Комбинированные (мультитопливные) котлы для нескольких видов топлива

И. Пеньков
Стоимость природного газа заставляет потребителей искать альтернативные источники тепла. И хотя отопление дровами все еще самое распространенное в подавляющем большинстве населенных пунктов Украины, потребители все больше начинают обращать внимание на пеллетные котлы.

Как правило, хороший пеллетный котел дороже газового или классического твердотопливного, но главный недостаток газового отопления – это стоимость тепла, а твердотопливного – невысокий КПД, складские помещения для хранения дров и ручной труд для регулярной закладки дров в топку. Если посчитать все затраты и неудобства, то окажется, что переход на отопление пеллетами экономически обоснован.
Но при выборе пеллетного котла у покупателя часто возникают вопросы – что делать, если неожиданно возникнут временные перебои с доставкой топлива из-за погодных условий или по какой-нибудь другой причине? А можно ли использовать древесные отходы или дрова в случае временного отсутствия пеллет?

Особенно такие вопросы актуальны для тех потребителей, у которых есть необходимость в альтернативном отоплении при отсутствии места для размещения нескольких агрегатов – это школы, детские сады, больницы, теплицы и т. п.

Для таких потребителей производители отопительной техники предлагают комбинированные (мультитопливные) котлы. Это котлы, состоящие из двух агрегатов – твердотопливный котел и пеллетная горелка, вмонтированная в него.

Основные элементы комбинированного котла – это теплообменник, который защищен теплоизоляционным кожухом, камера сгорания для загрузки твердого топлива, зольный ящик для сбора золы, пеллетная горелка для работы в автоматическом режиме.

Пеллетные горелки делятся на два вида: ретортные и факельные. Конструктивные отличия заключаются в способе подачи топлива в зону активного горения и воздуха для постоянного поддержания этого процесса.

Ретортные горелки сконструированы в виде чаши с каналами, по которым подается воздух. Топливные гранулы, в зависимости от конструкции горелки, могут насыпаться в чашу сверху или выталкиваться шнеком снизу. Сжигание топлива происходит в камере котла, поэтому горение называют объемным. У ретортных горелок есть такие недостатки, как пожароопасность, ручной розжиг топлива, невысокий КПД, сложность в монтаже, настройке и автоматизации подачи используемого топлива.

Факельные горелки по внешнему виду и принципу действия схожи с газовыми и жидкотопливными горелочными устройствами. Сжигание гранул происходит на вложенном колоснике огневой трубы, служащей камерой сгорания топлива. Продукты сгорания, образующиеся в ходе данного процесса, очищаются воздушным потоком или механической системой очистки и выбрасываются в топку котла. Заданное количество пеллет поступает из бункера на колосник камеры сгорания (сопла) горелки с помощью шнека, управляемого контроллером горелки. Автоматическое регулирование работы факельной горелки осуществляется с помощью ПО и набора датчиков, следящих за тягой, силой и температурой пламени, количеством остаточного кислорода в дымовых газах и другими параметрами. К преимуществам факельных горелок можно отнести безопасность в процессе эксплуатации, компактность, высокий КПД (до 95%), автоподжиг, полную автоматизацию процесса горения, способность к самостоятельному запуску и самоочищению от шлаков, возможность дистанционного управления. Большинство европейских производителей оснащает котлы преимущественно факельными горелками.

С выбором комбинированного котла столкнулось частное предприятие по разведению рыбы в Броварском районе Киевской области. Газ как топливо не устраивал из-за дороговизны. Основным требованием к оборудованию была относительно невысокая стоимость, автоматизация процессов теплогенерации (для оптимизации штата сотрудников), безопасность в эксплуатации и возможность использования альтернативных видов топлива в случае необходимости.

Рыба разводится в крытом помещении площадью 600 кв. метров, внутри которого последовательно размещены четыре емкости с водой. Вода в емкостях нагревается при помощи теплообменника, в котором проходит движение теплоносителя, которым является горячая вода, поступающая из контура отопления. Горячая вода из общего контура отопления поступает в змеевик через циркуляционный насос. Температура регулируется с помощью термостата. На выбор мощности котла и теплообменника оказывает влияние такой параметр, как объём воды в емкостях, и высчитывается по формуле:

P = 1,16 V∙ΔT/t,

где, P – мощность (кВт), V – объем водоема (м3), t – время (ч), ΔT – разница температур (°С).

После всех расчетов остановились на комбинированном (мультитопливном) котле мощностью 70 – 80 кВт, работающем на двух и более видах топлива – пеллеты, брикеты, дрова, щепа и уголь. Пеллеты в таких котлах используются для работы в автоматическом режиме, а дрова, брикеты, уголь – в качестве резервного топлива с ручной загрузкой.

По итогам изучения предложений, данное предприятие по разведению рыбы остановило свой выбор на мультитопливном котле с факельной горелкой LIBERATOR MULTI 75 украинского производства.

Lib_1 Главным критерием в выборе поставщика было то, что котел, горелка и ПО производятся на одном предприятии, которое имеет собственную сервисную службу и необходимые запчасти, а это значит, что любые неполадки могут быть устранены в кратчайшие сроки.

Трехходовой гибридный теплообменник котла выполнен из высококачественной стали и обеспечивает эффективный уровень теплообмена. В передней части теплообменника расположены дверцы, которые обеспечивают доступ в камеру сгорания для загрузки твердого топлива. В вертикально расположенных трубах жаротрубной части теплообменника находятся турбулизаторы, обеспечивающие увеличение площади соприкосновения горячего воздуха с поверхностью теплообменника, а так же очищение труб от продуктов сгорания, что способствует увеличению КПД теплообменника и котла в целом.

В задней части котла расположены патрубки для присоединения прямого и обратного трубопроводов, а также для подключения дымовой трубы.
На боковой стенке расположены рычаг привода турбулизаторов и дверцы для доступа к зольному ящику турбулизаторов.

В верхней части котла установлен дымосос для принудительного отвода газов, выделяемых при сгорании топлива. Дымосос вращается с постоянной скоростью, создавая максимальное разрежение. В твердотопливных котлах (без горелок), приток воздуха в камеру сгорания регулируется воздушной заслонкой. Использование дымососа и регулируемой воздушной заслонки позволяет управлять процессом сгорания и предотвращает утечку дымовых газов.

Котел может устанавливаться как с горелкой, так и без нее. Пеллетная горелка может использоваться и как основной источник генерации тепла, и как вспомогательный. При отсутствии горелки на ее место может устанавливаться регулируемая воздушная заслонка, работающая в зависимости от заданной температуры котловой воды.

Конструкция факельной горелки обеспечивает удобство обслуживания, очистку поверхностей нагрева от внешних отложений, настройку приборов регулирования и наблюдение за показаниями контрольно-измерительных приборов.

Кожух горелки сохраняет горелку от повреждений и загрязнений внутренних элементов. Он легко снимается и обеспечивает полный доступ к механизмам для проведения технического обслуживания.

Сопло горелки (камера сгорания) изготовлено из коррозионностойкой нержавеющей стали и рассчитано на длительный срок эксплуатации. Трубчатая конструкция сопла повышает эффективность горения по сравнению с горелками с открытой камерой горения.

Конструкция подвижного колосника изготовлена из стального листа, толщина которого 6 мм. Он устроен таким образом, чтобы минимизировать тепловые нагрузки, в результате чего увеличивается срок его эксплуатации. Подвижный колосник обеспечивает высокую эффективность сгорания топлива и высокую степень очистки горелки от шлаков.

Фотодатчик обеспечивает стабильное пламя горелки в процессе работы и не допускает неконтролируемого потока пламени.

Осевой внутренний шнек устанавливается в корпусе горелки для подачи топлива в зону горения. Движение внутреннего шнека и подвижного колосника обеспечивают электроприводы ~220 V.

Блок управления с повышенной защитой помещен в отдельный пульт и вынесен за пределы горелки, что позволяет защитить его от перегрева и загрязнений. Таким образом повышается срок службы платы и облегчается ее обслуживание. Пульт выполнен поворотным и, в зависимости от размещения горелки на объекте, может позиционироваться в удобную для пользователя сторону. Это упрощает доступ к управлению и делает эксплуатацию более комфортной. Также в блоке управления предусмотрены входы-выходы для подключения насосов и датчиков тепловой сети и ГВС, два резервных программируемых выхода.

Программное обеспечение (ПО) от производителя осуществляет надежную и безопасную работу всех узлов горелки. С определенной периодичностью опрашиваются все датчики аварийных ситуаций и сигналы, влияющие на эффективную работу горелки, которые отображаются на дисплее блока управления. Расширенное управление вентиляторами первичной и вторичной подачи воздуха позволяет обеспечить эффективное сгорание топлива. Опционально разработаны и реализованы дополнительные функции по управлению дымососом, насосами системы отопления и ГВС, регулировке по температуре и составу дымовых газов.

Также имеется возможность подключения GSM-модуля для удаленного контроля работы горелки. Система управления горелки может быть встроена в автоматическую систему управления технологическим процессом котельных и другого оборудования.

Система розжига состоит из нагревательных элементов (ТЭНов) и вентиляторов наддува воздуха.

Внешний шнек подачи пеллет обеспечивает дозированную подачу топлива в горелку из бункера и является неотъемлемой частью горелки. Шнек приводится в движение мотор-редуктором с питанием от сети 220 V и подключается к горелке легкоплавким гофрированным шлангом для предотвращения воздействия обратного пламени. Для очистки шнека от забивания отходами некачественных пеллет предусмотрено ревизионное окно.

Lib_2 Данный котел позволяет генерировать тепловую мощность 75 кВт для отопления и ГВС, работает в двух режимах – автоматическом и режиме ручной загрузки любых видов твердого топлива. Факельная пеллетная горелка расположена в нижней части котла и может использоваться либо как основной источник генерации тепла, либо как вспомогательный, «подсвечивая» низкокачественное топливо или топливо с большим содержанием золы, которое не может гореть самостоятельно.

Для переключения с одного режима использования котла на другой не требуется проведение каких-либо монтажных работ. Все, что необходимо – это выключить пеллетную горелку или перевести ее в режим ожидания, и после этого перейти на альтернативное твердое топливо в режиме ручной загрузки. Когда топливо догорит, горелка включится сама и продолжит работать в автоматическом режиме.

Как показал опыт прошлой зимы, руководство предприятия убедилось в правильности своего выбора. Во время рождественских праздников выпал снег и усилились морозы. Срок доставки пеллет поставщиком сместился на три дня, и если бы у предприятия не было возможности перейти на резервное топливо (дрова), рыба могла бы не выжить, что привело бы к большим убыткам.

Помимо безопасности, к котлу LIBERATOR MULTI 75 также выдвигалось требование, что он должен работать в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала. И с этой задачей котел справился на «отлично».



Оставьте комментарий