Твердое топливо - промышленные материалы. Недостатки и достоинства твердотопливных котлов. Устройство одноконтурных котлов.

Для организации бытовой системы отопления твердотопливные котлы являются наиболее экономичным вариантом. Но, несмотря на всё богатство выбора доступного на рынке оборудования и довольно широкий ценовой и функциональный диапазон, далеко не каждому потребителю под силу купить агрегат, оптимально удовлетворяющий его нужды. С другой стороны, котёл, работающий на твёрдом топливе, вполне реально изготовить своими руками. И сохранить при этом значительные средства, которые пришлось бы заплатить за заводское оборудование. Всё, что нужно для этого – знания устройства и принципа работы этой категории отопительных установок, а также навыки работы с различным инструментом и материалами, в частности, металлом.

Перейдем теперь к изучению отдельно двух фаз образования угля. Затем производится аэробная ферментация. Другие организмы и животные, в свою очередь, добавляются к разлагающейся массе. В этой массе преобладают лигнины, смолы и жирные кислоты. Здесь мы можем различать две фазы.

Растительная масса находится в контакте с кислородом. Реакции окисления или гидролиза. Бактерии действуют. Молекулярные структуры разрушаются, чтобы, таким образом, принимать кислород. Возникают реакции гидролиза и восстановления. Это происходит в растительном веществе, на котором были депонированы некоторые элементы, выталкиваемые геологическими агентами. Это приводит к постепенному захоронению растительной массы. Наступит время, когда захоронение будет таким, что живые организмы перестанут действовать.

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Классификация твердого топлива

В настоящее время имеется определенная масса гуминовых веществ и 90% воды. Именно в этот момент вступают в силу геологические факторы. Лигниты представляют собой незрелые угли с процентным содержанием торфа и битуминозных. Липтобиолиты: образованы главным образом, а иногда и исключительной природными восками.

Гуминовые лигниты: гуминовые соединения менее модифицированы, чем уголь.
Сапропеллиты: карбонизация жира и альбуминов животных и нижних растений.
Пардо: ужасные угли или ксилоиды с влажностью до 60%.
Это почти лес.
Негрос.
Они тяжелые.

Это угли, которые имеют следующую степень карбонизации до лигнитов.

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

уголь;
торфяные брикеты;
пеллеты;
дрова;
опилки и другие горючие отходы производства.

Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото

Торфяные брикеты Дрова для твердотопливного котла Древесный уголь для твердотопливных отопительных котлов

Древесные топливные брикеты для котлов на твёрдом топливе Евродрова (топливные брикеты для пикника) Древесные опилки для котлов отопления

Уголь - это уголь, который имеет больший интерес, чем предыдущие, потому что он может дать нам больше энергии, чем предыдущие. Они образовались в 3 разных эпоха каменноугольного периода. Это уголь с более высокой теплотворной способностью. Он используется для процессов прямой газификации, а также для некоторых видов металлургического применения малой мощности. Время карбонизации.

Существует два типа твердого топлива. Естественное твердое топливо - это топливная древесина, уголь и сельскохозяйственные отходы. Искусственные твердые топлива являются результатом процессов пирогенерации, которым мы подвергаем естественное твердое топливо. Это процесс, посредством которого, применяя тепло без контакта с воздухом, мы получаем искусственное твердое топливо. В эту группу входят агломераты или брикет, нефтяные и угольные спирты и древесный уголь. Это твердое топливо растительного происхождения, в котором процесс разложения растений вмешивается в его образование.

С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.

Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:

Гидрированные комбинацииОксигенированные комбинацииСистемные комбинацииГидрические комбинации. Торф: это первый этап в образовании угля, имеет низкое фиксированное содержание углерода и высокое содержание влаги. Лигнит: он имеет более качественный уголь, имеет более высокое содержание углерода. Битуминозный уголь: он имеет высокое содержание углерода и Более высокая теплотворная способность Антрацит: это уголь с самым высоким содержанием углерода и максимальной теплотворной способностью. Давление и температура могут превращать его в графит, который является чистым углеродом. Твердость: измеряется размером и глубиной полоски, производимой проникающим телом. Чтобы измерить хрупкость, необходимо провести два теста, чтобы узнать силу трения и ударную силу. Это сочетание твердости, прочности, ударной вязкости и режима разрушения. Диэлектрическая постоянная: это показатель электростатической поляризуемости диэлектрического угля. Истинный удельный вес: тот, который представляет углеродистое вещество без поры и без влаги, но с минеральным веществом, которое содержит удельный вес Унитарность: Минеральное вещество не распространяется на.

Антрацит ведет себя как упругое тело, потому что он не царапается.
Механическая устойчивость: должна измеряться в нормальном смысле стратификации.
Электрическая проводимость: Возможность электрического тока.
Это свойство зависит от давления, температуры и содержания воды в угле.
Плотность.
Измерять величину, которую трудно измерить.
Это зависит от типа угля, его размера и влажности.
Удельный кажущийся вес: удельный вес куска угля в его естественном состоянии.

Содержание воды: Вода может быть представлена различными способами.

Классические

Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.

Пиролизные

Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.

Это может происходить из мест, где был образован уголь или от последующих реакций. Вода торможения: это вода, которую она содержит из-за искусственных процессов в экстракции. Вода поглощается на поверхности. Экосистема с большим количеством растительности, что экосистема имеет быстрый рост, так что обмен биомассы высок, что растительные остатки накапливаются с кислородом, что растительные остатки инициируют анаэробную ферментацию, что накопленные материалы покрыты отложениями, чтобы избежать его деградации, набора осадков и покоя должны пройти процесс оседания. Эта форма сложнее, чем открытое небо, безопасность ниже, необходимо сделать систему оксигенации во всех галереях, а стоимость больше. Разработки на большой глубине: трансформация осуществляется непосредственно. Он используется только тогда, когда отложения очень глубокие, и их трудно получить. Он состоит из прямого сжигания угля и экстракции различных дистиллированных газов. Этот тип имеет низкую производительность. Уголь горит на большой глубине, превращаясь в газы, которые поднимаются, используя их снаружи.

Вода гидратации: это химическая комбинация.
Он образует часть минерального вещества, которое сопровождает уголь.
Загрязненная вода: та, которая сохраняется в порах угля.
Открытое небо: используется, когда резервуары мелкие.
Они должны быть параллельны поверхности.
Галереи: они самые известные и традиционные.
Они используются для извлечения угля более 500 метров.
Главный колодец, из которого сделаны ветвящиеся галереи.

Он включает в себя следующие шаги.

Пеллетные

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Петрографический анализ.
Постоянный анализ.
Анализ последнего или элементного анализа золы.
Определение следов.

Это микроскопическое исследование типов пород, образующих уголь. Секций или тонких листов: он состоит из резки очень тонкого участка углеродистой массы и изучения его через петрографический микроскоп полированных поверхностей: он состоит из полирования поверхности углеродистой массы и наблюдения за ней с помощью металлографического микроскопа. С помощью этих анализов мы можем определить их технологические свойства для идентификации компонентов угля и их классификации.

Длительного горения

Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.

Основы проектирования

Для того чтобы сделать правильный – безопасный, эффективный и удобный в эксплуатации – твердотопливный котёл, необходимо понимать физику процесса его работы и работы системы отопления в целом.
Он состоит из определения содержания влаги, негорючих материалов, фиксированного углерода и летучих веществ. Он позволяет определять содержание каждого из основных элементов, находящихся в углероде, то есть углерода, водорода, азота, кислорода и серы.

Пепел - негорючая часть угля, которая поступает из минерального вещества растительной массы. Он состоит из обнаружения ряда элементов, которые могут находиться в очень малых концентрациях, и что если они не обнаружены, они могут вызвать проблемы. Он состоит из целого ряда операций, которые необходимо выполнять с углем с момента его добычи до использования в технологических процессах.

Принцип действия отопительного котла на твёрдом топливе:

топливо загружается в камеру сгорания;
нагретые в процессе сгорания топлива воздух и другие газы поднимаются вверх и отводятся через дымоход;
по пути к дымоходу горячий воздух нагревает теплообменник, который в с вою очередь нагревает тепловой агент (в большинстве бытовых систем отопления – воду);
нагретый тепловой агент вытесняет холодный, проходя всю систему отопления и возвращаясь после остывания назад в теплообменник.

Всё дело в свойстве любой нагреваемой среды подниматься выше холодной - это один из основополагающих законов термодинамики.
Разделение углей по внешнему виду одного и того же размера или сортировка по размеру размораживание и разрыв Механическая промывка Смеси углей. Он применяется, когда в каменноугольной вене хорошо определены вены. Пикадор - тот, кто выбирает. Сита представляют собой квадратные пластины с сетками разного размера и используются для классификации углей по размеру частиц.

Применяется к крупным кускам угля. Речь идет об уменьшении размера для лучшего управления и коммерческого выхода. Механические действия выполняются, такие как сжатие, прокат, удар, изгиб, износ или трение. Речь идет об уменьшении золы, которая даст нам продукт в процессе горения. Он должен учитывать такие характеристики, как размер, форма, эластичность, проводимость, влажность, плотность. Моющие процессы могут быть сухими и влажными.

Для реализации этого принципа помимо корпуса, выполненного из толстой (не менее 4-5 мм) жаропрочной стали, в конструкцию твердотопливного котла включаются следующие элементы:

Камера сгорания

Её объем определяется сложной формулой, которую, впрочем, довольно легко отыскать в интернете, равно как и готовое решение – объем камеры сгорания по отношению к номинальной мощности котла или максимальной площади отопления.

Также в различиях влажной эластичности: они основаны на различиях в размере и форме. Сухие: они основаны на различиях плотности и сухого трения. . Это вспомогательный процесс в рамках подготовки. Эти процессы: флокуляция, дренирование и смешивание. Флокуляция: она состоит из извлечения из воды продуктов промывки угля и других продуктов действием определенных элементов, которые собираются сделать их осадки. Важнейшая функция заключается в том, чтобы удалить эти продукты из воды для стирки и использовать уголь. Для меньших размеров используются бункеры и центрифуги, а для небольших размеров используются вакуумные фильтры и фильтры давления. Смешивание: оно состоит из смешивания нескольких видов углей с различными свойствами, чтобы полученная смесь соответствовала определенным требованиям.

Сброс: Состоит из удаления части воды, которую имеют угли.
Они проходят через решетки с металлической решеткой.

Уголь хранится в больших количествах и в течение длительного времени из-за его промышленного использования.

На практике размеры топки зависят не только от параметров котла и свойств топлива, а также особенностей самой – схематической, функциональной сложности, сезонности работы, пиков потребностей в горячем водоснабжении и пр.
Крупные угольные магазины называются парками и обычно расположены на открытом воздухе. Размер парка будет зависеть от. Географическая ситуация с транспортным производством и производственным процессом. Сохраненный древесный уголь страдает от ухудшения из-за влажности воздуха и кислорода из воздуха. Влажность окружающей среды ухудшает углерод во влиянии температуры сваи. Кислород реагирует при низких температурах, вызывая изменения в углероде и увеличивает вес, содержание кислорода, температуру воспламенения, гигроскопичность, растворимость в солях каустической соды, растворимость в спирте.

Камера отвода горячих газов

Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.

Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя

Речь идёт о теплообменнике (теплообменном регистре), а также его основных патрубках – входном и выходном, который служит для приёма остывшего теплового агента, его нагрева и отвода в систему отопления.

Это уменьшает содержание водорода, теплотворную способность, мощность коксования и средний размер частиц. Поскольку уголь находится в контакте с воздухом, это означает, что он будет контактировать с кислородом. Явление горения в куче называется самовозгоранием угля.

Для этого необходимо, чтобы тепло передавалось и увеличивало температуру. Причинами самовозгорания являются. Размер частиц: уменьшение размера частиц увеличивает поверхность, подверженную реакции, и это означает увеличение гуминовой скорости. Это проблема в углях и лигните, поскольку они фиксируют кислород и помогают мгновенным бактериям сгорания: они выделяют тепло, для Которые в точечных карманах могут инициировать самовозгорание. На скорость окисления угля влияют два фактора.

Важные моменты

На эффективность работы отопительного котла на твёрдом топливе всегда влияют два фактора:

Конструктивные особенности теплообменника

Чем большей будет площадь теплового контакта, тем больше энергии за единицу времени будет передано от сгорающего топлива тепловому агенту – воде.

Варианты исполнения самодельного теплообменника на фото

Горизонтальный теплообменник из листовой стали и профильной трубы Самодельный горизонтальный теплообменник Стальной вертикальный теплообменник для котла своими руками

Полнота и период сгорания топлива

Если топливо сгорает неэффективно – теряет пиролизный газ или не успевает нагреть теплоноситель до необходимой температуры, на лицо недоработки в конструкции. Поэтому к расчёту и процессу изготовления последней следует отнестись с максимальной ответственностью – после сборки изменить её будет невозможно.

Конструкция котла должна быть надёжной и безопасной и ответственность за это несёт не что иное, как корпус. Он выполняется из толстой (не менее 5 мм) стали, желательно жаростойкой. Впрочем, последняя стоит заметно дороже обычной, поэтому следует запомнить, что чем толще металл, тем медленнее он будет нагреваться. А значит, для того, чтобы котёл средней мощности не обжигал руки и не делал из помещения котельной сауну, корпус котла должен иметь около 8 мм в толщину.

Исключение составляют конструкции с верхней крышкой из чугуна, которая выполняет функцию печи. Толщина и размеры чугунного листа будет зависеть от конструктивных параметров корпуса и рабочих характеристик котла (но не менее 8 мм).

Для организации внутренней трубопроводной системы котла необходимо использовать трубы толщиной стенок 3-4 мм и диаметром 50 мм. Для обеспечения тока теплоносителя следует предусмотреть сужение (от 50 до 25 мм) трубопроводов в направлении от горячего к холодному, к примеру от котла к радиаторам) и расширять их на обратном пути теплоносителя.

Пространственная схема и компоновка твердотопливного теплогенератора

Размеры твердотопливного котла зависят от габаритов и ориентации в пространстве камеры сгорания. Более широкое распространение получили вертикальные конструкции, поскольку такое расположение позволяет сэкономить место в котельной.

Традиционная схема вертикального твердотопливного котла:

Для настройки и контроля за работой агрегата в процессе эксплуатации вам понадобится специальное оборудование. К таковому можно отнести датчики температуры воды на входе и выходе из теплообменника и узлов системы отопления, датчики загрузки камеры сгорания, давления в ней и на отдельных участках котла и т.д.

Принцип естественной циркуляции теплоносителя реализовать его успешно удаётся далеко не всегда. Поэтому часто отопительный котёл оснащается дополнительным водяным насосом, который принудительно подаёт теплоноситель на теплообменник и/или в систему отопления.

Насос - энергозависимый агрегат, а значит, важно предусмотреть возможность подачи теплоносителя в обход на случай отключения электроэнергии. Во-первых, для того, чтобы отопление функционировало, а во-вторых, чтобы котёл или коммуникации не разорвало паром или не повредило температурой.

Если в конструкцию твердотопливного котла включается насос, необходимо предусмотреть возможность регулировки его рабочих параметров, а также аварийного отключения. Твердотопливный котёл в случае поломки узлов и коммуникаций отопительной системы остановить невозможно. Поэтому необходима система отвода излишнего тепла – амортизационный бак с компенсационным клапаном или другое, уместное в вашем случае решение.

Что нужно для работы?

В первую очередь мастерская, то есть место, где вы будете заниматься изготовлением основных узлов и сборкой агрегата. Кроме того, вам понадобится довольно обширный список инструментов, в который можно смело включать:

сварочная маска, краги и спецодежда;
бытовой инверторный сварочный аппарат и электроды;
дисковая пила с набором дисков для резки металла;
электродрель с набором свёрл по металлу;
рулетка, угольники, строительный уровень.

Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:

листы стали толщиной от 5 мм;
металлические уголки;
чугунная колосниковая решётка;
стальные водопроводные трубы различного диаметра;
дверцы для зольной и топочной камеры;
дроссельные заслонки печного типа.

Перед тем, как приступать к изготовлению элементов и узлов котла, необходимо выполнить конструктивные расчёты, определиться с принципиальной схемой и нарисовать чертёж котла, не забыв указать все его конструктивные составляющие и их главные параметры.

И самое главное: соблюдайте технику безопасности как в процессе работы, так и по отношению к качеству исполнения твердотопливного котла. Малейшая оплошность с вашей стороны может стать причиной серьёзных проблем, в т.ч. повышенного риска возникновения пожара.

Изготовление твердотопливного котла длительного горения своими руками на видео

Виды твердого топлива.

Мы давно понимаем, что есть разные виды твердого топлива, какие именно и в чем разница между ними - на эти вопросы будут даны ответы ниже.

Существуют следующие виды твердого топлива:

Древесина (дрова, щепа, опилки, пиллеты, брикеты, кора);

Уголь (бурый, каменный);

Торф;

Горючие сланцы;

Все перечисленные выше виды топлива являются органическими, то есть происходят из растительного мира. Различие состоит в химическом возрасте - биомасса в болотах преобразовуется в торф, далее в бурый уголь и в конце концов становится каменным углем.

Наиболее простым и быстро возобновляемым видом топлива есть древесина: дрова, горбыли, опилки, щепа, кора, пиллеты, топливные брикеты.

Древесина как топливо характеризуется высоким выходом летучих горючих веществ - до 85% и незначительным содержанием золы - в среднем до 1%, а также отсутствие серы (основного корозионного компонента дымовых газов).

Теплота сгорания равна в среднем 18,67 МДж/кг (4460 ккал/кг)

Этот факт весьма выгоден как с точки зрения эффективности эксплуатации так и с экологической точки зрения - так как сжигание дров наименее вредно для атмосферы, а при использовании современных котлов - котлов длительного горения, и пиролизных котлов - которые специально спроектированы для работы на дровах, дает возможность получать дешевое и эффективное отопление и водоснабжение.

Ископаемый уголь делится на бурый, каменный и антрациты.

Бурый уголь содержит много влаги, соединяется легко с кислородом воздуха и при длительном хранении на воздухе сильно выветривается и рассыпается в порошок. Кроме того бурый уголь обладает большой склонностью к самовозгоранию - то есть является пирофором.

По своей структуре отличается повышенным содержанием балласта (несгораемого остатка) и необычно высокой гигроскопичностью, в следствии чего влажность бурых углей достигает 17-55%. Бурый уголь не спекается, отличается большим выходом летучих горючих веществ на горючую массу (33,5 - 58,5%) и зольностью на сухую массу (10,5-34%) и повышенным содержанием серы (0,6-5,9%).

Теплота сгорания колеблется от 10,7 до 17,5 МДж/кг (4177 ккал/кг)

Как видно теплотворность бурого угля ниже теплотворной способности дров в пересчете на килограмм веса, условия хранения весьма специфичны - из за этого использование бурого угля в домашних хозяйствах весьма ограниченно.

Каменный уголь подразделяется на длиннопламенный, газовый, паровичный жирный, коксовый паровичный спекающийся и тощий.

Каменный уголь отличается большой теплотой сгорания - 21,2 - 28,07 (5097-6700 ккал/кг) Выход горючих летучих веществ равен 3,5-45%

Каменные угли более плотные и малопористые и содержат меньше внешней влаги чем бурый уголь. Способы хранения каменного угля значительно более просты так как они мало подвержены самовозгоранию.

Благодаря этим качествам каменный уголь стал самым массовым видом топлива - как в частных хозяйствах так и с промышленности.

Антрациты - это старейшие по происхождению каменные угли, отличающиеся большой твердостью, трудно загорается, горит коротким пламенем.

К антрацитам относят угли с выходом летучих горючих веществ - 7-9%, теплота сгорания горючей массы - 24,35-27,24 МДж/кг (5800-6500 ккал/кг)

Антрациты являются основным промышленным видом угля - из него производят разные марки кокса.

Торф - являеться самым молодым ископаемым видом топлива - его извлекают из болот различными способами затем сушат и брикетируют - по своим свойствам торф близок к дровам.

Торф характеризуется средним уровнем влажности (30-55%) который зависит от способа добычи и сушки. Зольность торфа колеблется от 7 до 15%. Теплота сгорания торфа 8,38-10,72 МДж/кг (3511-4492 ккал/кг)

Торф в качестве топлива стали использовать значительно раньше чем ископаемый уголь - но в последнее время он вытеснялся более удобными в использовании дровами и каменным углем. Хотя он имеет довольно высокий потенциал и низкую собестоимость.

Горючие сланцы - это продукты разложения растительных остатков, оседавших на дне больших водоемов; смешиваясь с минеральными осадками, образовывалось илистое вещество - сапропель, которое обогащаясь водородом, уплотнялось и превращалось в горючие сланцы.

Сланцы в среднем теплоту сгорания 10,4 МДж/кг (2477 ккал/кг), при их сжигании образуется очень большое количество золы 64,5% Выход летучих у сланцев очень высок - 90%, влажность низкая - 13%.

Высокая зольность и низкое распространение - привело к тому что горючие сланцы являются довольно редким видом топлива по сравнению с углем и дровами.

Из выше перечисленных видов топлива наибольшей промышленной перспективой обладают каменный уголь запасы которого на Донбассе достигают крупных масштабов.

Для домашнего использования в качестве альтернативы газу - самый перспективный и экологически чистый вид топлива - это дрова и их производные такие как пиллеты, щепа, опилки, брикеты. По теплотворной способности они ниже каменного угля но имеют ряд преимуществ:

Низкая стоимость;

Доступность в большинстве регионов Украины;

Возобновляемость;

Экологичность;

Детальная консультация по тел. 068 900 59 82;

P.S. ПОМНИТЕ - РАЗОЧАРОВАНИЕ ОТ ПЛОХОГО КАЧЕСТВА ДЛИТСЯ ГОРАЗДО ДОЛЬШЕ, ЧЕМ РАДОСТЬ ОТ НИЗКОЙ ЦЕНЫ.