Традиційна технологія спалювання палива

Основою котла є камера згоряння (топка) в якій відбувається процес горіння газо-повітряної суміші та нагрівається вода для опалення та гарячого водопостачання.

У камері згоряння встановлено пальник та теплообмінник. Коли йде запит на включення котла, електронна плата відкриває подачу газу на пальник, працює автоматичне розпалювання, виникає горіння. Полум'я в топці нагріває теплообмінник і відповідно воду, яка через нього протікає. Підігріта вода подається до контуру СО або ГВП.

 

Малюнок 2. Пристрій відкритої камери згоряння традиційного котла

 

За принципом видалення димових газів існують котли з відкритою та герметичною камерою згоряння.

Котел з відкритою камерою згоряння виробляє викид димових газів у стаціонарний димар. Для його роботи потрібна припливно-витяжна вентиляція в приміщенні та природна тяга в димарі.

Котел із закритою камерою згоряння обладнаний  вентилятором, за допомогою якого видаляються продукти згоряння.

Дані котли не мають жорсткої прив'язки до димаря, комплектуються спеціальними димохідними системами, найпопулярніші з них:

- коаксіальний димар, який виконаний за принципом "труба в трубі", де по внутрішній трубі проводиться викид продуктів згоряння, а по зовнішній подається повітря для процесу горіння газу;

- роздільна димохідна система, в якій по окремих трубах відбувається видалення продуктів згоряння та припливу повітря.

Робота пальника традиційного котла заснована  на принципі інжекції повітря.

Газ без повітря не горить і не спалахує. Для отримання паливної суміші газ необхідно змішати з повітрям та подати в пальник.

Газовий пальник складається з окремих елементів, так званих газових рамп (див. рис.3). Перед газовим пальником розташований колектор газу з форсунками, які мають калібровані отвори, діаметр залежить від типу газу. Коли газ з колектора під тиском потрапляє в пальник, він підхоплює певну кількість первинного повітря – принцип инжекции. У результаті ми отримуємо необхідну газоповітряну суміш.

 

Крім цього до топкового простору надходить додатково вторинне повітря для стабілізації горіння.

 

< /p>

Малюнок 3. Влаштування газової рампи інжекційного пальника

Висота полум'я над пальником залежить від тиску газу, цим процесом керує газова автоматика.

Типовий теплообмінник навісного котла виконаний з міді і є трубою, вигнутою на зразок змійовика в горизонтальній площині. Зовні теплообмінник має ребра для стабілізації потоку димових газів та збільшення теплообміну.

>

Малюнок 4. Первинний монотермічний теплообмінник

На корпусі теплообмінника розташований запобіжний термостат, який захищає від перегріву. У разі припинення циркуляції датчик миттєво нагрівається і дає команду електронній платі, яка відключає подачу газу.

Конденсаційна технологія спалювання палива

Конденсаційна технологія, як випливає з назви, ґрунтується на використанні теплоти конденсації водяної пари, що міститься в продуктах згоряння опалювального обладнання.

Звідки береться водяна пара?

Він виникає внаслідок хімічної реакції водню з киснем у процесі горіння палива (див. рис.1). Як ми бачимо, основними результатами цієї реакції є теплота, вуглекислий газ та вода у вигляді водяної пари.

Для того, щоб використовувати теплоту водяної пари, її необхідно сконденсувати. Для цього було розроблено новий вузли: теплообмінник, пальник, вентилятор, газова автоматика.

Принцип дії: При запиті на увімкнення котла запускається вентилятор і подає в спеціальну зону змішування потік повітря. У зоні змішування встановлено «трубка Вентурі», для здійснення подачі газу. Таким чином, внаслідок потоку повітря та підмішування газу створюється газо-повітряна суміш. Вона прямує в циліндричний газовий пальник, де відбувається процес розпалювання, і горіння.

На відміну від конструкції інжекційного пальника (де полум'я поширюється тільки вгору), у пальнику конденсаційного котла полум'я поширене по всьому колу на 360°.

Малюнок 5. Пристрій камери згоряння конденсаційного котла

Пальник розташована всередині теплообмінника, який має назву конденсаційний модуль.

Такі теплообмінники виготовляються із трубок овального профілю, матеріал – нержавіюча сталь. Корпус модуля може бути виготовлений з нержавіючої сталі або термостійкого композитного матеріалу, стійкого до конденсату.

Димові гази проходять через змійовики і передають теплоту теплоносію СО.

У тильній зоні камери згоряння встановлено перегородку. Вона поділяє топку на дві камери. У першій камері здійснюється процес відбору явної теплоти при спалюванні горючої суміші, у другій камері полум'я немає, проходять тільки трубки теплообмінника, внаслідок чого відбувається процес охолодження водяної пари продуктів згоряння та відбір прихованої теплоти. В результаті утворюється конденсат, що видаляється в дренаж каналізаційної системи об'єкта.

Наочно ефект використання конденсаційної технології можна продемонструвати за допомогою схем теплового балансу традиційного та конденсаційного котла.

Малюнок 6. Схема теплового балансу традиційного та конденсаційного котла

Добре видно, що використання конденсаційної технології дозволяє зменшити втрату тепла з димовими газами з 17% до 5%, тобто більш ніж утричі. Баланси теплоти наведені з урахуванням теплоти водяної пари, тобто, використовуючи теплотехнічні терміни на вищу теплоту згоряння. Якщо ж використовувати традиційну методику розрахунку, як це роблять зазвичай, ККД конденсаційного обладнання може досягати 108%, а традиційних котлів – ndash; 90­93%.

Конденсація водяної пари здійснюється за допомогою води зворотної лінії СО. Таким чином, ефективність конденсації істотно залежить від температури теплоносія. Чим вона нижча, тим із більш високою економічністю працює обладнання. Саме тому конденсаційні котли рекомендують застосовувати у низькотемпературних системах опалення.

Конденсаційний котел, має важливу перевагу - це низький викид забруднюючих речовин , в першу чергу, оксиди азоту. Досягається це за рахунок дії двох основних факторів: точного дозування повітря в паливній суміші (що необхідно для ефективної конденсації) та зниження температури в ядрі факела (завдяки спеціальної конструкції пальника). Дані методи давно використовуються у промисловій теплоенергетиці як методи зниження утворення оксидів азоту.