Процессы в топке

Что бы осознать, какая конструкция котла лучше,
следует знать, хотя бы, примерно предназначение тех либо других частей котла.
И начнем мы с особенностей сжигания древесной породы, в том числе и пеллет.

Древесное горючее может быть размельченным либо в виде дров горбыля обрезков,
размельченным до пыли, опилок, стружек либо щепы, сухим либо очень мокроватым, переработанным в пеллеты
либо брикеты. И в каждом случае будут свои особенности горения, иногда очень значимые. Попытаемся
разобраться в этом. Отметим что от породы древесной породы, если она не гнилостная и схожей влажности,
теплота сгорания не зависит. Но из опыта эксплуатации, к примеру российской печи, многие знают,
что дубовое полено пылает подольше, и тепла дает больше, чем скажем, осиновое. По сути
это не так, такое воспоминание создается из-за различия в плотности и влажности, так дубовое
полено, обычно, суше и тяжелее чем осиновое того же размера. Сухая древесная порода, к примеру
пеллеты, пылает длинноватым ярко-оранжевым пламенем, мокроватая древесная порода пылает наименее броским пламенем
голубоватого колера. При нагреве дерева в топке происходит активное выделение так именуемых
летучих, горючих товаров теплового разложения дерева и водяного пара. Состав этих товаров
изменяется зависимо от температуры и исходной влажности эталона и содержит кислоты,
смолы, оксибензолы, водород, угарный газ и т.д. Сложные по строению высокомолекулярные
соединения (кислоты смолы) с ростом температуры (800 °С и выше) распадаются
на более обыкновенные соединения. При высочайшей температуре в присутствии водяного пара
возрастает содержание угарного газа и водорода (что наблюдается при сжигании
высоковлажного горючего). Выделяющиеся газы оплетают частичку горючего
и воспламеняются, разогревая частичку еще посильнее. Нагрев вызывает рост
скорости выхода летучих, они уносятся в место топки, где догорают
факелом при подаче вторичного дутья. Выход летучих по массе горючего добивается у
древесной породы 85%. Только 15% это древесный уголь, сгорающий без пламени после
окончания выхода летучих. Но на уголь приходится 30% тепловыделения
древесного горючего. Наивысшая температура при всем этом развивается в области
горения древесного угля, в факеле температура приметно ниже.

Это короткое и неполное описание процессов происходящих
при горении указывает как сложные, и многостадийные процессы
происходят в топке котла. При этом особенности этого процесса зависят от многих причин.

Котструкция топки котла на отходах древесной породы либо пеллетах

Большущее значение имеет конструкция топки.
В топке происходит не только лишь сгорание горючего, да и термообмен.
Скорость хим реакции горения кроме многих других причин очень
находится в зависимости от температуры. Ниже 600 °С реакция фактически останавливается
с ростом температуры скорость вырастает экспоненциально. Другими словами если,
к примеру, при увеличении температуры с 600 до 700 скорость вырастет в 3 раза,
то при росте с 800 до 900 скорость вырастет в 30 раз. Фактически при 900 °С
скорость горения добивается мало нужной величины для действенного сжигания.
При таковой температуре скорость сгорания горючего уже находится в зависимости от подачи воздуха и
горючего, а не от скорости протекания хим реакций. Но значимая часть массы
дерева сгорает в факеле и, если факел попадает из топки в теплообменную часть до
окончания процесса горения, из-за остывания, реакции прекращаются и, в дымовых
газах остаются недогоревшие составляющие горючего. Оседая эти составляющие,
загрязняют сажей либо смолистыми отложениями поверхности котла, при всем этом
понижается КПД котла, как из-за утрат тепла, так и из-за неполного
сгорания горючего. Потому очень принципиально в котле на древесном горючем иметь
топку значимого объема и с высочайшей температурой.

Температура в топке находится в зависимости от скорости тепловыделения и скорости теплопоглощения.
Тепло выделяется при горении горючего и если б тепло не поглощалось,
то температура в топке поднялась бы до на теоретическом уровне вероятной для данного горючего,
определяемой жаропроизводительностью. Поглощается тепло в главном стенами топки
и передается им инфракрасным излучением от раскаленного горючего и светящегося факела.
Жаропроизводительность пеллет и в целом сухой древесной породы около 2000 °С, потому
часть тепла можно отбирать в топке без вреда для эффективности горения.

Совершенно другая картина при горении мокроватого горючего.
На туже мощность котла горючего нужно спалить в два раза больше чем сухого,
горючее зажигается не сходу, только после высыхания. Потому размеры
топки должны быть больше. Если не произвести теплоизоляцию стен топки
огнеупорным материалом, то температура опустится ниже нужной и горение
закончится совсем.

Основная же часть тепла от дымовых газов передается
теплоносителю в конвективной части котла, где жаркие газы омывают
теплообменные поверхности. Таким макаром, твердотопливный котел на древесных
отходах либо пеллетах должен владеть теплоизолированной в подабающей степени топкой
огромного объема, обмысленной системой подачи вторичного воздуха для дожигания
летучих компонент.

Устройство конвективной части котла

Как уже говорилось, основную часть тепла теплоноситель
в твердотопливном котле на древесной биомассе получает в конвективной
части, конструкцией и эффективностью которой определяется в большой
степени КПД всего котла. Интенсивности термообмена при конвекции
находится в зависимости от разности температур и скорости омывания поверхности
газом. Сечение газоходов подбирают таким макаром , чтоб
средняя скорость была 5-10 м/с. С ростом скорости вырастает сопротивление
газового тракта котла и возрастает износ поверхностей от
истирания увлекаемыми потоком частицами золы. Повышение
сопротивления котла приводит к необходимости внедрения более
высочайшей дымовой трубы либо более массивного вентилятора и дымососа.

2-ой метод увеличения интенсивности термообмена &#8212 повышение
разности температур. Температура теплоносителя меняется не достаточно, потому разность температур
находится в зависимости от температуры дымовых газов. Большая интенсивность наблюдается в месте входа
газов из топки в конвективную часть &#8212 температура газов максимальна,
объем максимален. Означает есть большая скорость газов и разность температур &#8212 термообмен
происходит с наибольшей интенсивностью. По мере движения газы охлаждаются, вследствие
чего миниатюризируется объем газов, и их скорость падает разность, температур миниатюризируется,
интенсивность термообмена очень падает. Потому чтоб охладить газы с 400 °С до 200 нужна
такая же площадь термообмена как для остывания с 900 до 400. Чтоб получить КПД
90% и поболее на пеллетах либо другом горючем нужно охладить дымовые газы до 160 °С
В тоже время чтоб охладить газы с 300 до 160 °С
Необходимо прирастить конвективную часть в 1,5 раза. Таким макаром котел с температурой уходящих
в трубу газов в 300°С (КПД 80%) имеет в 1,5 раза наименьшую площадь поверхностей
конвективного термообмена по сопоставлению с котлом при КПД 90%, это понятным образом
отражается на размерах, материалоемкости и стоимости установки.

На интенсивность термообмена в котле оказывает существенное
воздействие загрязнение теплопередающих частей. Загрязнения бывают наружные и внутренние.
О внутренних загрязнениях более тщательно изложено в статье о качестве теплоносителя.
При сгорании природного газа сажа либо зола не появляется совсем, это свойство горючего,
загрязнение снутри котла отсутствует. Мазут и сжиженный газ при неоптимальном режиме
горения дают легкоудаляемый сажевый налет, зола отсутствует. Древесная порода при сжигании
загрязняет поверхности котла золой, сажей, смолами и т.д. При этом интенсивность и состав
этих загрязнений зависит сначала от полноты сгорания горючего в топке.

При низкой температуре в зоне горения происходит насыщенное отложение
трудноудалимых смолистых отложений, при малом объеме топки либо нерациональном подводе
воздуха либо излишке горючего происходит отложение сажи. Толщина отложений в котле может
достигать 10 мм и поболее. При таковой загрязненности, ни о какой экономичности
работы котла речи не идет. Смолистые отложения и значимые отложения сажи при
обычной эксплуатации (с температурой оборотной воды выше точки росы) признак наличия
недочетов в конструкции котла, или полной его непригодности для сжигания древесной породы.
Но даже в самых наилучших котлах происходит малозначительное скопление загрязнений при работе
на биомассе, потому котел обязан иметь легкий доступ для очистки. Только так можно
достигнуть высочайшего КПД в процессе долговременной эксплуатации, а не только лишь в 1-ые деньки после запуска.

Таковы в самых общих чертах главные отличия
твердотопливного котла работающего на отходах древесной породы либо древесных гранулках.

Выводы

Газовые, жидкотопливные и угольные котлы
существенно проще по устройству. Так топка не просит термоизоляции
в силу высочайшей жаропроизводительности горючего, более того значимая
часть тепла передается излучением еще в топке, означает конвективная часть
котла выходит наименьшего размера. Потому такие котлы существенно
меньше и дешевле твердотопливных.

Основная причина высочайшей цены котлов &#8212 это то, что
большая их часть делается за рубежом. Наша компания разработала и выпускает в Рф
пеллетные котлы по очень симпатичной стоимости,не уступая по качеству ввезенным аналогам.

Существует сильно много разных моделей твердотопливных
котлов, у каких есть возможность работы на дровах либо пеллетах, но очень
нередко это вначале угольные котлы (КЧМ к примеру) малопригодные для сжигания
длиннопламенного горючего. Топка не имеет термоизоляции, размеры её недостаточны
для полного сгорания огромного количества летучих компонент, конвективные поверхности
имеют недостаточную площадь для остывания возросшего объема газов. В итоге
сухое горючее а именно пеллеты сгорает не на сто процентов, поверхности термообмена
стремительно загрязняются, кпд резко понижается. Если горючее мокрое, к примеру горбыль
либо дрова, то такое горючее пылает очень плохо, медлительно и котел чуть развивает
50-60 % номинальной мощности, а недочет площади конвективных поверхностей
приводит к понижению КПД до 60-70%.