Экономичный угольный котел с высоким кпд. Какое твердое топливо лучше для работы твердотопливного котла

Современный частный дом требует от владельца много затрат и усилий. И дело даже не в стоимости материалов и оборудования, а в проблеме выбора оптимального варианта.

Жилье нужно не только построить, но и предусмотреть все необходимые коммуникации, в том числе и отопление.

Сложная экономическая ситуация вновь обращает внимание на использование твердотопливных печей и котлов, предлагая новый взгляд на привычные вещи.

Еще совсем недавно торф, дрова и другое твердое топливо уступало по своей эффективности газу, но появление и печей длительного горения изменило расстановку сил.

Принцип работы пиролизных отопительных систем и КПД

Устройство пиролизного котла. (Для увеличения нажмите)

Само по себе твердое топливо горит медленно, и для полного сгорания всех дымовых газов необходима высокая температура. Это и есть пиролиз – процесс, при котором, распад органических веществ происходит под действием высоких температур.

От обычного сжигания он отличает ограничением доступа кислорода к топливу во избежание потери первичной энергии горения. На этом построена работа пиролизных котлов и печей (газогенераторов).

Структурно имеет 2 газоплотные камеры, связанные форсункой. В первое отделение (камера первичного сгорания) закладывают топливо и разжигают котел.

Другим отличительным моментом работы газогенераторов является выход котла на закрытый режим. Он начинается после того, как огонь полностью охватит топливо. Затем, принудительно прекращается доступ свободного воздуха и прямое горение приостанавливается. Фактически одна часть топлива горит, а другая – тлеет.

Но выделяемого при этом тепла достаточно для образования пиролизного газа, который перетекает во второе отделение (камера сгорания или дожига). Благодаря определенной порции вторичного воздуха горячий газ вспыхивает, происходит выделение тепловой энергии и теплоноситель котла нагревается.

Пиролизная печь

Что касается , то это прямоугольный контейнер с встроенной двухкамерной герметичной топкой. Камера сгорания снабжена приточно-вытяжным вентилятором и плотной дверцей. В нее загружают топливо и поджигают. После схватывания пламенем, поступление воздуха уменьшают, прикрыв дверцу топки.

Второе отделение в печах часто совмещают с воздуховодом или же оно является основанием дымохода. Движение газов обеспечивается либо за счет вентилятора (как основного приточно-вытяжного, так и отдельного), либо за счет естественной тяги на основе герметичных заслонок.

Обычно в пиролизных печах дрова практически полностью сгорают, оставляя минимальное количество золы (ее можно удалять раз в неделю), но при необходимости, можно изымать неполностью сгоревшие остатки дров. Для этого используется поворотная реторта – круглая часть контейнера печи.

Принцип полного сгорания в два этапа и увеличенная топка позволяет увеличить КПД пиролизного котла до 90-93%, а что касается аналогичных печей длительного горения - до 85%, по сравнению с обычными.

Чем топить

Пиролизные котлы достаточно универсальны относительно используемого топлива. Их «всеядность» позволяет работать на дровах, каменном угле, пеллетах и торфяных брикетах, отработанном масле, а в некоторых случаях они выступают в качестве бытового утилизатора, который справится с отходами древесины, целлюлозосодержащими отходами и подойдет даже для сжигания автошин.

И все же, наиболее распространенными остаются следующие виды топлива.

Дрова. Распиленные бруски дерева длиной до 40 см – наиболее распространенный природный материал, который применяется для отопления. Выбор пород древесины для отопления зависит от таких характеристик как:

• время сгорания;
• теплоотдача. Много тепла дают березовые дрова, но могут стать причиной образования дегтя, если воздуха будет мало. Похожие свойства и у хвойных. Больше всего тепла отдают дубовые дрова, но ценность породы слишком высока для топки;
• практичность использования. Ольха и осина образуют наименьшее количество сажи и часто используются для самоочистки дымоходов;
• целевое использование. В котлах для отопления применяются любые лиственные деревья, а для печей и каминов лучше использовать березу, сосну, ольху, ясень или лещину.

Пеллеты. Этот универсальный вид твердого топлива по сути является спрессованным в мелкие цилиндрические гранулы сырьем растительного происхождения.

В качестве исходного материала выступают:

• отходы заготовок сельского хозяйства (солома, некондиционный лен, шелуха подсолнечника и прочее);
• отходы пиломатериалов и лесозаготовок (щепа, кора, ветки, стружки);
• торф.

В основе классификации пеллет лежит сырьевой признак (древесные, соломенные, кукурузные), а экологичность топлива основывается на отсутствии клеевой составляющей при прессовании. Крепление обеспечивает природный полимер лигнин, высвобождаемый под давлением из самих материалов.

Каменный уголь. Раньше его называли окаменевшим солнечным светом. Осадочное ископаемое имеет широкий спектр применения, в том числе и как топливо.

Горит уголь в два этапа: сначала образуются летучие вещества, а затем – сам кокс (твердый остаток). Пиролизный угольный котел длительного горения обычно используется для обогрева производственных помещений.

Топливные брикеты. Другое распространенное название – евродрова. Основным материалом для них выступает то же сырье, что и в пеллетах, только прессуется в виде брикетов цилиндрической формы большей длины (до 45см).

Ключевым моментом при выборе пиролизного котла или печи отопления является расход топлива, который, как правило, указан в паспорте к каждой конкретной модели котла.

Но необходимо учитывать и следующие параметры:

1. Размер помещения для отопления. Очевидно, что для обогрева жилья площадью 300кв.м. необходимо большее количество топлива, чем для 100 кв.м.
2. Расчетные теплопотери жилья.
3. Теплотворную способность используемого топлива. Эта характеристика также учитывается и при выборе топлива.
4. Влажность топливного сырья.
5. Ценовой диапазон топлива.

Если сравнить основные виды топлива по теплотворной способности, то получается следующее:

Вид топлива Теплоотдача , ккал/кг

Дрова 2500
Пеллеты 4500
Древесный уголь 7500
Каменный уголь 7400
Мазут 9800
Природный газ 8300

Удельная теплота сгорания твердого топлива:

Дрова влажностью 20% - 3590 ккал/кг
Дрова влажностью 50% - 1870 ккал/кг
Древесные брикеты - 4500 ккал/кг

Наиболее оптимальным применением газогенератора в быту является пеллетный пиролизный котел длительного горения, но необходимо внимательно относится к влажности используемого топлива. Желательно, чтобы она не превышала 30%.

В этой статье поговорим о видах топлива для пиролизных котлов, опишем преимущества пеллетированных и брикетированных материалов, способы их хранения и применение такого топлива в отопительных котлах различных конструкций.

Существует большое число видов твердого горючего, равно как и вариантов переоборудования котельных под разное топливо. И все же главным аргументом при выборе считается фактор наибольшей доступности, но рационален ли такой подход на самом деле?

Разновидности горючего для твердотопливных котлов

В основу большинства видов топлива входит растительное сырье — целлюлоза. Древесина состоит из нее практически на 100% и считается естественным источником горючего углерода. Каменный и бурый уголь, а также торф состоят из останков растений, которые прошли ряд природных преобразований, увеличивших плотность, а значит, и содержание горючих компонентов на единицу объема. Похожий принцип применяется и при создании искусственного топлива — пеллет или брикетов.

Разные виды топлива принято оценивать по ряду критериев, среди которых наиболее интересный — удельная теплотворность, иначе именуемая калорийностью. И действительно, что может быть важнее количества теплоты, которое можно добыть из разных видов горючего? Но твердое топливо весьма специфично в использовании, роль играет также количество образуемой при сгорании золы и газовый состав продуктов сгорания, удобность хранения, применения и главный показатель — цена.

Дрова и торф принято считать самым дешевым топливом, а во многих регионах России они вовсе бесплатны: никто не мешает раз в году отправиться в лес или на торфяник и запастись горючим впрок. Каменный и бурый уголь образуют при сгорании большое количество энергии и имеют высокую продолжительность горения. Подбрасывать в топку новую порцию горючего нужно в 2-3 раза реже, чем дрова, и это достаточно удобно.

В то же время все виды угля при сгорании оставляют после себя до 40% золы от первоначальной массы, а значит, нужно место для ее сезонного складирования и продуманный способ утилизации. Дым от сгорания угля достаточно едкий, содержит большое количество серы, из-за которой в помещении появляется весьма неприятный запах. Сажа и твердые частицы оседают на дымоходе и каналах, приводят к их постоянному загрязнению и снижению тяги.

Но не только от угля может забиться дымоход. Дрова ввиду их высокой влажности выделяют при сгорании некоторое количество пара, который взаимодействует с дымом и образует деготь, а от него трубы и каналы очистить не в пример труднее. Уголь из-за открытого способа хранения также имеет высокую влажность, и хотя это не так сильно влияет на загрязнение дымохода, теплотворность несколько снижается.

Преимущества брикетов и пеллет

Евродрова — брикетированное и пеллетированное топливо — получают в результате переработки отходов лесопильных и сельскохозяйственных предприятий или прочего растительного сырья. В ход идет все: от опилок и веток деревьев до шелухи подсолнечника. Исходные компоненты предварительно измельчают и сушат, затем дробят до очень мелкой фракции и прессуют в форме поленьев или гранул.

По составу брикеты почти ничем не отличаются от пеллет, сыпучее топливо было разработано для систем его автоматической подачи в топку. Искусственное горючее имеет плотность гораздо выше, чем у древесины и торфа и немногим больше чем у бурого угля. Содержание влаги в пеллетах почти в три раза ниже, чем у древесины естественной сушки.

При сгорании пеллет и брикетов образуется только углекислый газ и небольшое количество сажи, до половины которой сразу распадается за счет высокой температуры горения и отсутствия влаги. Существует миф, что брикетированное топливо опасно за счет продуктов сгорания клея. Однако никаких дополнительных связующих веществ при изготовлении не применяется: древесина сама выделяет клейкий лигнин при высоком давлении и температуре. При такой обработке также происходят начальные пиролизные процессы, частично активирующие целлюлозу, это делает сгорание брикетов более «чистым».

Энергетическая эффективность

Топливо из разных источников с различными условиями хранения может иметь существенно отличающиеся показатели, однако для сравнения энергетической эффективности достаточно таблицы с усредненными значениями:

Следует отметить, что характеристики пеллет и брикетов наиболее «стабильны» среди всех видов топлива. Тем не менее, у разных производителей наблюдается некоторое отличие характеристик. Например, топливные брикеты RUF имеют один из высших показателей калорийности — до 5200 ккал/кг, при этом их влажность может достигать 12%. Может отличаться и форма брикетов. В отличие то прямоугольных кирпичиков RUF, брикеты Pini-Kay имеют форму шестиугольника с осевым отверстием. Из-за этого их не так удобно складировать, но сгорают они быстрее и более равномерно.

Правила хранения топлива

Энергетическая эффективность любого горючего зависит от того, насколько соответствующими были условия его хранения. Уголь и торф погружают в хранилища только после недельной сушки при ясной погоде с 2-3-х кратным перемешиванием. Дрова хранятся тщательно сложенными штабелями с обязательной обработкой антисептиком и инсектицидами. Как видно, в большинстве случаев важны только правила складирования, со временем горючее не теряет качеств.

Этого нельзя сказать о брикетах и пеллетах, которым ввиду их низкой влажности свойственно тянуть воду из воздуха. Место хранения брикетов должно быть устроено внутри закрытого помещения. Обычно брикеты складывают компактными штабелями на поддонах, чтобы снизу сохранялась циркуляция воздуха. И хотя большинство продукции имеет герметичную полиэтиленовую упаковку, всегда существует риск ее повреждения и контакта с внешней средой, что приводит к разбуханию топлива и его порче. Поэтому в помещении стараются поддерживать сухую атмосферу и избегать резких перепадов температур.

Использование брикетов и пеллет

Наиболее часто брикетированное топливо применяют в твердотопливных котлах, особенно эффективны евродрова в пиролизных агрегатах. Брикеты для печи -грубы не подходят из-за недостаточно высокой температуры горения, а вот для русской печи их можно успешно использовать. Использование пеллет возможно только при наличии в топке соответствующих колосников.

Искусственное горючее оптимально подходит для печей в бане или сауне, не в последнюю очередь благодаря полному отсутствию мусора. В каминах брикеты эффективнее дров, хотя из эстетических соображений многие предпочитают древесину. А вот в приготовлении шашлыка нет никакой разницы, разве что подождать прогорания придется немного дольше.

При выборе топлива, зная предлагаемые цены и сколько какое топливо в котле выделяет энергии, Вы можете подсчитать цены единицы энергии , напр.:
1кВт ч антрацита будет стоить: предлагаемую цену за 1 кг – 5 руб.: 5,72кВт ч = 0,87 руб.
По энергетическому паспорту дома или при наличии в системе теплового счетчика, Вы будете знать тепловую потребность Вашего дома, напр.:
За сезон 25000кВт ч – подсчитаете цену отопления и количество топлива на сезон: 25000кВт ч антрацита: 5,72 кВт ч = 4,37 т топлива 5000 руб. = 21850 руб.
Сколько будет гореть одна закладка?

Закладка 25кг дров X 2,86кВт ч: тепловая потребность дома в сутки 70кВт ч = 1 сутки.
Количество твердого топлива определяется по 3 основным параметрам: калорийность, влажность и зольность. Калорийность — это количество тепла, выделяющееся при сгорании 1кг абсолютно сухого топлива. Влажность – это количество влаги в единице массы топлива. Зольность – это количество золы после сгорания, от единицы массы топлива. Калорийность топлива измеряется в кДж/кг или ккал/кг, влажность, зольность в процентах.

Ольховые дрова. 1кг в выделяет 2,86 кВт ч тепла (2460 ккалЧем влажнее дрова, тем меньше их калорийность. В свежезаготовленных дровах бывает 45-60% воды. Меньше воды содержат дрова, заготовленные в начале зимы. Чем тверже древесина, тем меньше воды в ней. Древесина, предназначенная на дрова, должна быть распилена, разрублена и высушена. Влажность дров, побывших на складе год, составляет 20-25%, два года 13-17%. Для работы котлов рекомендуется использовать дрова, влажность которых не превышает 25%. Чем влажнее топливо, тем меньше достигаемая мощность подогрева воды в котле. Зольность топлива также влияет на его качества – чем больше зольность, тем хуже топливо.

Стружка еловая, мелкая. 1кг – 3,2кВт ч (2750ккал) Данное топливо является альтернативной дорожающему газу, а в местности, где не подведен природный газ, оно является основным для автоматизированной работы котлов. Это чистый, натуральный продукт, безвредный для окружающей среды. Гранулы изготавливаются из древесных опилок, стружки или щепы, которые измельчаются, высушиваются, прессуются в цилиндрические гранулы диаметром 6, 8, 10 или 12 мм и длиной от 1 до 5 см. При изготовлении гранул не используются какие-либо химические добавки или клей.

Брикеты ольхи черной. 1кг – 3,49 кВт ч (3000ккал) Качество примеси, особенно неорганического
происхождения, ухудшают качество гранул. Гранулы считаются качественными, когда их калорийность близка или превышает 4000 ккал/кг, зольность до 0,8% и влажности до 10% для ручной. Брикеты также изготавливают из опилок и стружки, и используются для ручной топки. Калорийность гранул и брикетов древесных опилок составляет 4000-4300 ккал/кг или 4,7-5,0 кВт/час. Это топливо обладает свойством быстро впитывать влагу из окружающей среды, поэтому помещение для складирования должно быть сухим. Рекомендуется, чтобы тара с топливом находилась на поддонах и была поднята от пола не менее чем на 50мм. Гранулы, используемые для топлива, должны быть сухими, без примесей, механически прочными, без мелких щепок.

Брикеты твердолиственных пород. 1кг – 3,1 кВт ч (2670ккал) Щепа производится, измельчая отходы древесины лесозаготовок и деревообработки на куски длиной 5-50 мм. Сырьё, предназначенное для производства щепы, влажность которой при вырубке около 50% , желательно подсушить. В Европейской практике сырье для щепы высушивается в полевых условиях, складывая их в кучи на опушках лесов, просеках или на площади вырубленного леса. Это снижает начальную влажность древесины с 55% до 35%. Древесная щепа является основным топливом

Каменный уголь и торф, торфобрикеты также широко используются для топки котлов. Особенно популярен

каменный уголь, который в данный момент является одним из самых дешевых и калорийных сортов топлива. Количество одинакового веса дров и торфа выделяет сходное кол-во тепла, а каменный уголь в 2-3 раза больше. Средняя калорийность и зольность каменного угля зависит от его сорта и является соответственно около 6000 ккал/кг (7,00 кВт/кг) и 12%. Торф относится к видам топлива с высокой зольностью (до 20%).

Древесные топливные брикеты — Евродрова, изготовленны из опилок древесины, не включают в себя никаких вредных веществ – это новый, удобный вид топлива.

Древесные брикеты имеют широкое применение и могут использоваться для всех видов топок, центрального отопления, котлов на дерево и пр., отлично горят в каминах и печках, грилях и пр. Большой выгодой брикетов является постоянство температуры при сгорании на протяжении 4 часов.

Положительным аспектом при использовании древесных брикетов в виде топлива является их минимальное влияние на окружающую среду при сгорании по сравнению с классическим твердым топливом при одинаковой теплотворной способности как, например уголь, но в 15 раз меньшим содержанием золы (макс 1.0%) которую можно использовать в виде минерального удобрения.

Так, например:
при сгорании бурого угля — возникает 40% золы
при сгорания черного угля — возникает 20% золы
при сгорании древесных брикетов — возникает 0,5-1% золы

Чтобы получать новости с моего сайта заполните форму ниже

В универсальном твердотопливном котле Стропува были испробованы различные виды топлива. Цель испытаний – помочь потребителю с выбором топлива, по его цене или удобству в использовании.
Котел универсальный S40. Дом старой постройки. В жилых помещениях площадью 135м2 поддерживалась температура 22–23°С, в мастерских площадью 40м2 – 8–12°С. За время испытания дом в сутки тратил 133 – 162 кВт/ч тепла. Поэтому котел работал в низком режиме – 10–15% от своей нормальной мощности.
Топливо, закупленное прямо у поставщиков, взвешивалось и закладывалось в котел без перебора, сортировки, без вычета влажности топлива, без оценки экономичности котла, поэтому калорийность будет отличаться от той, которую декларируют поставщики. По похожим причинам количество топлива в топке так же является приблизительным. Например, в топку поместится больше килограмм каменного угля, загружаемого с улицы, чем сухого со склада.

Ольховые дрова. 1кг в котле выделяет 2,86 кВт/ч тепла (2460 ккал).
Помещается в S40 - 70кг, S20 – 50кг, S10 – 25кг, S7 – 15кг).
Дрова на чердаке пролежали 16 месяцев, крупные, много не колотых поленьев 15 – 25 см.

Стружка еловая, мелкая. 1кг – 3,2кВт/ч (2750ккал)
Помещается в S40 – 66кг, S20 – 48, S10 – 24кг, S7 – 14кг.)
Стружка измельчена 10 месяцев назад.

Брикеты ольхи черной. 1кг – 3,49 кВт/ч (3000ккал)
Помещается в S40 – 170кг, S20 -100кг, S10 – 50кг, S7 – 30кг.
Брикеты крупные, размером с пивной бокал. Хорошо сгорают с предназначенным для дров щелевым диффузором.

Брикеты твердолиственных пород. 1кг – 3,1 кВт/ч (2670ккал)
Помещается в S40 – 175кг, S20 – 110кг, S10 – 55кг, S7 – 33кг.
Кусковые брикеты размером с компьютерную мышку, преобладает клен. Горели нестабильно. Рекомендуется использовать воздуходув и предназначенный для угля трубчатый диффузор. Несмотря на то, что объем твердолиственных пород выделяет больше энергии, вес - меньше, чем у легкого дерева (ель, осина…), поэтому если дрова твердолиственных пород (м2) дороже, то продаваемые на развес брикеты твердолиственных пород (кг) должны быть дешевле брикетов из легкого дерева.
При отоплении любым древесным топливом пепел следует удалять каждые 10 -30 дней.
Разгоревшись, древесина выделяет мало дыма, но пока разгорится, дым бывает более густым. Поэтому не рекомендуется завершать загрузку мелкими дровами, напротив, под краями распределителя следует поместить поленья покрупнее, а в середине достаточно 0,2 – 0,5 кг мелкой растопки.

Брикеты литовского торфа. 1кг – 2,26кВт/ч (2000ккал)
Помещается в универсальный котел s40 – 175кг, s20 – 110кг, s10 – 55кг.
Литовский торф следует сжигать без нижнего воздуха, но с воздуходувом и трубчатым диффузором. В конце, для быстрейшего окончания горения, следует открыть воздух снизу. Литовский торф содержит вдвое меньше пепла, чем белорусский, но перед каждой загрузкой не помешает почистить.

Брикеты белорусского торфа. 1кг – 2,36кВт/ч (2290ккал)
Помещается в универсальный котел s40 – 190кг, s20 – 119кг, s10 – 90кг.
Белорусский торф следует сжигать с нижней подачей воздуха, используя воздуходув и трубчатый диффузор. Белорусский торф содержит очень много пепла, образуются сплавленные шлаки. Пепел следует удалять перед каждой загрузкой.
При отоплении торфом из дымовой трубы выбрасывается много твердых частиц, чувствуется кислый запах, поэтому не рекомендуется топить торфом в густонаселенных местностях.

Каменный уголь ДПК. 1кг – 4,85кВт/ч (4170ккал)
Помещается в универсальный котел s40 – 210кг, s20 – 140кг, s10 - 65кг.
Как и вышеупомянутые виды топлива, закладка угля растапливается сверху загрузив около 5 кг дров.
Следует открыть подачу воздуха снизу и использовать трубчатый диффузор. Каждый раз после выгорания закладки, пепел следует удалить.
Каменный уголь – более дорогое топливо, но проще в использовании: закладка котла s20 выделяет 680кВт/ч, столько энергии для дома с суточной потребностью 150 кВт/ч, хватит на 4 суток.

Каменный уголь ССОМ. 1кг – 5,59кВт/ч (4810ккал)
Помещается в универсальный котел s40 – 230кг, s20 – 145кг, s10 – 70кг.
Этот уголь еще калорийнее и дороже. Но, не смотря на то, что мы платим дороже, ккал стоит столько же, сколько при использовании вышеупомянутого угля.
Особенности отопления такие же, как и при использовании угля ДПК. Пока разгорится, уголь пол дня немного дымится.

Мелкий антрацит АМ. 1кг – 5,68 кВт/ч (4875ккал)
Помещается в универсальный котел s40 – 270кг, s20 – 170кг, s10 – 85кг.
Антрациты с трудом разгораются, но горят жарким пламенем без дыма, поэтому из дымовой трубы не видно дыма, и по этой причине удобно топить в населенных пунктах.
Антрацит следует загружать до низа верхней дверцы, сверху следует положить около 10 кг дров. Когда дрова хорошо разгорятся (превратятся в горящие угли) сверху на них загрузите еще 15 – 40кг антрацита и опустите трубчатый диффузор. Не паникуйте, что в отопительной системе температура на час-другой упадет. Ни в коем случае не перемешивайте топливо – это приведет к потуханию.
Для горения антрацита требуется более массивный очаг горения, чем для других видов топлива, поэтому около 15 – 30кг его не сгорает – приходится при извлечении пепла вернуть в следующую закладку. По этой причине для отопления антрацитом удобнее котлы с большими топливными емкостями, а для отопления больше подходит крупный антрацит.

Крупный антрацит AKO. 1кг – 5,72кВт/ч (4920ккал)
Помещается в s40 – 280кг, s20 – 175кг, s10 – 88кг.
Свойства и способ разжигания такой же, как и при использовании мелкого антрацита. При соблюдении указанных рекомендаций, детали котла прослужат долго, поскольку на них не будет действовать высокая температура, которую развивает данный вид топлива.

При выборе топлива, зная предлагаемые цены и сколько какое топливо в котле выделяет энергии, Вы можете подсчитать цены единицы энергии , напр.:
1кВт/ч антрацита будет стоить: предлагаемую цену за 1 кг – 5 руб. : 5,72кВт/ч = 0,87 руб.
По энергетическому паспорту дома или при наличии в системе теплового счетчика, Вы будете знать тепловую потребность Вашего дома, напр.:
За сезон 25000кВт/ч – подсчитаете цену отопления и количество топлива на сезон: 25000кВт/ч антрацита: 5,72 кВт/ч = 4,37т топлива 5000 руб. = 21850 руб.
Сколько будет гореть одна закладка?
Закладка 25кг дров X 2,86кВт/ч: тепловая потребность дома в сутки 70кВт/ч = 1 сутки.