Конструкция и принцип работы пеллетного котла

В последнее время все большую популярность у потребителей отопительной техники набирают пеллетные котлы, которые являются отличной альтернативой газовым котлам. По сути, «пеллетник» – это разновидность твердотопливного котла, просто рассчитанная на сжигание определенного вида топлива (пеллеты). Главное их достоинство состоит в возможности полной автоматизации рабочего процесса, то есть, минимизируется участие человека в работе отопительного котла. Именно способность пеллетного котла функционировать в автономном режиме при минимальном вмешательстве владельца и стала главным критерием роста их популярности. Пеллеты

Пеллеты или древесные гранулы – это топливо, образующееся из отходов деревообрабатывающей промышленности (стружка, щепки, кора). Они изготавливаются на специальных установках, в которых происходит нагрев сырьевой массы под сильным давлением, что провоцирует образование лигнина, которые связывает мельчайшие частицы в плотные, гладкие гранулы. Пеллеты были изобретены и запатентованы в начале 70-х годов XX века в США владельцем деревообрабатывающего предприятия Рудольфом Гуннерманом. Он же впоследствии и изобрел и способ сжигания данного вида топлива. Пеллеты – это натуральное, безопасное, экологически нейтральное топливо, полученное без применения химических веществ. Гранулы представляют собой прессованные цилиндры диаметром до 25 мм, наиболее распространены пеллеты диаметром 6…8 мм. В отличие от дров, у пеллет пониженная влажность и большая теплотворная способность (до 18 МДж/кг), вследствие чего, при горении выделяется большее количество тепла и минимальное количество углекислого газа.

Пеллетный котел состоит из основных трех узлов:

1. топка (камера сгорания) – где происходит сгорание топлива;
2. конвективная часть – где расположен теплообменник;
3. зольник – куда поступают отходы горения.

В дополнение к вышеперечисленным узлам конструкции пеллетного котла добавляются еще компоненты, необходимые для обеспечения автоматизированной работы:

• топливный бункер – емкость для пеллет определенного объема, откуда они поступают в камеру сгорания;
• шнек – служит для порционной подачи пеллет на горелку;
• контроллер (блок управления) — обеспечивает контроль и регулирование работы котла в автоматическом режиме.

Самый важный элемент пеллетного котла – это горелка, в которой непосредственно происходит подача топлива и процесс горения. Пеллетные горелки бывают двух основных типов: факельные и ретортные. Основные отличия данных типов заключается в способах подачи топлива и воздуха в зону горения. Мощность горелок может варьироваться от 10 до 750 кВт. Достоинство пеллетных горелок состоит в их оснащении современной автоматикой, которая позволяет очень точно отрегулировать количество подаваемого воздуха и гранул для обеспечения максимально полного сгорания топлива. За счет этого КПД пеллетных котлов достигает 92%, что сравнимо с газовыми. В конструкцию пеллетных горелок иностранного производства обязательно входит вентилятор для принудительной подачи воздуха в зону горения.

Дымовые газы из камеры сгорания попадают в теплообменник, который предназначен для передачи тепловой энергии от горячих газов теплоносителю системы отопления – воде или антифризу. Конструктивно теплообменники бывают различных видов: горизонтальные или вертикальные, плоские или трубчатые, с разным количеством ходов и поворотов. Также в последнее время в конструкцию теплообменников включают и турбулизаторы (завихрители дымовых газов) для улучшения теплообмена. Наиболее эффективными считаются вертикальные двухходовые или трехходовые теплообменники с турбулизаторами. При их использовании, температура дымовых газов с 800-900°С в камере сгорания на выходе из котла снижается до 110-120°С. Таким образом, почти вся энергия уходит на нагрев воды в системе, а не уходит в атмосферу.

В пеллетных котлах предусмотрены зольные контейнеры (зольники) для сбора золы. В более дешевых моделях котлов золу приходится удалять вручную. При наполнении зольного контейнера котел необходимо остановить, вынуть зольный контейнер, опорожнить его и поставить обратно в котёл. Периодичность данной операции напрямую зависит от качества топлива – при сжигании «белых пеллет» (премиум сорта) зольник надо чистить каждые 5-7 дней. В более дорогих, автоматизированных, пеллетных котлах предусмотрена возможность автоматического золоудаления – зола с помощью шнекового транспортёра отводится в наружный зольный контейнер большого объёма. Привод транспортера работает от контроллера котла, либо от собственной автоматики с возможностью регулировки по времени.

Немаловажной частью конструкции пеллетного котла является топливный бункер, в котором хранятся гранулы и откуда они с помощью шнека с электроприводом автоматически поступают в горелку. Топливные бункеры могут иметь различную вместимость: от нескольких десятков килограмм для небольшого коттеджа до десятков тонн для промышленных предприятий. Они могут быть встроенными или отдельностоящими. В среднем одной загрузки бункера хватает на 3-7 суток бесперебойной работы котла (в зависимости от размера бункера, правильности подбора и монтажа системы отопления, размеров отапливаемых помещений, степени утепленности и теплопотерь здания).

Работа пеллетного котла в автоматическом режиме обеспечивается контроллером, на экране которого выводится вся информация о текущем состоянии котла и основных параметрах. Контроллер регулирует розжиг горелки, тушение, подачу топлива и воздуха, остановку котла по мере достижения заданной температуры. На блоке управления владелец может задать необходимую температуру в помещении или режим работы котла.

Принцип работы и преимущества твердотопливных котлов на пеллетах

Для частного сектора, домов загородной постройки особую роль играет система автономного отопления. Для той категории граждан, которая пользуются газовыми котлами, особых вопросов не возникает. Сложнее обстоит дела у той категории населения, которая вынуждена использовать для домашнего отопления нагревательные приборы на твердом топливе. Для твердотопливных котлов традиционно в качестве основного топливного ресурса используются дрова или уголь. Однако в последнее время набирает популярности такой вид органического топлива, как пеллеты. Твердотопливные котлы на пеллетах, выпускаемые сегодня – это мощные, экономичные и удобные в эксплуатации нагревательные приборы.

Благодаря своей производительности такой вид отопительного оборудования в состоянии составить реальную конкуренцию газовому отоплению. Для центральных и северных регионов страны, богатых на лесные ресурсы, производство пеллет является одной из статей дохода деревообрабатывающих предприятий. Поэтому если у вас есть реальная возможность получить постоянный доступ к этому виду твердого топлива, делайте ставку на пеллетные котлы. Вы не прогадаете!

Немного информации о пеллетах. Что это такое?

Пеллеты представляют собой гранулы цилиндрической формы размером 5-7 см, сделанные из древесных отходов. Диаметр такой гранулы немногим больше 6-8 мм. На размеры гранул влияет качество используемого сырья и способ производства.

Под давлением, древесное сырье спрессовывается, за счет чего достигается высокая плотность вещества. Гранулы в отличие от дерева, тонут в воде. В процессе изготовления достигается необходимая влажность состава, не более 10%. Такие жесткие параметры к готовому изделию вызваны желанием добиться максимального результата в процессе горения. Котлы длительного горения, агрегаты пиролизного типа с большой охотой используют пеллеты в качестве основного вида топлива.

Важно! Выбирая для себя нагревательный котел, оцените предварительно, от какого поставщика вы будете получать топливо. Пеллеты от разных производителей отличаются не только размерами, но и разнятся по составу сырья. В противном случае котел будет работать нестабильно, выдавая каждый раз различные технологические параметры.

*
На мебельных фабриках и деревообрабатывающих предприятиях такие отходы возникают ежедневно, причем в огромных количествах. За рубежом этому уже давно нашли применения, используя древесные отходы производства в качестве топливного сырья. Как правило, для изготовления этого топлива используются в основном отходы производства на основе хвойных пород древесины. Себестоимость такой продукции не высока. Сырье для производства всегда имеется в достаточных количествах.

Реже для изготовления берутся отходы мебельного производства, где чаще применяются дорогие сорта древесины. Такие пеллеты лучше и дольше горят. Единственный минус, который очевиден в данном случае, высокая цена такого топлива.

Сегодня на изготовления топливных гранул активно идут отходы от основной продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности. Шелуха от семечек подсолнуха, остатки початков кукурузы являются прекрасным сырьем для горения.

Основное преимущество, которым обладают пеллеты – полноценное сгорание в топке котельного оборудования. Этот вид топлива отличается большой теплотворной способностью, которая по сравнению сходна с горением угля. Если есть возможность использовать постоянно пеллеты, почему бы не воспользоваться этим. Чему отдать предпочтение пеллетному агрегату или твердотопливному котлу в классическом исполнении, выбирайте первый вариант.

На заметку: по мнению специалистов теплотехников, пеллетный котел отличается большей экономичностью. КПД такого агрегата в 1,5-2 раза выше любого другого котельного оборудования, работающего на твердом топливе.

Принцип работы пеллетного котла

Чем отличается нагревательный прибор, работающий на пеллетах и каковы его основные конструктивные особенности, разберемся подробнее.

На первый взгляд такой вид оборудования может показаться простым и неприхотливым в работе. Однако так только кажется. Современный твердотопливный котел на пеллетах — это высокотехнологичное изделие, оснащенное всем сопутствующим данной техники оборудованием, приспособлениями и механизмами. Следует сразу сказать, ключевым фактором для последующей оценки отопительного аппарата является вместимость топливного бункера. Чем больше бункер, тем дольше будет работать нагревательный прибор без участия человека.

Весь процесс работы котла на пеллетах можно разделить условно на следующие этапы:

• этап первый, подача топлива;
• этап второй, процесс горения;
• процесс передачи тепловой энергии.

Сам отопительный котел работает следующим образом. Топливо, находящееся в бункере подается в камеру сгорания автоматически, за счет шнековой передачи, т.е. порционно. По мере сгорания в топку постоянно подается новые гранулы, за счет чего постоянно поддерживается процесс горения. Поступающие в топку пеллеты полностью выгорают, что сводит к минимуму образования золы и сажи.

В дальнейшем конструкция котельного оборудования данного вида разниться от традиционных представлениях о принципе работы твердотопливных агрегатов. Процесс горения в основном происходит не в самой камере горения, а на горелке, которая имеет определенную форму и конструкцию. Как только на горелку перестает поступать топливо, процесс горения автоматически прекращается. Т.е. если заранее рассчитать необходимый для обогрева помещения объем топлива, можно добиться практически полной автономности всего процесса.

На заметку: горелки в пеллетных котлах бывают двух видов: реторные (объемное горение) и факельные.

*
Горелки в твердотопливном котле на пеллетах, являются основным действующим механизмом. Подаваемый под большим давлением, за счет работы нагнетателя и наличия форсунок, воздух способствует высокой интенсивности горения топлива. Во время работы котла температура нагрева достигает 450 0 С.

Реторная горелка — это приспособление в форме чаши, в которой имеются с боков продольные отверстия (форсунки). Через эти отверстия поступает воздух, от которого зависит интенсивность горения. В зависимости от конструкции агрегата, пеллеты в чашу поступают сверху или выталкиваются за счет работы шнека снизу. В данном случае происходит объемное горение. За всем процессом, учитывая качество работы горелки, следит контроллер, специальный прибор, ведущий учет поступления топлива в горелку.

Факельные горелки работают иначе. Здесь пеллеты поступают на специальную площадку, где происходит их обдув воздухом, в результате которого возникает мощный и устойчивый факел. Пламя в данном случае направлено в горизонтальной плоскости. Тот объем воздуха, которые поступает за счет работы вентилятора, достаточен для полного сжигания топливных гранул. И первый и второй типа горелок хорошо справляются с задачей подогрева водяной рубашки котла.

Процессы, протекающие в автоматическом режиме. Основные преимущества пеллетных котлов

Сравнивая твердотопливные агрегаты, работающие на пеллетах с обычными котлами, особое внимание привлекает наличие автоматизированных процессов, с помощью которых не только улучшается производительность котельного оборудования. Пеллетные котлы можно считать практически автономными отопительными устройствами. Заводские модели обладают следующими преимуществами:

• точно рассчитанная дозировка топлива для подачи в топку котла;
• автоматический цикл розжига и тушения горелки;
• техническая возможность осуществлять регулировку интенсивности горения;
• технологический контроль над степенью нагрева теплообменника;
• контроль над давлением внутри котельного оборудования;
• автоматизированный контроль над состоянием тяги.

Все перечисленные процессы соответствуют требованиям, которые относятся практически ко всем нагревательным приборам, используемых для домашних систем отопления. Новейшие заводские изделия отличаются не только высокой производительностью и КПД (92%), но и высоким уровнем безопасности. Можно долго перечислять преимуществам данной техники. Единственный минус у всего этого — высокая цена оборудования, если сравнивать с котлами классического типа.

Твердотопливный котел вместе с пеллетной горелкой можно сделать своими руками, приложив немного усилий, модернизируя имеющийся дома нагревательный прибор. Переделка твердотопливных котлов под пеллеты не займет много времени. Достаточно внести изменения в камеру сгорания агрегата и приобрести специальную горелку. Переоборудование займет определенное время, обойдется в определенную сумму, однако в конечном итоге можно будет рассчитывать на хорошие показатели работы отопительного прибора в новом амплуа.

Заключение

В итоге, оценив все преимущества и технические возможности котельного оборудования, работающего на пеллетах, можно сделать вполне определенный вывод. Данная техника – сегодня актуальна и может успешно конкурировать с газовыми агрегатами. Для жителей районов, где отсутствует централизованная система газоснабжения, пеллетные котлы в состоянии решить все бытовые потребности обитателей дома. Большая мощность, высокая производительность и главное – возможность длительной работы без участия человека, делают такое оборудование очень востребованными.

Имея на руках расчет расхода топлива можно добиться длительной работы отопительной системы без вашего участия. Для обогрева жилой площади в 100 кв. метров (при высоте потолков в 2,8-3 м) достаточно 100 кВт тепловой энергии что соответствует сжиганию 25-30 кг. пеллет. Следовательно, в месяц потребуется немногим менее тонны этого топлива. Конечно по стоимости такое топливо раз в 5-7 дороже природного газа, однако, при его отсутствии, пеллеты лучшая альтернатива углю и обычным дровам. Какой котел выбрать для установки в собственном доме, решать вам.

Если вы хотите иметь дома чистоту, тепло и уют. Вдобавок ко всему, вам хочется иметь больше свободного времени, твердотопливные котлы, работающие на топливных гранулах, станут прекрасной находкой. Вам не придется становиться кочегаром, вам не надо бегать по ночам и смотреть, что бы котел не потух. С таким оборудованием ваш загородный дом или дача станут намного комфортнее и уютнее.