Дровяной котел длительного горения с водяным контуром: особенности конструкции и эксплуатации

Счастливым обитателям газифицированных деревень и поселков картинка из классического литературного произведения, отображающая везущую хворост лошадку, может показаться архаичной.

На деле же такое мнение является справедливым лишь отчасти: лошадку, конечно, давно заменил грузовик, но дровишки даже сегодня кое-где остались в большом почете.

Ниже речь пойдет о таком устройстве, как дровяной котел длительного горения с водяным контуром, который будет полезен не только в условиях отсутствия централизованного газоснабжения, но и при наличии такового — как резервный источник тепла.

Особенности

Владельцу дровяного котла в первую очередь следует помнить: прибор такого типа не рассчитан на использование в качестве топлива угля. Уголь при сгорании дает гораздо более высокую температуру, чем древесина, поэтому внутренние элементы угольных котлов — топку и теплообменник — делают из толстой жаропрочной стали. У дровяных же котлов и стенка потоньше, и материал попроще, так что в случае применения угля они быстро прогорают.

Некоторые ошибочно полагают, что дровяной котел — это такой современный аналог кирпичной печи, изготовленный из стали и чугуна. Действительно, на первый взгляд эти приборы очень похожи, ведь они выполняют один и тот же набор функций — отапливают помещение, греют воду, используются для приготовления пищи.

Но если присмотреться, можно заметить важное отличие:

• У печи есть массивное тело, играющее роль теплоаккумулятора, поэтому перед разработчиком такого отопителя стоит задача усвоить как можно больше производимого тепла, не заботясь о времени сгорания топлива.
• У металлического котла такого теплоаккумулятора нет, поэтому перед его создателями задача стоит несколько иная: как бы придумать способ сжигать топливо помалу, чтобы реже пришлось его подкладывать? Ведь в обычном стальном котле запас топлива приходится обновлять каждые 3 – 4 часа, что крайне неудобно.

На этот счет у инженеров возникло несколько идей и то, что получилось в результате их реализации, назвали котлами длительного горения.

Конструкция котла на дровах с водяным контуром

Очевидно, что для продления работы котла на одной топливной закладке необходимо в первую очередь увеличить объем его топки. Именно по этому признаку можно сразу узнать отопитель длительного горения: если у обычного котла объем топки составляет около 50 л, то у «долгоиграющего» этот параметр может достигать и 200 л.

Но по принципу действия, а соответственно, и по конструкции они сильно отличаются. Выпускаются следующие разновидности:

Пиролизные (газогенераторные) котлы

В основу работы таких отопителей положен процесс пиролиза — распада длинных органических молекул на простые горючие вещества, имеющие газообразное агрегатное состояние (метан, водород, угарный газ и некоторые другие).

Для осуществления пиролиза топливо нужно сильно нагреть (примерно до 800-т градусов), а чтобы оно не вспыхнуло — сильно ограничить подачу воздуха.

В пиролизном котле камера, в которую укладывается топливо, закрывается герметично, а воздух (его называют первичным) в нее нагнетается строго дозировано при помощи вентилятора.

Произведенный топливом древесный газ поступает во 2-ю камеру, куда в большом количестве нагнетается вторичный воздух.

Сочетание высокой температуры и большого количества кислорода заставляет горючую смесь вспыхнуть.

Этому также способствует особый элемент, называемый катализатором: он отражает инфракрасное излучение в газовую струю и при этом за счет своей формы рассекает ее, обеспечивая наилучший прогрев. Катализаторы в большинстве случаев изготавливают с применением платины.

Выделяющееся в камере дожигания (так называют 2-ю камеру) тепло частично затрачивается на подогрев топлива в 1-й камере.

К достоинствам пиролизных котлов относят:

• практически полное сгорание топлива;
• минимальное количество золы и сажи;
• безопасный для экологии выхлоп (главным образом, углекислота и пар);
• высокий КПД;
• удобство эксплуатации: котел, по сути, является газовым, поэтому его мощность легко контролируется и может меняться в широком диапазоне.

А вот их недостатки:

• высокая стоимость (в 1,5 – 2 раза дороже обычного котла той же мощности);
• требовательность к влажности топлива (не более 20%);
• отсутствует возможность оснастить котел контуром ГВС;
• наличие электроснабжения является обязательным.

Отопители с верхним горением

Котлы этого типа можно узнать по вытянутой вверх топке. Внутри нее имеются груз с прикрепленным к нему телескопическим воздуховодом и камера предварительного нагрева воздуха.

Продление работы котла на одной заправке достигается за счет того, что топливо поджигается не снизу, как обычно, а сверху (отсюда и термин «верхнее горение» в названии), а воздух подается строго в зону горения, то есть только в верхние слои. По мере сгорания топлива зона горения, естественно, опускается вниз.

Оттого и приходится применять телескопический воздуховод: он прикреплен к грузу, который изначально укладывается на топливную закладку и по мере ее прогорания также постепенно оседает.

Перед заправкой новой порции горючего груз с воздуховодом поднимаются при помощи троса.

Благодаря тому, что подаваемый воздух предварительно нагревается в особой камере до 400-т градусов, в топке параллельно с горением топлива наблюдается выделение древесного (пиролизного) газа. Он устремляется в верхнюю часть камеры, где и сгорает.

Дровяные котлы с верхним горением могут быть энергонезависимыми. Угольные приходится в обязательном порядке оснащать наддувом, так как естественная тяга не в состоянии доставить необходимое количество воздуха.

Обычный котел с автоматически управляемой подачей воздуха

Самый простой отопитель, топка которого представляет собой просто коробку для сжигания топлива, тоже можно сделать «долгоиграющим».

Для этого он оснащается системой принудительной подачи воздуха и контроллером, который ею управляет.

Топка закрывается герметично, так что при отключении нагнетателя поступление воздуха в камеру сгорания полностью перекрывается.

Такой отопитель работает по следующей схеме:

• после розжига система обеспечивает горение топлива путем подачи воздуха в топку, одновременно отслеживая при помощи термодатчика температуру теплоносителя;
• когда теплоноситель в контуре отопления достаточно прогрет, вентилятор отключается и пламя в топке гаснет;
• когда температура теплоносителя опустится до определенной отметки, контроллер по сигналу термодатчика подаст питание на вентилятор и тот снова раздует огонь в топке.

Конвекторы, работающие в режиме тления

В полевых условиях, например, на лесозаготовительных пунктах, теплогенераторы длительного горения довольно востребованы: рабочим нужно выспаться и они не могут подкладывать дрова каждые 4 часа. В то же время агрегат должен быть энергонезависимым, сравнительно легким и предельно простым, чтобы его легко можно было починить вдали от мастерских и сложного оборудования. Для таких условий были разработаны котлы и печи, работающие в режиме тления.

Данный режим работы достигается следующим образом:

1. Заслонка поддувала прикрывается почти полностью.
2. На начальном участке дымохода устанавливается специальный элемент (называется экономайзером), в котором вспыхивают пиролизные газы, нагретые отраженным стенками инфракрасным излучением. При этом тяга временно приостанавливается, не давая разгореться топливу. Таким образом, отопитель автоматически «балансирует» на грани тления и возгорания.

У нас такие агрегаты выпускаются под марками «Профессор Бутаков» и «Breneran», за рубежом — под маркой «Bullerjan».

Особенности эксплуатации

На одной топливной заправке котел длительного горения может работать 8 – 15 ч, если используются дрова, и от 1 до 3-х суток, если используется уголь.

При этом нужно учитывать, что каждому из вышеперечисленных котлов присущи свои особенности:

1. Котел с верхним горением нельзя заправлять «на ходу» — необходимо дождаться полного прогорания предыдущей закладки. Следует учитывать и то, что такой отопитель не подходит для краткосрочного прогрева помещения.
2. Пиролизный котел перед запуском нужно прогреть до «пиролизной» температуры в 500 – 800 градусов (зависит от вида топлива) и только потом шибер перекрывается в режим газогенерации и запускается дымосос. Если все было сделано правильно, пламя в камере дожигания будет иметь белый цвет с желтоватым оттенком.
3. Котел с наддувом используется так же, как и обычный: необходимо разжечь в топке огонь, закрыть заслонку и включить контроллер системы подачи воздуха.
4. При эксплуатации «тлеющих» печей конвекторов необходимо помнить о высокой токсичности образующегося в дымоходе конденсата. Нельзя допускать его испарения в жилом помещении. Также не разрешается сливать его на грунт вблизи от съедобных растений.

Котлы длительного горения крайне редко оснащаются контуром ГВС. Поэтому их обычно подключают к бойлеру косвенного нагрева. При этом котел приобретают с мощностью в 1,5 раза большей, чем потребовалось бы только для системы отопления.

Видео на тему