Виды горения твердотопливных котлов

.

8.11.2021

Производители и интернет-магазины отопительной техники предлагают котлы длительного горения верхнего или нижнего, которые способны греть помещение от 15 до 30 часов с одной загрузки. Рассмотрим, чем эти агрегаты отличаются от «обычных», и в чём разница между ними самими.

Принцип работы

Термин «длительное горение» – не более чем маркетинговый ход. Никакой магии, чтобы заставить дрова сгорать как-то особенно медленно, не существует, кроме регулировки подачи воздуха. Да, есть пиролизные котлы, но это разновидность со своей физикой и химией процесса и тема отдельной статьи.

Схема обычного отопительного котла

В нашем случае продолжительность горения определяется банально количеством топлива в одной закладке: если для обычных котлов это 10-30 кг дров на 4-6 часов работы, то для длительных – порядка 60-80 и более кг дров или брикетов на период от 15 ч. Поэтому первое отличие – габариты изделия, чтобы иметь такую вместительную топку. В остальном принцип работы аналогичен – уложили топливо, подожгли и регулируем приток кислорода, повышая или понижая интенсивность пламени.

Котлы верхнего горения

Это агрегаты, как правило, цилиндрической формы, в которых сверху: загружается и разжигается топливо; нагнетается воздух и регулируется тяга. Таким образом, всегда горит только верхний слой укладки дров или брикетов. Воздух подаётся через заслонку на верхнем торце котла и телескопическую трубу с рассекателем (стаскоблином) внутри топки. Зола и пепел просыпаются вниз и скапливаются в зольнике. Цилиндрическая форма обуславливает простой теплообменник-рубашку вокруг камеры сгорания.

Основные особенности:

• разовая загрузка (достаточно долгая – до часа) без возможности подкинуть топливо в процессе;

• подогрев подаваемого воздуха, так как приточный канал находится непосредственно в топке;

• управление притоком с помощью битеплового регулятора по температуре расширения корпуса котла;

• для сжигания угля требуется подвод вторичного воздуха снизу через клапан;

• значительный вертикальный габарит при сравнительно небольших горизонтальных.

Котлы нижнего горения (шахтные)

В этих агрегатах загрузка также осуществляется сверху, однако розжиг через дверцу-поддувало и горение идут в нижнем слое укладки. Нагнетающий вентилятор (или естественная тяга) гонит горячий дым через многоходовой или решётчатый теплообменник, там же может происходить дожиг газов наподобие пиролизного процесса. Основные особенности: возможность дозагрузки топлива в процессе; доступ к топке через дверцы как снизу, так и сверху; большие габариты по длине или ширине, однако, могут помещаться в низких подсобках.

Преимущества и недостатки обеих разновидностей

Есть много видеообзоров, где пользователи или монтажники указывают на те или иные достоинства или недостатки котлов длительного горения, и выбор конкретного вида зависит от особенностей эксплуатации: места под установку, преимущественного топлива, характера работы и контроля над агрегатом.

Цилиндрические котлы верхнего горения достаточно просты, чтобы их можно было изготовить даже кустарно из труб большого диаметра. Однако из-за своих габаритов они при этом проседают по жёсткости. Кроме того:

• в цилиндрическую камеру трудно уложить дрова и в особенности прямоугольные брикеты с минимальными зазорами;

• просыпающийся пепел забивает эти зазоры, что ухудшает горение нижних слоёв – необходимо периодически ворошить кочергой;

• разожжённый котёл невозможно остановить до полного выгорания закладки;

• из-за высоты в теплообменнике возможна большая температурная разница снизу до верха, что чревато выпадением едкого конденсата на стенки топки;

• сложность автоматизации, недостаточно гибкие режимы работы;

• сложность чистки глубокой камеры сгорания.

Котлы нижнего горения более гибкие в регулировке и автоматизации, но, в свою очередь:

• сложнее по конструкции и, соответственно, дороже;

• габаритнее при сопоставимых объёмах топки;

• многоходовой теплообменник также трудно чистить;

• при дозагрузке топлива дым вырывается в помещение;

• при длительной работе с дозагрузкой необходимо регулярно вычищать зольник.

Расчёт длительности горения

Если взять среднюю теплоту сгорания дров 3,5 кВтч/кг, то для обогрева площади в 100 м2 котлом в 10 кВт мощности необходимо сжигать примерно 3 кг топлива в час. То есть, загрузки в 80 кг (а это примерно две садовые тачки дров) хватит приблизительно на сутки (80/3=26,6 ч) без учёта выхода на режим и угасания.