Биомасса

КОТЛЫ С РУЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 

 

Принцип BURN-THROUGH (подача воздуха  сквозь топливо)  Практически все старые печи используют этот принцип. Воздух поступает в них снизу и проходит вверх, преодолевая массив топлива. В таких печах топливо сгорает очень быстро. Газы не сгорают полностью, потому что температура внутри низкая. Большая часть газов вместе с энергией, содержащейся в них, попадает в дымоход. Дымовые газы не успевают передать тепловую энергию в сравнительно коротком дымоходе. В целом эффективность таких печей обычно не превышает 50%.

 

 

 КОТЛЫ С НИЖНЕЙ ПОДАЧЕЙ  ВОЗДУХА

Такие котлы весьма отличаются от описанных выше печей. Поступающий  в них воздух проходит не через  весь массив топлива, а только через  часть. При этом горит только нижний слой древесины. Остальные слои высушиваются и медленно газифицируются. Добавление воздуха (так называемый вторичный  воздух) непосредственно в пламя  позволяет сжигать летучие компоненты более эффективно. В топочных камерах  современных котлов с нижней подачей  воздуха имеется керамическая футировка, сохраняющая тепло внутри камеры. Это позволяет повысить температуру и эффективность сжигания. Типичная эффективность таких котлов находится на уровне 65-75%.

 

 

КОТЛЫ СО ВСТРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙ

В таких котлах воздух также  подается только к части топлива. Газы также образуются медленно и  сгорают более эффективно. Вторичный  воздух также подается в футированную камеру сгорания, в которой поддерживается высокая температура. Дымовые газы должны преодолеть большое расстояние внутри котла, отдавая при этом тепловую энергию. Эффективность таких котлов находится обычно на уровне 75-85%. Некоторые из них снабжены вентиляторами для подачи воздуха вместо использования естественной тяги. Сжигание в таких котлах происходит лучше, с меньшим образованием сажи. Однако их эффективность отличается незначительно.

 

 

ЭФФЕКТИВНОСТЬ (КПД) КОТЛОВ

 

 Качество котла зависит  от отношения между энергией, содержащейся в топливе, и энергией, переданной в систему теплоснабжения. Это отношение называется эффективность  или коэффициент полезного действия (КПД). Чем выше эффективность  котла, тем большая часть энергии  топлива будет передана теплоносителю  (воде) в котле. Хорошие котлы  имеют эффективность 80-90%.

 

Потребление древесины в  котлах со встречной подачей обычно находится в диапазоне от 4 кг/час  для котла мощностью 18 кВт до 18 кг/час для котла мощностью 80 кВт. Для условий Центральной Европы средний односемейный дом (150 м2) потребляет 12 м3 древесины за отопительный сезон. Типичный котел может сжигать куски дерева длиной до 80 см. В таблице внизу приведены дополнительные данные о котлах промежуточного размера.

БАК-АККУМУЛЯТОР 

 

 Установка бака-аккумулятора  совместно с древесносжигающими котлами имеет смысл всегда. Дополнительные расходы, связанные с приобретением и установкой бака, окупаются достаточно быстро. Качество сжигания улучшается. Вскоре после зажигания топлива процесс горения стабилизируется, и котел начинает производить тепло. Без бака вода очень скоро станет слишком горячей, и регулирующая заслонка должна будет уменьшить поступление воздуха для того, чтобы предотвратить закипание воды. Уменьшение количества воздуха приводит к повышенному образованию дыма и неполному сгоранию.

 

При наличии бака процесс  горения может продолжаться, при  этом тепло накапливается в баке. Вода в котле не перегревается. Заслонка открыта, а процесс горения происходит с максимальной эффективностью. Теплая вода поступает в радиаторы непосредственно  из бака-аккумулятора. Размеры бака зависят от количества тепла, необходимого для здания, и эффективности котла.

 

СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ДРЕВЕСИНЫ И СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ  ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ 

 

 Если Вы решили установить  у себя древесносжигающий котел, рекомендуем Вам также подумать об использовании солнечной энергии. Древесный котел и солнечные панели зачастую могут использовать общий бак-аккумулятор. При этом снижается общая стоимость системы. Использование комбинированной системы позволяет отказаться от сжигания древесины в летнее время для получения горячей воды. Кроме того, "сжигать" солнечную энергию обходится дешевле, чем энергию древесины!

 

ВЫБОР ТОПЛИВА 

 

 Какой бы вид топлива  Вы не использовали, оно должно  быть сухим. Содержание воды  в свежеспиленном дереве достигает  50%, поэтому сжигать его сразу  неэкономично. Часть энергии при  сжигании будет затрачено на  испарение воды, соответственно  количество полезной энергии  окажется меньшим. Поэтому перед  сжиганием древесина должна высушиваться. Лучшее, что можно сделать - подождать по крайней мере год, а лучше два. Простейшим способом является хранение древесины на открытом воздухе под навесом или в сарае, предохраняющем от прямого попадания дождя.

 

Нельзя сжигать крашеную или клееную древесину, потому что  в этом случае при сгорании образуются токсичные газы. Нельзя также сжигать  многие вощеные упаковочные материалы, например, картонные пакеты для молока и подобные материалы. Можно сжигать  древесные брикеты, которые получаются с помощью штамповки опилок и  стружки. Обычно они имеют от 10 до 20 сантиметров в длину и около 5 сантиметров в диаметре. В процессе сжатия в брикетах уменьшается содержание воды, поэтому их теплотворная способность выше, чем у обычной древесины. В результате для хранения брикетов необходим меньший объем.

 

ДЫМОХОД

 

 Дымоход формирует  тягу в котле. Тяга получается из-за разности плотностей воздуха на входе котла и в верхней части дымохода. Поэтому высота дымохода, температура дымовых газов и теплопроводность материалов влияют на величину тяги. Изгибы и наличие горизонтальных участков уменьшают тягу. Они вызывают сопротивление, которое должен преодолеть горячий воздух. Поэтому обычно количество горизонтальных участков и изгибов сводится к минимуму. Некоторые котлы имеют встроенные вентиляторы, обеспечивающие необходимую тягу на постоянной основе.

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ КОТЛОВ

 

 Котел должен устанавливаться  и обслуживаться соответствующим  образом. В случае соблюдения  упомянутых условий увеличивается  его период эксплуатации и  надежность. В большинстве стран  существуют правила для установки  котлов. В некоторых случаях котлы  должны устанавливаться в отдельных  помещениях. Дымоход должен очищаться,  по крайней мере, один раз в  год. Это уменьшает риск возгорания. Большое количество сажи может  уменьшать поток воздуха в  котле и дымоходе.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ  ГРАНУЛ И ЩЕПЫ В КОТЛАХ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА 

 

Автоматические котлы  подключаются к системе теплоснабжения так же, как мазутные или газовые. Тепло от сгорания топлива передается теплоносителю - воде, которая после  нагрева поступает в радиаторы, расположенные в помещениях дома. Таким образом, котел отапливает все помещения в здании, в отличие  от печи, которая обогревает лишь комнату, в которой находится. Гранулы  и щепа имеют идеальный размер для использования в автоматических котлах, поскольку они подаются в  котел непосредственно из бункера. Бункер необходимо заполнять один-два  раза в неделю. В котлах с ручной подачей топлива, использующих, например, дрова, последние необходимо загружать  несколько раз в день. Однако такие  котлы обычно дешевле автоматических.

 

ДРЕВЕСНЫЕ ГРАНУЛЫ 

 

 Древесные гранулы  являются относительно новым  и привлекательным видом топлива.  При сжигании гранул утилизируются  ресурсы, которые в противном  случае оказались бы в составе  мусора или попали бы на  свалки. Гранулы обычно делаются  из отходов (опилок и стружек)  и используются в широких масштабах  в системах централизованного  теплоснабжения. Они производятся  прессованием и имеют 1-3 см  в длину и около 1 см в  диаметре. Они чистые, обладают хорошим  запахом и приятные на ощупь.  Гранулы имеют низкую влажность  (менее 10%) и высокую теплотворную  способность по сравнению с  другими видами древесного топлива.  После прессования уменьшается  объем, в результате увеличивается  количество энергии в единице  объема (энергетическая плотность). При сжигании гранул процесс  обладает большей эффективностью  и образуется малое количество  остатка. В некоторых странах  сжигание гранул освобождено  от контроля состава дымовых  газов. 

 

Большой котел (2.5 МВт) для  сжигания гранул и щепы, используемый в системах централизованного теплоснабжения

 

Существуют различные  виды гранул. Некоторые производители  используют связующие вещества для  того, чтобы продлить продолжительность  существования гранул. Другие производители  не используют связующие вещества. Связующие вещества часто содержат фосфор, который попадает в дымовые  газы при сжигании. Соединения фосфора  участвуют в образовании кислотных  дождей и увеличивают коррозию дымохода. Поэтому лучше использовать гранулы  без связующих веществ.

 

 Параметры древесных  гранул:

 

Диаметр: 5 - 8 мм

Длина: макс. 30 мм

Плотность: мин. 650 кг/м3

Влажность: макс. 8% веса

Теплотворная способность: 4,5 - 5,2 кВт·ч/кг

2 кг гранул = 1 литр мазута 

 

 Существует много преимуществ  использования древесных гранул  в качестве топлива. Для производства  гранул не нужно пилить деревья  - они могут быть получены из  древесных отходов. Сжигание гранул  помогает избавиться от отходов  деревообрабатывающей и мебельной  промышленности. В гранулах обычно  отсутствуют добавки для улучшения  процесса горения. При сжигании  гранул не образуется дым. Использование  этого вида топлива уменьшает  потребность в ископаемом топливе,  сжигание которого приносит вред  окружающей среде. 

 

Стоимость древесных гранул может зависеть от места получения  и времени года. Независимо от того, живете вы в городском доме или  в сельской местности, древесные  гранулы представляют для вас  наиболее безопасный и здоровый способ отопления. Гранулы могут использоваться в различных типах зданий - гостиницах, ресторанах, магазинах, офисах, больницах  и школах. До недавнего времени  гранулы использовались в 500 тыс. домов  в Северной Америке.

 

Гранулы могут поставляться потребителю в начале отопительного  сезона

 

ДРЕВЕСНАЯ ЩЕПА

 

 Древесная щепа получается  из отходов лесной древесины.  Древостой должен прореживаться  при выращивании деловой древесины  (для производства балок, досок  и мебельных заготовок). Таким  образом, щепа является результатом  обычной эксплуатации лесного  хозяйства. Древесина измельчается  в специальных рубительных машинах (чипперах). Размер и вид щепы зависит от конкретной машины, однако типичная щепа имеет от 2 до 5 см в длину и 1 см в толщину. Влажность свежей щепы составляет около 50% (весовых) и значительно уменьшается в процессе сушки. Во многих странах, например, Дании, щепа производится для сжигания на станциях централизованного теплоснабжения. Щепа обычно доставляется автомобильным транспортом, поэтому станции ЦТ, оборудованные автоматическими котлами, должны иметь крытые хранилища объемом не менее 20 м3.

Существует три типа котлов с автоматической подачей для  щепы и гранул:

Компактные устройства, в  которых котел и бункер объединены.

Устройства с питателем, в которых котел и бункер отделены друг от друга.

Котлы с предтопком.

 

 

КОМПАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

В таких устройствах топливо  подается из бункера с помощью  автоматического питателя. Количество подаваемого топлива определяется с помощью термостата. Если вода в котле имеет малую температуру, подается больше топлива, и наоборот. Компактные устройства прекрасно работают на гранулах. Они менее приспособлены  для щепы, которая имеет меньшую  энергетическую плотность. Для щепы загрузка топлива должна проводиться  слишком часто. Кроме того, влажность  щепы нередко бывает слишком высокой, в результате ее сгорание происходит неоптимальным образом.

КОТЛЫ С ПРЕДТОПКОМ

 

 В этом типе котлов  сжигание топлива в основном  происходит при высокой температуре  в предтопках. Для поддержания высокой температуры предтопки имеют глиняную обмуровку. Котлы с предтопком пригодны для сжигания влажной древесной щепы. Не сгоревшие в предтопке газы дожигаются в котле. В некоторых котлах могут сжигаться и гранулы, однако существуют котлы, которые могут быть повреждены при сжигании сухого топлива. Поэтому перед приобретением котла необходимо проконсультироваться с производителем.

 

 

ЗАТРАТЫ

 

 Котлы с автоматической  подачей топлива стоят дороже, чем ручные котлы. Это объясняется  относительной сложностью их  конструкции. Обычно их применение  экономически оправдано, если  необходимо большое количество  теплоты в течение года. Для  стран ЕС это означает потребность  в сжигании эквивалента 3000 литров  мазута в год. Если домовладелец  потребляет меньше тепла, ему  лучше приобрести котел с ручной  подачей дров. Если дом уже  оборудован исправным котлом, а  домовладелец думает о приобретении, самым дешевым вариантом будет  приобрести устройство для подачи  топлива. В Дании это обойдется  в 3-4 тыс. Евро вместе с установкой. Описанные выше типы котлов  будут стоить по крайней мере 50 тысяч крон. Несмотря на это, древесносжигающие котлы окупаются в процессе эксплуатации, потому что экономия на приобретении топлива составляет около 300 Евро на каждые 1000 литров замещенного мазута.

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

 Техническое обслуживание  чрезвычайно важно. Без него  существует риск возгорания в  дымоходе и отравления угарным  газом. Правильно работающий котел  лучше использует топливо и,  в результате, экономит деньги. Период  эксплуатации котла также зависит  от обслуживания.