Схема управления механической топкой котла

Обновлено: 26.04.2024

Автоматика на котёл отопления своими руками

С наступлением зимы у всех, кто живет в частном доме начинает возникать вопрос об отоплении.

В своем доме я уже как 3 года назад решил этот вопрос. В кооперативе где стоит дом, газа пока что нет, из удобств только свет и вода. Тем не менее все мы люди и когда наступают холодные месяцы греться и обогреваться нужно.

По понятным причинам, выбор пал на твердотопливный комбинированный котел:

Рис.1 - комбинированный твердотопливный котел КУПЕР про. Рис.1 - комбинированный твердотопливный котел КУПЕР про.

Котел очень удобный. Работает как на дровах и угле, так и на электропитании. Единственное чего в нем нет, так это возможности подключения к газу, когда тот появится. В целом себя оправдывает и дает тепла столько, сколько требуется для комфортной жизни.

Единственный минус всех твердотопливных котлов - это уход и обслуживание. Постоянно нужно заготавливать дрова и уголь. Выносить шлак и пепел. Это жуть как напрягает и с приходом зимы в сознании не елка и игрушки, а вот эта пыточная машина =).

Поэтому, спустя 3 года топки, я все же решился подключить ТЭНы на котле, которые там были все это время, но я почему-то считал, что они мне не к чему:

Рис.2 - ТЭНы на комбинированном котле КУПЕР про. Рис.2 - ТЭНы на комбинированном котле КУПЕР про.

ТЭНы располагаются слева от лицевой части котла. В кожухе находится клеммная колодка на которую выходят 3 трубчатых электронагревательных элемента (ТЭН) . Общая мощность нагревательных элементов составляет 9 кВт, по 3 кВт на каждый ТЭН.

Так как силовой линии в подвале нет, пришлось заново прокладывать силовой кабель 5 х 6 мм.кв. в помещение где стоит котёл. Такой кабель может передать 45А или 10 кВт мощности на 1 жиле, мне в самый раз, так как у меня не 3ф напряжение, а однофазное.

Для того, чтобы все это работало как положено, а именно регулировалась температура, мне понадобилась плата управления, которую я купил в китайском магазине электроники:

Рис.3 - плата терморегулятора w1209 Рис.3 - плата терморегулятора w1209

Это замечательная маленькая плата W1209 - терморегулятор. Она позволяет программировать нужный температурный гистерезис (разницу между минимальной и максимальной температурой) в пределах 30ºС.

Настраивается плата очень просто тремя кнопками на передней части:

Кнопка Set - выбор режима работы и настройка параметров каждого режима.

Кнопка " + " - увеличение значения выбранного параметра;

Кнопка " - " - уменьшение значения выбранного параметра.

Для входа в режим настройки, кнопку Set необходимо удерживать нажатой в течении 5 секунд и на индикаторе появится надпись первого режима P0.

Всего режимов 7 : Р0,Р1,Р2,Р3,Р4,Р5,Р6. Каждый из режимов имеет параметры настройки, которые выбираются кнопками "+" и "-". Когда вы находитесь в настройке одного из режимов, чтобы выйти из него нужно кратковременно нажать на кнопку Set, тогда вы перейдете в "главное" меню выбора режимов. Так осуществляется переход от режима к режиму для настройки.

Описание режимов работы платы w1209:

Р0 - общий режим работы терморегулятора. Тут задается его "предназначение", что он будет делать, нагревать или охлаждать. Имеет 2 настройки: С - режим охлаждения, Н - режим нагрева; выбор величины уставки температуры : -50ºС - 110ºС.

Уставка - это базовая температура, относительно которой будет работать гистерезис. Для её задания нужно нажать на кнопку Set в выбранном режиме, например С .

Если включен режим С - то реле замкнет контакты и пропустит через них ток, тогда, когда температура достигнет максимума и разомкнет контакты, когда станет минимальной. Максимальная и минимальная температуры зависят от того, какую температуру вы выбрали в уставке и диапазон гистирезиса.

Если включен режим Н - то реле замкнет контакты когда температура будет минимальная, а разомкнет контакты когда температура достигнет максимального значения.

Р1 - режим настройки гистерезиса . Это разница между температурой включения и выключения контактов реле. Настраивается в пределах от 0.1 - 15 ºС , с шагом в 0.1 ºС . Когда вы выберете данный режим, по умолчанию там уже будет какое-то значение, кнопками "+" и "-" вы можете его с легкостью поменять.

Для примера: если вы установите в параметре Р1 значение гистерезиса равное 3ºС, а в режиме работы Р0 будет стоять H (нагрев) с уставкой в 20ºС, то это будет означать, что когда температура на датчике упадет до 20ºС, контакты реле замкнутся. Если на них находится нагревательный элемент, на него поступит питание, он нагреет то, к чему прислонен датчик температуры до 23ºС и реле отключит контакты, теплоноситель или что-то другое начнет остывать до 20ºС и реле снова замкнет контакты. Этот процесс будет продолжаться пока вы не отключите питание.

Р2 - уставка верхнего предела температуры -45ºС - 110ºС. Для ограничения верхнего предела уставки.

Р3 - уставка нижнего предела температуры -50ºС - 105ºС. Для ограничения нижнего предела уставки.

Р4 - корректировка датчика температуры. Если у вас есть образцовый термометр и вы измерили им значение, а оно не совпадает с показанием платы. В этой настройке вы можете скорректировать показание w1209 и записать корректировку в память. Величина корректировки может быть записана от -7 - 7 с шагом 1. По умолчанию значение 0. Впредь, измеренное датчиком платы значение температуры будет сперва откорректировано, а затем выведено на индикатор.

Р5 - задержка на включение реле. Когда условия будут соблюдены и все температуры находятся в допуске, чтобы реле замкнуло свои контакты, этот параметр откладывает замыкание на время в диапазоне от 0 - 10 минут.

Р6 - предел температуры, при котором плата отключается - аварийный режим. Устанавливается в диапазоне от 0 °C до +110 °C. Выключено по умолчанию.

Если вдруг так вышло, что вы растерялись или не помните что и где настроили, вы всегда можете сбросить все настройки на заводские . Для этого нужно выключить питание, зажать "+" и "-" и подать питание. Дождаться когда на индикаторах появиться надпись "888". Все, настройки сброшены на заводские.

Так, с платой разобрались. Она очень проста в настройке. Но что дальше? Ведь этим реле нельзя управлять ТЕНами на 9 кВт. Реле рассчитано на ток в 20 А при напряжении 14 В, и на ток в 5 А при напряжении в 220 В. Если включить 9 кВт на 220 В это будет ток в 41А., реле просто взорвется.

Принцип и схема работы твердотопливного котла

Если не брать во внимание традиционные печи на твердом топливе, необходимо констатировать, что разновидностей видов твердотопливных устройств немного. Они подразделяются на агрегаты с ручной либо автоматической загрузкой топлива. Более интересны конструктивные отличия, которые учитывают разные принципы горения сырья. Например, котлы с ручной загрузкой (которая относительно твердого топлива – процесс довольно грязный и трудоемкий) постепенно выделили из своей среды два вида агрегатов, где загрузочный период стал значительно длиннее, а КПД агрегатов существенно возрос. Это – пиролизные котлы, а также котлы длительного горения.

Принцип работы пиролизного котла состоит в том, что в его топочную камеру воздух подается с некоторым, некритичным для стабильности процесса горения, недостатком. В результате углерод, содержащийся в топливе, окисляется кислородом не до обычной двуокиси углерода СО2, а до окиси СО. Последняя является основным компонентом генераторного газа, который, несмотря на свою сравнительно низкую теплотворную способность (по сравнению с природным газом), при горении выделяет достаточно дополнительного тепла.

Агрегаты длительного горения, разработанные литовским инженером Э. Штрупайтисом и производимые торговой маркой Stropuva (Латвия), реализуют принципиально иную последовательность сгорания твердого топлива, чем обычные котлы. Работающие как на дровах, так и на угле, такие устройства отличаются еще большими интервалами между загрузкой, что очень удобно для эксплуатации.

Реализация принципа пиролиза

Как работает твердотопливный котел пиролизного типа? Ввиду токсичности СО (бытовым потребителям он знаком как угарный газ), устройства контроля за процессом горения разрабатываются особенно тщательно. Конструктивно такой агрегат состоит из:

газифицирующей (или верхней) камеры;
нижней топочной камеры;
разделительных колосников;
дымососа;
корпуса с дверцей и контрольно-измерительной панели.

Запуск и работа твердотопливного котла пиролизного типа производятся в следующей последовательности.

Дрова загружаются на колосниковую решетку.
Производится поджиг дров, после чего дверца закрывается.
Открывается заслонка дымососа, за счет разницы давлений в верхнюю камеру начинает поступать воздух.
Выделяющийся при сгорании с недостатком воздуха генераторный газ – тяжелее воздуха, поэтому он опускается в нижнюю топку, где начинает гореть.
Вследствие постоянной циркуляции воздуха процесс горения в нижней и верхней топках стабилизируется. Остается только контролировать устойчивость процесса верхнего дутья и количество топлива в верхней топке, а также периодически удалять золу из нижней топочной камеры.

Преимущества пиролизных котлов:

Используя механический регулятор подачи воздуха, можно увеличивать время между загрузками от 8 часов и более. Диапазон определяется габаритами устройства; наиболее известные агрегаты такого типа, от торговой марки Ziehbart допускают интервалы между загрузками в 18 часов. Это существенно повышает удобство эксплуатации данного вида оборудования.
Существенно снижается количество образуемой золы, поскольку процесс сжигания в данном оборудовании производится практически полностью.
В связи с более полным сгоранием заметно снижаются и выбросы дыма в окружающую среду, что делает пиролизные устройства достаточно экологичными.

Останавливаясь на агрегатах пиролизного исполнения, следует отметить, что для их надежной эксплуатации пригодно сырье только с пониженной влажностью. В противном случае конденсат, откладываясь на внутренних поверхностях, не только нарушит стабильность процесса пиролиза, но и приведет к ускоренному износу металлических деталей оборудования. Наиболее современные конструкции пиролизных котлов все-таки снабжаются электронными, а не механическими регуляторами дутья, в связи с чем потребуется источник электроэнергии (хотя бы генератор).

Принцип и схема

Принципиально схема работы твердотопливного котла состоит из следующих узлов.

Наружный цилиндр, являющийся одновременно и корпусом.
Внутренний цилиндр, размещенный коаксиально первому (зазор между ними определяет количество одновременно нагреваемой воды).
Топка, находящаяся в нижней части внутреннего цилиндра.
Телескопический распределитель, который, при своем периодическом перемещении вниз, инициирует горение очередного слоя топлива.
Система воздухоподводящих и воздухоотводящих труб.
Автомат переключения вида используемого горючих материалов.
Контрольно-регулирующая и измерительная аппаратура.

Последовательность функционирования котла длительного горения заключается в следующем.

В нижнюю часть внутреннего цилиндра закладывается большой объем топлива (зависит от типоразмера оборудования).
Переключателем устанавливается вид топлива (дрова или уголь/торф/пеллеты), после чего открывается заслонка подачи воздуха, и выполняется поджиг.
По мере прогорания очередного слоя воронкообразный распределитель продвигается вниз, осуществляя при этом подачу воздуха, необходимого для устойчивого горения.
Образующиеся дымовые газы удаляются через дымоход.

Преимущества котлов длительного горения:

интервал между загрузками увеличивается до нескольких суток;
постоянство условий горения, следовательно, и стабильная температура теплоносителя;
высокая экономичность работы;
комфортность обслуживания агрегата.

Ориентируясь на применение твердотопливного котла длительного горения, следует учесть, что высотный габарит такого агрегата намного больше, чем у отопительного оборудования традиционного исполнения. Существенно выше также стоимость и требования как к самому агрегату, так и к топливу, на котором предполагается его использование.

Работа твердотопливного котла показана на видео. Это поможет уяснить некоторые нюансы установки и использования данного вида отопительного оборудования. Для легкости выбора можно рассмотреть сравнение эффективности некоторых современных видов твердотопливных котлов.

Механические топки

Механические топки. Трудность снабжения небольших потребителей сортированным топливом определенных видов и месторождений, недостаточная квалификация обслуживающего персонала и большая доля ручного труда при обслуживании требуют полной механизации топочных устройств небольших котлоагрегатов. Трудоемкими и тяжелыми операциями является загрузка топлива на колосниковую решетку, удаление с нее шлака, шуровка слоя. Если в топочном процессе эти операции механизированы, то топка может считаться механической, во всех других случаях она является полумеханической.

Исходя из указанных положений в серийно выпускаемых топочных устройствах к котлоагрегатам малой производительности предусмотрены механизация процессов подачи топлива на решетку и удаление с нее шлака.

Устройство механических топок

На рис. 3-6 показаны механические топки с забрасывателем топлива на горящий слой, оборудованная качающимися колосниками, дан разрез топочного устройства с пневмомеханическим забрасывателем топлива 3, колосниковой решеткой 1, приводом к колосникам, бункером для топлива 4, дверцами топочной камеры, коробом для подачи воздуха в бункер, предназначенный для сбора провала и шлака, шлаковым затвором.

Рис. 3-6. Разрез и общий вид фронта механичсекой топки с ПМЗ и решеткой из поворотных колосников. 1 - поворотные колосники; 2 - свод над топочной дверцей; 3 - забрасыватель топлива ПМЗ; 4 - угольный ящик-бункер; 5 - привод ПМЗ.

Общий вид пневмомеханического забрасывателя ПМЗ показан на рис. 3-7. Топливо, поступающее в бункер с наклонными перегородками для предупреждения зависания, каскадно-лотковый угольный ящик Л, перемещается к плунжерному питателю 6, имеющему высоту 50 мм и максимальную длину хода плунжера 42 мм.

Движение плунжеру передается через редуктор 7 и кулисный механизм с эксцентриком, при помощи которых можно изменять длину хода плунжера в 2,2 раза. Кулиса соединяется с приводным валом плунжера собачкой и рычагом, которые позволяют отключить питатель, не останавливая вращения ротора 7, и проводить тонкую регулировку производительности питателя.

Шатун кулисы связан с эксцентриком, сидящим на промежуточном валу, вращаемом через две пары зубчатых колес от вала ротора 1. Плунжер сталкивает топливо на разгонную плиту 5. Передвигая плиту с помощью маховика, можно изменять дальность заброса топлива на решетку. Высота плиты 150 мм, угол наклона к горизонту 45°.

С разгонной плиты топливо попадает в цилиндрический лоток 2. Ротор с лопастями 1 в лотке вращается с частотой от 600 до 1100 оборотов в минуту. Топливо забрасывается в топочную камеру сверху на слой двумя рядами сплошных лопастей волнообразного профиля; в зависимости от ширины забрасывателя в каждом ряду ставят по две или три лопасти. Ротор имеет диаметр (по краям лопастей) 216 мм, лоток - 232 мм. Топливо забрасывается веером с углом раскрытия в 40°. Со стороны топки к лотку примыкает чугунная фурма из колосников Д под которые подается воздух с давлением в 500 - 800 Па (50 - 80 ты вод. ст.).

Рис. 3-7. Пневмомеханический забрасыватель ПМЗ-ЦКТИ.

Лоток, в котором вращается ротор, имеет в средней части откидную плиту для осмотра и удаления застрявших предметов и кусков, топлива. С боков забрасывателя установлены два сопла 4 сечением 40X40 мм, оси которых пересекаются внутри топки и составляют с осью забрасывателя угол 20,5°. Фурма и сопла служат для подачи воздуха под летящие куски топлива для подхвата мелких частиц и сжигания их в объеме топочной камеры.

Рис. 3-8. Толщина слоя и фракционный состав топлива по длине решетки РПК при подаче рядового угля ПМЗ.

Вал ротора соединен шарнирной муфтой и клиновой ременной передачей с асинхронным, электродвигателем мощностью в 1,1 кВт.

Забрасыватель может обеспечить в зависимости от его ширины в 350, 400 и 600 мм производительность котлоагрегата в 2; 2,2 и 3,3 кг/ч (7, 8, и 12 т/ч) соответственно.

Иногда забрасыватели выполняют со скребковым или пластинчатым питателем вместо плунжерного. Колосниковая решетка с ПМЗ выполняется обычно из поворотных колосников с ручным приводом - РПК.

Колосниковая решетка

Колосники в виде пластин размером 300X189 мм имеют ширину 14, 28 и 42 мм; свободно насаживаются на вал с прямоугольным сечением 40X60 мм, перекрывая скосами соседний ряд колосников. Живое сечение решетки составляет около 5%, а сама решетка исключает провал топлива. Расстояние между осями валов 305 мм, ширина каждой секции может составлять от 900 до 1300 мм, длина решетки - от 1525 до 3660 мм, включая переднюю плиту длиной 495 мм. Ручной привод позволяет поворачивать колосники на 60°. При повороте колосников происходят частичная шуровка слоя топлива и удаление части нижнего слоя шлака. Толщина слоя и фракционное распределение слоя рядового угля по длине неподвижной решетки при пневмомеханическом забрасывателе по опытам Е. В. Нечаева показаны на рис. 3-8.

На рисунке видны уменьшение толщины слоя на расстоянии около 1,5 м от фронтовой стены и сосредоточение более мелких кусков топлива у фронта топки, а более крупных - у задней стены. Несмотря на такое распределение топлива, диапазон изменения α, 0₂ и R0₂ меньше, чем у решетки с ручным забросом топлива, что видно из рис. 3-9 и сопоставления его с рис. 3-2 и 3-3. Имеющие место в топке ПМЗ-РПК колебания состава газов объясняются тем, что при ручном регулировании процесса горения подача топлива изменяется, а поступление воздуха остается постоянным.

Механическая топка с неподвижной колосниковой решеткой и шурующей планкой

Процесс сжигания твердого топлива на неподвижной колосниковой решетке можно механизировать применением так называемой шурующей планки, которая перемещает топливо по колосниковой решетке, производит его шуровку и сталкивает шлак в специальный бункер. Общий вид такого устройства показан на рис. 3-10.

Рис. 3-10. Механическая топка с неподвижной колосниковой решеткой и шурующей планкой для каменных углей и их отходов. 1 - каретка; 2 - штанга; 3 - планка; 4 - электродвигатель с редуктором; 5 - водогрейный котел; 6 - лаз в топку; 7 - колосниковая решетка; 8 - бункер для топлива; 9 - бункер для шлака.

Принцип работы шурующей планки

Шурующая планка 3 приводится в движение специальным устройством, состоящим из рамы - каретки 1 со штангами 2, к которым она прикреплена, и механизма, соединенного с цепью и вращаемого с помощью электродвигателя 4. В крайних положениях рамы установлены концевые выключатели. Штанги могут быть выполнены в виде цепей, труб, швеллеров. Топливо из бункера S, расположенного на фронте топки с шурующей планкой 3 (форма которой показана на рис. 3-11,а), захватывается и подается под горящий слой на решетку; при поступательном и возвратном движении шурующей планки куски топлива перемещаются и перемешиваются по длине решетки (рис. 3-11,б).

Рис. 3-11. Профили (а) и схема работы шурующей планки (б).

Планка осуществляет в течение цикла перемещение топлива, его шуровку и удаление шлака. Планка движется 80 - 85% времени за цикл, совершая его за 8 - 20 мин. Время цикла связано с видом топлива, длиной решетки и тепловой нагрузкой топки. Топливо и его шлак не должны спекаться, и поэтому планку обязательно охлаждают водой. Механические топки с шурующей планкой пока по ряду причин не нашли широкого применения в котельных установках.

Механизм для подачи и перемещения слоя топлива, а также удаления шлака может быть отделенным от колосников и совмещенным с ними, как это показано на рис. 3-12.

Такие топочные устройства называют топками с наклонно переталкивающими решетками или каскадными в зависимости от их конструктивного исполнения.

В некоторых конструкциях топливо подается на колосниковую решетку под слой горящего на ней топлива с помощью шнеков, поршней и других механизмов (рис. 3-12,6 и в).

Механическая топка для сжигания отходов и сланцев

Наибольший интерес представляет механическая топка Ломшакова - Крууль (ЛК), предназначенная для сжигания городских отходов и сланцев.

Общий вид колосниковой решетки приведен на рис. 3-13.

Решетка состоит из трех подвижных рам - тележек с раздельными приводами 2. Рамы могут перемещаться друг относительно друга с числом ходов 2 или 4 в минуту на относительную длину в 0, 60, 110,145, 160 мм. Топливо из бункера 4 подается в предтопочную шахту 5, из которой поступает на направляющую плиту 10 и колосники 1, затем с помощью переталкивающих колосников (рис. 3-13,6) шуруется и передвигается вниз к последнему ряду колосников, где лежит шлак. Колосники решетки имеют ячейки глубиной 50 мм (рис. 3-13,в), заполненные гранитным гравием с размерами кусков 8 - 12 мм, что необходимо для уменьшения провала топлива. С колосников шлак удаляется в бункер 9. Угол наклона решетки к горизонтали 10,5°, длина колосника ≈730 мм, ширина - 200 мм; сопротивление решетки с ячейками, засыпанными гравием, составляет 100 -120 Па (10 - 12 мм вод. ст.).

В решетках такого типа ширина зеркала горения от 1100 до 6500 мм и длина от 3300 до 8800 мм, т. е. для производительности агрегатов от 0,8 до 23 МВт (от 0,7 до 20 Гкал/ч).

В настоящее время топки ЛК не выпускаются.

Топки с цепными подвижными колосниковыми решетками

Механизацией процесса сжигания топлива в слое является применение цепных подвижных колосниковых решеток.

Общий вид цепной колосниковой решетки показан на рис. 3-14.

Решетка состоит из рамы, на которой установлены подшипники двух валов - ведущего 1 и ведомого 7. На ведущем валу закреплены шестерни-звездочки, входящие в зацепление с ведомыми элементами полотна колосниковой решетки, на ведомом валу - гладкие шкивы.

Полотно колосниковой решетки может быть выполнено из стальных пластинчатых цепей (чешуйчатое полотно), к которым прикреплены держатели колосников с помощью «пальцев» со шплинтами. В отверстия держателей заводят пальцы - приливы колосников. Цепи соединены между собой стяжными стержнями с надетыми на них дистанцирующими трубками и роликами.

Вся эта конструкция опирается на раму 2 из балок (рельс), по которым катятся ролики. Попадая на шкив ведомого вала, колосники поворачиваются, в результате чего остатки топлива или шлака выпадают, очищая колосниковое полотно. Далее полотно решетки перемещается к фронту топки. Для разгрузки основной рамы под полотном установлены нижние направляющие балки в виде дополнительной рамы 6.

Рис. 3-12. Слоевые механические топки с наклонно переталкивающими топливо колосниками и с нижней подачей топлива. а: 1 - колосники; 2 - механизмы для перемещения колосников; 3 - бункер для топлива; 4 - шибер, регулирующий толщину слоя топлива; 5 - бункер для шлака; 6 - поршень или плунжер; 7 - дробилка для шлака; б и в: I - поступившее сырое топливо; II - слой с выходящими летучими; ll lll - горящие летучие и кокс; IV - зона догорания топлива и шлака.

Рис. 3-13. Механическая топка с наклонно переталкивающими колосниками Ломшакова - Крууль (ЛК). а - общий вид топки; б - колосники среднего ряда; в - ячейка колосника с заполнением гравием из гранита; 1 - колосники решетки; 2 - привод тележек; 3 - управление тележками; 4 - предтопочный бункер; 5 - предтопочная шахта; 6 - зоны подачи воздуха; 7 - вторичное острое дутье; 8 - шиберы для спуска провала; 9 - бункер для шлака; 10 - направляющая плита.

Рис. 3-14. Топка с беспровальной цепной решеткой. а - продольный разрез; б - вид на фронт.

Масса 1 м 2 полотна решетки составляет 300 - 400 кг и общая масса 1 м 2 активной площади решетки - 1,5 - 2,7 т.

Из бункера 3, расположенного на фронте топки, топливо попадает на колосники решетки 5. Толщина слоя топлива регулируется с помощью секторного затвора 10 и шибера 11. Скорость движения колосниковой решетки может быть изменена приводом 9 с редуктором 12, сидящим на ведущем валу решетки.

В топочном пространстве осуществляется верхнее зажигание топлива под действием излучения сводов, факела и частично соприкосновения с горящим слоем. По мере движения решетки и лежащего на ней неподвижно топлива происходят подсушка топлива, выделение летучих, выгорание образовавшегося кокса и выжигание шлака. Распределение потока воздуха в соответствии с фазами горения топлива под колосниковой решеткой осуществляет короб 4, разделенный на зоны.

Рис. 3-15 Топка с чешуйчатой цепной решеткой обратного хода (продольный разрез и вид на фронт). 1 - ведущий передний вал; 2 - рама решетки; 3 - угольный ящик; 4 - колосниковое полотно; 5- задний вал; 6 - задние неподвижные колосники; 7 - опорные катки; 9 - привод цепной решетки и редуктор; 11 - привод ПМЗ - двигатель, передача и редуктор; 12 - кожух фронта; 14 - шахта для шлака; 15 - ПМЗ; 16 - дополнительная рама (остальные обозначения в тексте к рис. 3-14).

Рис. 3-16. Общий вид механической топки, оборудованной цепной решеткой с ленточным полотном - ЛЦЗ и ПМЗ.

Рис. 3-17. Продольный разрез топки с цепной колосниковой решеткой и предтопком Макарьева для сжигания торфа.

Шлак удаляется с колосниковой решетки при помощи шлакоснимателя 8 и сбрасывается в бункер для сбора шлака. Подобного типа цепные решетки называются беспровальными цепными решетками (БЦР) с соответствующим номером, а иногда с шифром (М), обозначающим модернизацию.В последние годы заводы выпускают цепную решетку с чешуйчатым (ЧЦР) или ленточным (ЛЦР) полотном прямого и чаще обратного хода с пневматическим забросом топлива (ПМЗ). Общий вид компоновки механической топки с ЧЦР обратного хода показан на рис. 3-15. В отличие от топки с ЧЦР прямого хода в ней отсутствует регулятор толщины слоя на решетке и бункер для шлака перенесен на фронт топки. Скорость движения решетки может изменяться в пределах от 2,3 до 16,6 м/ч, живое сечение полотна решетки равно 5%, мощность электродвигателя от 4 до 12 кВт.

Решетка с ленточным полотном ЛЦР отличается от механической топки с чешуйчатым ЧЦР тем, что полотно набирается из пяти типов колосников, часть которых является ведущими. Они представляют собой звено цепи, приводимой в движение звездочкой. Общий вид конструкции механической топки с ЛЦР обратного хода с пневмомеханическим забрасывателем приведен на рис. 3-16. Вид с фронта обеих механических топок одинаков, масса 1 м 2 колосникового полотна решетки ЛЦР составляет около 430 кг; скорость движения от 2,04 до 13,9 м/ч, живое сечение - 5%, мощность электродвигателей решеток от 1,4 до 4,0 кВт и пневмомеханического забрасывателя - 1,1 кВт.

Для сжигания кускового торфа на цепных решетках применяются механические топки с предварительной подготовкой (подсушкой) топлива в предтопках системы Макарьева (рис. 3-17). Подготовка топлива осуществляется на специальных ступенях 1 за счет создания и поддержания очагов горения. Ступени состоят из охлаждаемых балок, обмурованных или защищенных огнеупорной массой. В предтопок для поддержания горения вводится до 15% воздуха, нагретого до температуры 250°С.

Предтопок Макарьева позволяет экономично сжигать кусковой торф с добавкой к нему до 30% по массе фрезерного торфа при влажности топлива до 50%. Цепные решетки с предтопками применяют для сжигания торфа под котлами производительностью до 2,8 кг/с (50 т/ч) или до 35 МВт (30 Гкал/ч) с использованием серийно выпускаемых решеток.

Конструктивное оформление предтопка выполняется либо заводом - изготовителем котельного агрегата, либо проектной организацией, разрабатывающей котельную.

Рис. 3-18. Механические топки с псевдоожиженным (кипящим) слоем топлива в энерготехнологической установке.

Более высокой интенсификации процесса сжигания топлива в слое можно достигнуть, сжигая топливо в полувзвешенном состоянии - в механических топках с псевдоожиженным кипящим слоем. В этих топках для поддержания скорости витания топлива требуется точное соответствие скорости воздуха и газов и размеров частиц топлива. Сложность процесса и трудность обеспечения топок с кипящим слоем топливом с определенным размером частиц привели к тому, что их применяют пока в технологическйх установках (рис. 3-18). Заводская конструкция топочного устройства и котлоагрегата показана на рис. 3-19.

Рис. 3-19. Механические топки с псевдоожиженным (кипятим) слоем топлива и ее компоновка с установкой по рис. 3-18.

Кроме приведенных, имеются многочисленные конструкции механических топок для котлов малой производительности, однако они или проходят проверку, или еще не совершенны.

Для классификации и анализа Е. В. Нечаев и А. Ф. Лубнин (ЦКТИ) предлагают по принципу движения потоков топлива и воздуха различать следующие схемы слоевого процесса:

Отопление частного дома твердотопливным котлом: особенности эксплуатации и схемы подключения и обвязки

Котел на твердом топливе до сих пор не уступает в популярности другим видам отопительного оборудования. Это связано в первую очередь с тем, что еще не везде проложена газовая магистраль, а дрова в Беларуси по-прежнему остаются одним из дешевых видов топлива.

Как правильно установить агрегат и тем самым увеличить его срок службы? Какие есть особенности отопления твердотопливным котлом ? На что нужно обратить внимание при монтаже? Ответы вы найдете в этой статье.

Особенности эксплуатации твердотопливного котла

При отсутствии подведенного к дому трубы с природным газом и дороговизне или невозможности подключения электрического отопления владельцам частных домов остается только вариант отопления твердотопливным котлом. При эксплуатации данного типа оборудования есть несколько нюансов о которых нужно знать каждому хозяину. Рассмотрим основные из них.

Постоянное обслуживание . Такой тип теплогенератора работает от дров, торфобрикета, антрацита или угля — топлива, которое необходимо закладывать вручную. Образовывающая в процессе сгорания зола оседает внутри топки, а продукты сгорания в виде сажи скапливаются на внутренних стенках дымохода. Следить за работой оборудования и очищать топку приходится с частой периодичностью.

Тепловая инерционность . В сравнении с газовым или электрическим агрегатом остановить процесс сжигания топлива в тт котле не представляется возможным. Резкие перепады температуры значительно сокращают срок службы твердотопливного прибора, поэтому тушить топливо (заливать водой) категорически запрещается. Для снижения температуры теплоносителя остается лишь ждать, когда прогорит сырье или закончится кислород в камере, поддерживающий пламя.

Образование конденсата на стенках теплообменника . Возникает такая ситуация, когда температура теплоносителя в обратной трубе снижается до 25-40° С. Образующийся при сгорании пар остывает и превращается в агрессивную жидкость, которая может со временем разрушить стенки теплообменника. Чтобы предотвратить образования конденсата, возле тт котла делают малый контур, который разогревает сперва котел, а потом только подается тепло на систему отопления. Помогает в этом специальный термостатический трехходовой клапан.

Отсутствие автоматики . Классические модели агрегатов не оснащены автоматической системой управления пламенем и в них нет высокоточного регулирования температуры жидкости, как в газовом котле. Зачастую теплоноситель может нагреться до критической отметки в 100° и выше и вызвать закипание теплогенератора, что может стать опасным для всей системы в целом. Обезопасить котельную от таких непредвиденных ситуаций поможет буферная емкость, которая обвязывается с котлом под естественной циркуляцией и не котлу нагреться до температуры выше 100°C.

Следовательно, главные проблемы, которые могут возникнуть при неправильной обвязке:

перегрев теплоносителя и гидроудары,
образование воздушных пробок,
увеличенная частота загрузки топлива,
образование золы и конденсата.

Частично эти проблемы может решить пеллетный котел . Как известно, пеллеты отличаются низким образованием золы и при сгорании такого топлива скапливается меньше сажи. При автоматической подаче пеллет в горелку, возможно регулировать объем загрузки и интенсивность нагрева, и при необходимости практически полностью остановить процесс горения.

Использование тт котла длительного горения со встроенной автоматикой, контролирующей процесс сжигания сырья, также позволит реже подходить к агрегату для дозаправки и увеличить период отопления дома.

Схемы обвязки тт котла

Чтобы избежать преждевременных поломок, нерационального использования сырья и быстрого остывания помещений, необходимо грамотно продумать схему подключения тт котла с другими элементами обвязки.

К основным элементам, которые должны быть установлены в котельной вместе теплогенератором, можно отнести:

группу безопасности ,
буферную емкость ,
циркуляционный насос ,
расширительный бак ,
смесительный узел или трехходовой клапан .

Схема №1

Простейшая схема подключения котла на твердом топливе в закрытой системе отопления выглядит следующим образом:

Схема твердотопливного котла отопления

Твердотопливные котлы отопления работают на различных видах твердого топлива: древесине, угле, торфе. Как и другие котлы отопления. Выпускаются одноконтурные котлы (только для отопления) и двухконтурные (для отопления и водопровода) твердотопливные котлы. Теплоносителями таких котлов обычно служит вода. Водяной контур котла оборудуется техническим сливом теплоносителя из системы на время ремонта или разморозки системы.

Вывод канализационных стоков из дома, лучше сделать через септик. Септик это специальная ёмкость фильтрующая любые канализационные стоки дома и участка. Уровень очистки зависит от производителя септика, например, септики топас очищают стоковые воды на 98%. Очищенная вода поливов или других технических нужд.

Схема устройства твердотопливного котла отопления

На рисунке показаны все составные части твердотопливного котла отопления.

Составные части твердотопливного котла отопления

Топка с дверцей для загрузки топлива;
Водяная рубашка с системой циркуляции воды;
Система удаления дыма (дымоход);
Заслонка дымохода;
Система контроля и регулирования температуры;
Зольник для накопления углей от отработанного топлива;
Шторка для подачи первичного воздуха (розжиг);
Дверца зольника;
Колосник - полочка для удержания топлива.

Топка

Топка, это камера сгорания топлива и одновременно теплообменник. В топку входят :портал для подачи топлива, зону вывода летучих продуктов сгорания топлива, решетка колосниковая, емкости для сбора золы и отверстия для подачи воздуха.

В топке в процессе горения топлива нагреваются ее стенки, и разогревается вода, находящаяся вокруг топки в «водяной рубашке» котла.

Примечание: Для пиролизного (газогенераторного) котла предусмотрен дополнительный отсек топки для горения древесного газа.

Водяная рубашка

В твердотопливном котле в топке устроены двойные стенки, между которыми находится теплоноситель. Это водяная рубашка. В процессе прогорания топлива в топке, теплоноситель в водяной рубашке нагревается, из-за чего образуются конвекционные (тепловые) потоки, поднимающие горячий теплоноситель в верхнюю часть рубашки. Из водяной рубашки, горячий теплоноситель поступает в теплопровод. Пройдя по системе отопления и отдав тепло дому, остывший теплоноситель возвращается в водяную рубашку, через нижний патрубок. Чтобы ускорить циркуляцию воды в системе применяют специальные циркуляционные насосы.

Система отведения дыма

В результате горения твердого топлива в котле образуется большое количество дыма. Обязательным элементом твердотопливного котла является система дымоудаления. Отвод дыма производится теплоизолированными трубами, идущими от котла на улицу. Некоторые котлы оснащаются блоками принудительной вентиляции.

Система контроля и регулирования температуры

Любое горение не возможно без подачи воздуха. Причем интенсивность горения зависит от интенсивности подачи воздуха в топку. Регулирование подачи воздуха (кислорода) в топку осуществляется при помощи механических заслонок и шиберов.

В систему отопления с твердотлпливным котлом, обязательно ставиться клапан безопасности, обеспечивающий отвод избыточного тепла из системы.

Читайте также: