Среди множества отопительных установок, использующих для генерации тепла различные виды твердого топлива, особое место занимают твердотопливные котлы на пеллетах. Последние представляют собой гранулы цилиндрической формы, изготавливаемые методом прессования отходов древесины, торфа, соломы, шелухи подсолнечника и прочих отходов сельскохозяйственного производства. Теплотворная способность данного биотоплива в полтора раза выше, чем у сухих дров, поэтому пеллеты широко используются для производства тепла на Западе и становятся все более популярными в нашей стране.
Конструкция и принцип работы пеллетного котла
Прежде чем определить плюсы и минусы обогрева зданий с применением древесных гранул, стоит разобраться в устройстве и принципе действия агрегатов, которые их сжигают. Современный твердотопливный отопительный котел на пеллетах – это высокотехнологичная автоматизированная установка, показывающая самую эффективную работу среди всех агрегатов других типов, его КПД составляет до 92% (по информации заводов – изготовителей). Продолжительность горения без вмешательства человека определяется двумя факторами:
• запасом гранул в бункере, из которого они подаются в топку;
• периодичностью очистки внутренних элементов агрегата от золы и пепла.
На рисунке изображен твердотопливный котел на пеллетах с горелочным устройством факельного типа.
Агрегат состоит из камеры сгорания и жаротрубного теплообменника, заключенных в водяную рубашку. «Сердцем» теплогенератора является пеллетная факельная горелка с принудительным нагнетанием воздуха. Продукты горения, выходя из топки, делают 3 хода по жаровым трубам и отдают свою теплоту водяной рубашке. После этого они попадают в дымоход и выбрасываются наружу, в котлах большой мощности для этой цели задействован второй вентилятор – дымосос. В некоторых моделях для дополнительного отбора тепла у дымовых газов на выходе из агрегата устанавливается дополнительный теплообменник – экономайзер. Благодаря ему КПД повышается на 3—5%.
По количеству ходов, совершаемых дымовыми газами в жаровых трубах, все твердотопливные котлы длительного горения подразделяются на одно-, двух – и трехходовые. В первых продукты сгорания сразу из топки попадают в газоходы теплообменника, не меняя направления движения. В остальных агрегатах они делают перед выбросом 2 или 3 хода, самыми эффективными считаются трехходовые теплогенераторы, поскольку они отбирают теплоту у дымовых газов по максимуму.
Горелочные устройства
Горелки, которыми оборудуются пеллетные котлы отопления, бывают двух типов: факельные и ретортные, последние еще называют устройствами объемного горения. Двухходовой агрегат с ретортной горелкой в действии представлен на рисунке:
Горелка выполнена в виде чаши с прорезями по бокам, в них сквозь воздушный канал вентилятор нагнетает воздух для горения. Топливные гранулы подаются в нижнюю часть «чаши» шнековым конвейером, а в него пеллеты попадают из бункера способом свободного падения через дозирующее устройство. Все устройства, задействованные в процессе сжигания топлива, управляются контроллером отопителя. Принцип работы ретортной горелки изображен на схеме:
Горелка факельного типа функционирует несколько иначе, шнековый конвейер в ней подает гранулы на специальную площадку, где сквозь них вентилятор продувает воздух. В процессе работы возникает мощный устойчивый факел, направленный горизонтально, ка к показано на схеме:
Оба горелочных устройства функционируют одинаково надежно и хорошо прогревают водяную рубашку теплогенератора. Небольшое предпочтение отдается факельной горелке, поскольку известны случаи, когда из-за низкого качества пеллет чаша реторты засорялась, пламя становилось неустойчивым, а то и вовсе угасало.
Для организации непрерывной подачи топлива в отопительных установках небольшой мощности применяется навесной или приставной бункер для пеллетного котла. Его вместительности хватает от 1 суток до нескольких дней, учитывая, что для выделения 10 кВт тепловой энергии каждый час надо сжигать 2 кг гранул. Другими словами, для обогрева 100 м2 площади среднестатистического здания используется 2 кг топлива в час, в сутки это выйдет 48 кг.
При насыпной плотности пеллет 650 кг/м3 объемный расход топлива в сутки составит 0.07 м3. Для теплогенераторов средней и большой мощности организовывается подача гранул из отдельно стоящего бункера или емкости конической формы, подвешиваемой к стене. В этом случае возникает необходимость в еще одном шнековом конвейере для перемещения биотоплива от бункера к горелке, длина шнека может достигать 10 м.
Производители теплогенерирующего оборудования в частный дом или производственное здание рекомендуют выполнять очистку зольника, пространства топки и дымогарных труб в среднем 1 раз в неделю. Некоторые из них предлагают поставку агрегата со специальным комплектом инструментов для чистки. В него входят различные щетки или даже портативный мощный пылесос, он отлично справляется с удалением золы из дымогарных труб трехходовых отопительных установок.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что при наличии достаточно большого бункера для хранения гранул и шнекового конвейера для их транспортировки непрерывная длительность горения пеллетного агрегата составляет 7 дней, по их истечении нужна остановка для обслуживания и чистки.
