Menu

Kotły na paliwo stałe

Wiadomości wstępne

Kotły na paliwo stałe można najogólniej podzielić na stalowe i żeliwne. Ponieważ podział ten skutkuje zupełnie innymi właściwościami, poniżej kilka uwag o obu rozwiązaniach.

Kotły stalowe - wykonywane są przez spawanie z płyt oraz rur   ze specjalnego rodzaju stali.   Powszechnie stosowanymi odmianami są stal kotłowa i żaroodporna o grubości blachy równej lub większej niż 4 mm. Dodatkowym czynnikiem, który zwiększa sprawność kotła stalowego jest również powszechnie stosowana wełna mineralna, która wyściela wewnętrzną część blachy jaką pokryty jest kocioł. Kotły stalowe występują najczęściej w formie urządzeń z dolnym lub górnym spalaniem. Dokładny schemat działania kotłów stalowych z dolnym i górnym spalaniem znajduje się poniżej. Kotły stalowe to najczęściej urządzenia  o dwu- lub trójciągowym przepływie spalin. W małych kotłach    pierwszy ciąg stanowi komora spalania z nieruchomym rusztem, poniżej którego znajduje się popielnik. Drugi i trzeci ciąg tworzą specjalnie wyprofilowane ściany kotła wewnątrz których płynie woda. W większych jednostkach o dużej mocy, pierwszy ciąg stanowi rura o dużej średnicy tzw. płomienica, a  drugi i trzeci - tworzą poziome rurki zwane płomieniówkami. Spaliny płyną wewnątrz rurek, a woda znajduje się w przestrzeni międzyrurkowej. Ruszt w takich kotłach może być ruchomy z automatycznym odpopielaniem.

 Im większy kocioł tym inne zasady palenia i wymagania odnośnie jakości samego paliwa.  Automatyzacja procesu spalania wymaga paliwa wysokiej jakości i małych gabarytów. Kotły z zasypem ręcznym mogą więc spalać paliwo niesortowane o różnych wymiarach, w przypadku węgla może być np. wykorzystywany węgiel w postaci kęsów i kostek. Kotły z podajnikiem automatycznym wymagają już węgla sortowanego np. groszku. Kotły przemysłowe, to na ogół jednostki spalające węgiel w postaci miału i pyłu, często w postaci zawieszonej (kotły fluidalne)

Zalety 

*  odporne na uderzenia (co dosyć często ma miejsce podczas transportu) z uwagi na fakt, iż stal jest materiałem o dużych właściwościach plastycznych;
*  mniej wrażliwe na zmiany temperatury wody zasilającej kocioł, a co za tym idzie – bardziej odporne na skoki ciśnień wewnątrz kotła;
* lekka konstrukcja;
* łatwe w naprawie i konserwacji (dają sie zaspawać)

Wady 

* mała powierzchnia grzewcza, przy danej objętości;
* niewygodne w transporcie, brak możliwości rozbudowy (moc fabryczna jest mocą docelową);
* mała odporność na korozję, wymagają ochrony przed tzw. zimnym startem.

Kotły żeliwne - wykonane są z wysoce odpornego materiału - żeliwa, którego skład stanowi stop odlewniczy żelaza i węgla (w ilości od 2-4, 5%), jak również manganu, krzemu, fosforu, siarki oraz innych składników, otrzymywanych poprzez stopienie surówki wielkopiecowej i dodatku złomu żeliwnego i stalowego oraz stopów żelaza.
Kotły żeliwne zbudowane są z określonej ilości elementów, zwanych również członami. W procesie produkcji kotła żeliwnego, poszczególne człony łączone są ze sobą za pomocą tulei dwustożkowych walcowych gwintowanych lub też dwustożkowych wciskanych, a następnie dociskane przy użyciu śrub zewnętrznych i przypasowanych do nich nakrętek.   Człon czołowy ( w skład którego wchodzą m.in. drzwiczki komory zasypowej i drzwiczki odpopielnika, ) i tylny (wyjście na czopuch, króciec do podłączenia wężownicy schładzającej) stanowią nieodzowny i podstawowy element każdego z kotłów żeliwnych. Wyżej wymieniona metoda produkcyjna (łączenie członów) jest bardzo praktyczna, gdyż nie tylko pozwala ona na rozbudowę kotła żeliwnego wraz ze wzrostem zapotrzebowania na uzyskanie większej powierzchni grzewczej, ale również szybkiego i sprawnego dokonania wymiany członu w przypadku jego uszkodzenia.
 

Zalety - trwałość >25 lat, odporność na korozję, możliwość rozbudowy przy wzroście zapotrzebowania na moc, duża powierzchnia grzewcza w stosunku do objętości z uwagi na żebrowanie członów

Wady - duży ciężar, wpływ trwałości kotła na skoki temperatur, wrażliwość na uderzenia w czasie transportu, ograniczenia konstrukcyjne skutkujące obecnie niższa sprawnością cieplną w porównaniu do kotłów stalowych

kotlys6.jpg

Rys. Kocioł żeliwny członowy KZ3-Kp w wersji koksowej. 1-żeliwny korpus kotła, 2-drzwiczki paleniskowe, 3-drzwiczki popielnika, 5-czopuch, 6-płaszcz osłonowy z izolacją cieplną, 9-termometr

kotlys7.jpg

 Fot. Wygląd środkowego członu kotła żeliwnego Camino 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Kotły z górnym spalaniem

 Mają niską sprawność rzędu 50-75%, paliwo pali się w nich z dołu do góry w całej objętości wsadu.  Szybkość palenia regulowana jest  tzw. miarkownikiem ciągu, który steruje stopniem otwarcia drzwiczek paleniskowych, zwiększając lub zmniejszając  dopływ powietrza do komory spalania. Palenie przebiega bardzo szybko, wymagając stałego uzupełniania wsadu.  Powoduje to niezupełne spalanie się paliwa i porywanie małych cząstek węgla przez spaliny.  Zdławienie stopnia otwarcia dopływu powietrza spowalnia spalanie, ale zmniejsza temperaturę w komorze paleniskowej i sprzyja niezupełnemu spalaniu części stałych. Po wygaszeniu paleniska w komorze pozostają zwykle niedopalone kawałki paliwa.  Generalnie kotły te mimo niskiej efektywności spalania są tanie, proste w konstrukcji i eksploatacji.

kociol01.jpgkociol02.jpg 

 

Fot. (poniżej) Miarkownik ciągu

kociol03.jpg

kotlys1.jpgkotlys2.jpg

Rys. Kotły z górnym spalaniem firmy SAS. Po lewej dwuciągowy, po prawej trójciągowy.

Powyższe kotły posiadają już ruszt wodny, który pełni rolę dodatkowego wymiennika ciepła. W kanałach spalinowych mają zainstalowane tzw. turbulatory spalin zwiększające wymianę ciepła. Na rysunkach widoczna dźwignia do przerusztowania paleniska. Dźwignia może być zamocowana z lewej lub prawej strony kotła. Kotły SAS są standardowo wyposażone w miarkowniki ciągu spalin. Dodatkowo, w górnej płycie kotła mają przyłącza fabryczne do zamocowania

kotlys3.jpg

Rys. Płyta górna kotła SAS. Ozn. 1- przepustnica w przewodzie spalin, 2-króciec do podłączenia zaworu bezpieczeństwa, 3- miejsce do zamocowania wentylatora nadmuchowego (opcja), 5- miejsce do montażu czujnika temperatury i sterownika kotła, 6- wylot gorącej wody.

Schematy podłączeń

kotlys4.jpg

Rys. Wersja podstawowa, kocioł podłączony do instalacji c.o. w budynku, zabezpieczony naczyniem wzbiorczym systemu otwartego.

kotlys5.jpg

Rys. Kocioł zabezpieczony przed przegrzaniem zaworem termostatycznym BVTS na dopływie wody zimnej. Nadmiar wody gorącej wypychany jest poprzez naczynie wzbiorcze i rurę przelewową do studzienki schładzającej, a stąd do kanalizacji.

kotlys8.jpg

Rys. Kocioł z zamkniętym naczyniem wzbiorczym zabezpieczony dodatkowo zaworem termicznym. W czasie przegrzania zawór otwiera dopływ wody zimnej do przestrzeni wodnej kotła, nadmiar wody gorącej usuwany jest do studzienki schładzającej, a stąd do kanalizacji. Ozn. 1 - kocioł typu SAS UWG PLUS, 2 - zawór bezpieczeństwa, 3 - czujnik temperatury z kapilarą, 4 - zawór kulowy odcinający, 5 - filtr siatkowy, 6 - zabezpieczenie termiczne przed przegrzaniem (np, SYR typu 5067), 7 - zawór różnicowy, 8 - pompa obiegowa instalacji c.w.u, 9 - zawór zwrotny, 10 - zasobnik c.w.u., 11- zawór czterodrogowy, 12 - pompa obiegowa instalacji c.o., 13 - obieg instalacji c.o., 14 - naczynie przeponowe, 15 - zawór spustowy, 16 - studzienka (naczynie) schładzająca/przelewowa

Kotły z dolnym spalaniem

Paliwo pali się w nich na tylnej ścianie komory zasypowej lub w komorze spalania znajdującej się z tyłu komory zasypu. Palenie nie jest intensywne,   żarzy się tylko w części dolnej kotła i stopniowo spopiela, reszta wsadu stopniowo obsuwa się w dół komory. Dopalanie spalin odbywa się w komorze drugiego ciągu spalinowego dzięki czemu sprawność kotłów jest dość duża i wynosi do 80%. Drewno musi być dobrze wysezonowane z wilgotnością poniżej 25%.  Ruszt może być stały lub ruchomy. Ruszty stałe wykonywane są najczęściej jako wodne, ruchome mogą być żeliwne lub stalowe.                                                                                                                                         Obie powyższe konstrukcje kotłów mogą pracować jako kotły atmosferyczne, na ciągu kominowym lub wentylatorowe z wentylatorem nadmuchowym lub wyciągowym. Pierwsze rozwiązanie jest tańsze i niezależne od instalacji elektrycznej, ale wymaga wysokich kominów: dla kotłów ze spalaniem górnym minimum 4m dla spalania dolnego nawet 7-8m. Kotły atmosferyczne spalają też dość szybko paliwo i wymagają stałej obsługi. Kotły wentylatorowe zapewniają tzw. stałopalność kotła. Paliwo można dorzucać raz na 6h (kotły ze spalaniem górnym) do  18 h (kotły ze spalaniem dolnym).

kociol04.jpgkotlys9.jpg

Rys. Schemat pracy kotła z dolnym spalaniem, po prawej kocioł z dolnym spalaniem firmy SAS.

Kocioł wentylatorowy

kotlys10.jpgkotlys11.jpg

Kolejna wersja kotła na paliwo stałe, z zamocowanym fabrycznie wentylatorem i sterownikiem. Dopływ powietrza odbywa się systemem otworów wykonanych  w ściance komory paleniskowej (rys. powyżej). Kocioł posiada dodatkowo miarkownik ciągu umożliwiający pracę na ciągu naturalnym. Podobnie jak poprzednie konstrukcje, rozwiązanie powyższe należy uznać jako archiwalne, nie spełniające najnowszych wymagań środowiskowych.

 

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});