существуют модели с электрическими зажигалками, но это уже опция. Далее, в штатном режиме котел с автоподачей работает, пока в бункере есть топливо либо до принудительной остановки. Основное управление – оборотами вентилятора (интенсивность горения, продувки в поддержании) и вращением электродвигателя моторедуктора (частота подач и объём порции). Для этого подключается автоматика.

Блоки управления котлами с автоподачей топлива

Из бытовой котельной автоматики микропроцессорные контроллеры для котлов с подавателями – самые «продвинутые» по функциональности. Как правило, кроме моторедуктора, они управляют всей отопительной системой:

нагнетательными и вытяжными вентиляторами;
насосами – циркуляционным, ГВС, тёплого пола, дополнительными;
сервоприводами смесительных клапанов.

Примерная схема системы отопления на котле с горелкой, блоком управления и несколькими контурами.

Блоки управления также взаимодействуют с комнатными термостатами, наружными погодными датчиками, и подразумевают часовое, суточное и недельное программирование температуры контуров. Важные аспекты – автономность и безопасность.

Контроллеры способны поддерживать горение в котле и менять интенсивность на основании нескольких датчиков, вычисляя мощность по алгоритмам PID, fuzzy logic, Control Smart и т. д. При подключении GSM или интернет-модулей пользователь может удалённо, даже не находясь в помещении, управлять системой и просматривать параметры.

Интернет-модуль ProND MI-95

При возникновении нештатных ситуаций (заклинивание шнека или повышение температуры в трубе подавателя) автоматика включает аварийные сигналы и действует по программе: включает обратный ход, пытаясь освободить шнек, или подаёт большую порцию топлива, чтобы вытолкнуть очаг возгорания обратно в реторту.

ProND Trio	Inter Electronics IE-76v1	Kom-Ster Tigra

Распространённые контроллеры для автокотлов

Преимущества и недостатки

В целом, котёл с автоматической подачей топлива – это уже не просто металлический ящик, в котором что-то горит и греет теплоноситель. Это базовый агрегат для построения ЦО с полноценной обвязкой на несколько контуров, с непрерывной, а не цикличной «от загрузки до загрузки» работой – то есть, по-настоящему «длительного горения».

Как и у пиролизных котлов, главный недостаток – зависимость от электроэнергии. Без питания автокотёл становится не просто нерегулируемым, а физически останавливается. Поэтому в районах, где случаются сбои электроснабжения, рекомендуется подключать подаватель и контроллер через ИБП. Кроме того:

достаточно высокая «стартовая» стоимость всей сборки котёл+подаватель+автоматика (блоки управления дороже обычных в 3-5 раз);
уже упомянутые требования к качеству топлива.

Однако, эти недостатки покрываются рядом преимуществ:

Высокая эффективность и экономичность за счёт регулировки не только тягой, но и количеством сжигаемого топлива.
Возможность полной автоматизации наравне с электро- и газовыми котлами.
Сравнительно чистое топливо (если говорить о пеллетах) – как в плане продуктов сгорания, так и в помещении котельной.
Минимизация рутинных операций – не нужно рубить дрова, закладывать в топку, вручную корректировать параметры при розжиге и поддержании, и т. д.