Topná zařízení na tuhá paliva jsou dnes zastoupena celou skupinou zařízení. Každý kotel na tuhá paliva, který dnes vyrábí domácí i zahraniční výrobní společnosti, je zcela nové, high-tech topné zařízení. Díky zavádění technických inovací a automatických regulačních zařízení do konstrukce topných zařízení se podařilo výrazně zvýšit účinnost a optimalizovat provoz kotlů na tuhá paliva.
Topná zařízení tohoto typu využívají tradiční princip činnosti, podobný známé verzi vytápění kamny. Hlavní činnost je způsobena procesem generování tepelné energie uvolněné při spalování uhlí, koksu, palivového dřeva a dalších palivových zdrojů v kotli, po kterém následuje přenos tepla do chladicí kapaliny.
Stejně jako ostatní zařízení, která zajišťují výrobu a přenos energie, má zařízení kotle svůj vlastní faktor účinnosti. Podívejme se podrobněji, jaká je účinnost jednotek pracujících na tuhá paliva. Pokusíme se najít odpovědi na otázky související s těmito parametry.
Jaká je účinnost topných zařízení
U každého topného tělesa, jehož úkolem je vytápět vnitřní prostory obytných budov a staveb pro různé účely, byla, je a zůstává důležitou součástí provozní efektivita. Parametr, který určuje účinnost kotlů na tuhá paliva, je faktor účinnosti. Účinnost udává poměr vynaložené tepelné energie vyrobené kotlem při spalování tuhého paliva k užitečnému teplu dodanému do celého topného systému.
Tento poměr je vyjádřen v procentech. Čím lépe kotel funguje, tím vyšší je úrok. Mezi moderní kotle na tuhá paliva existují modely s vysokou účinností, high-tech, efektivní a ekonomické jednotky.
Pro vaše informace: Jako hrubý příklad je třeba zhodnotit tepelný efekt získaný sezením u ohně. Tepelná energie uvolněná při spalování dřeva může ohřívat prostor a předměty omezené kolem ohně. Většina tepla z hořícího ohně (až 50–60 %) jde do atmosféry a neposkytuje žádný jiný užitek než estetický obsah, zatímco sousední objekty a vzduch přijímají omezené množství kilokalorií. Účinnost požáru je minimální.
Účinnost topného zařízení silně závisí na tom, jaký typ paliva se používá a jaké jsou konstrukční vlastnosti zařízení.
*
Například: při spalování uhlí, dřeva nebo pelet se uvolňuje různé množství tepelné energie. Účinnost do značné míry závisí na technologii spalování paliva ve spalovací komoře a typu topného systému. Jinými slovy, každý typ topného zařízení (tradiční kotle na tuhá paliva, dlouhospalovací jednotky, kotle na pelety a zařízení pracující s pyrolýzou) má své vlastní technologické konstrukční prvky, které ovlivňují parametry účinnosti.
Provozní podmínky a kvalita větrání také ovlivňují účinnost kotlů. Špatné větrání způsobuje nedostatek vzduchu nutného pro vysokou intenzitu spalovacího procesu palivové hmoty. Na stavu komína závisí nejen míra komfortu v interiéru, ale také účinnost topných zařízení a výkon celého topného systému.
Průvodní dokumentace k topnému kotli musí obsahovat výrobcem deklarovanou účinnost zařízení. Shoda skutečných indikátorů s deklarovanými informacemi je dosažena správnou instalací zařízení, zapojením a následným provozem.
Provozní řád kotlových zařízení, jehož dodržování ovlivňuje hodnotu účinnosti
Každý typ topné jednotky má své optimální parametry zátěže, které by měly být z technologického i ekonomického hlediska co nejužitečnější. Provozní proces kotlů na tuhá paliva je navržen tak, aby zařízení po většinu času pracovalo v optimálním režimu. Tento provoz lze zajistit dodržováním pravidel provozu topných zařízení na tuhá paliva. V tomto případě musíte dodržovat a dodržovat následující body:
- je nutné dodržovat přijatelné režimy provozu foukání a výfuku;
- neustálá kontrola intenzity spalování a úplnosti spalování paliva;
- kontrolovat množství strhávání a selhání;
- posouzení stavu povrchů ohřívaných při spalování paliva;
- pravidelné čištění kotle.
Uvedené body jsou nezbytným minimem, které je nutné dodržet při provozu kotlového zařízení v topné sezóně. Dodržování jednoduchých a srozumitelných pravidel vám umožní získat účinnost autonomního kotle uvedenou v charakteristikách a zlepšit provoz kotle na tuhá paliva.
Dá se říci, že každá maličkost, každý prvek návrhu topného zařízení ovlivňuje hodnotu faktoru účinnosti. Správně navržený komín a ventilační systém zajišťují optimální proudění vzduchu do spalovací komory, což výrazně ovlivňuje kvalitu spalování produktu paliva. Výkon větrání se posuzuje součinitelem přebytečného vzduchu. Nadměrné zvýšení objemu nasávaného vzduchu vede k nadměrné spotřebě paliva. Teplo odchází potrubím intenzivněji spolu se zplodinami hoření. Při poklesu koeficientu se provoz kotlů výrazně zhoršuje a je vysoká pravděpodobnost výskytu zón s omezeným kyslíkem v topeništi. V této situaci se začnou tvořit saze a hromadit se ve velkém množství v topeništi.
Intenzita a kvalita spalování v kotlích na tuhá paliva vyžaduje neustálé sledování. Spalovací komora musí být zatížena rovnoměrně, aby se zabránilo ohniskovým požárům.
K poznámce: uhlí nebo palivové dřevo je rovnoměrně rozmístěno po roštech nebo roštech. Ke spalování by mělo dojít po celém povrchu vrstvy. Rovnoměrně rozložené palivo rychle schne a hoří po celém povrchu, čímž je zajištěno úplné vyhoření pevných složek palivové hmoty na těkavé produkty spalování. Pokud jste správně umístili palivo do topeniště, bude plamen při provozu kotlů jasně žlutý, slámově zbarvený.
Během spalování je důležité zabránit selhání zdroje paliva, jinak budete muset čelit značným mechanickým ztrátám (nedostatečnému spalování) paliva. Pokud nekontrolujete polohu paliva v topeništi, velké úlomky uhlí nebo palivového dřeva padající do popelníku mohou vést k neoprávněnému spalování zbývajících produktů hmoty paliva.
Saze a pryskyřice nahromaděné na povrchu výměníku tepla snižují stupeň zahřívání výměníku tepla. V důsledku všech výše uvedených porušení provozních podmínek klesá užitečný objem tepelné energie potřebný pro normální provoz topného systému. V důsledku toho můžeme mluvit o prudkém poklesu účinnosti topných kotlů.
Faktory, na kterých závisí účinnost kotle
Kotle s vysokou hodnotou účinnosti dnes představují následující topná zařízení:
- jednotky na uhlí a jiná pevná fosilní paliva;
- kotle na pelety;
- zařízení pyrolýzního typu.
Účinnost topných zařízení spalujících antracitové, uhelné a rašelinové brikety je v průměru 70-80%. Zařízení na pelety mají výrazně vyšší účinnost – až 85 %. Kotle tohoto typu, zatížené peletami, jsou vysoce účinné a při spalování paliva produkují obrovské množství tepelné energie.
K poznámce: jedno zatížení stačí k provozu zařízení v optimálních režimech až 12-14 hodin.
Absolutním lídrem mezi topnými zařízeními na tuhá paliva je pyrolýzní kotel. Tato zařízení používají palivové dřevo nebo odpadní dřevo. Účinnost takového zařízení je dnes 85% nebo více. Jednotky také patří k vysoce účinným zařízením s dlouhým spalováním, ale za předpokladu nezbytných podmínek – vlhkost paliva by neměla překročit 20%.
Důležitým faktorem pro hodnotu účinnosti je typ materiálu, ze kterého je topné zařízení vyrobeno. Dnes jsou na trhu modely kotlů na tuhá paliva z oceli a litiny.
Pro vaše informace: První zahrnuje výrobky z oceli. Pro snížení tržní hodnoty jednotky používají výrobní podniky základní konstrukční prvky z oceli. Například výměník tepla je vyroben z vysoce pevné, žáruvzdorné černé oceli o tloušťce 2-5 mm. Topná trubková tělesa sloužící k ohřevu hlavního okruhu jsou vyráběna stejným způsobem.
Čím silnější je ocel použitá v konstrukci, tím vyšší jsou charakteristiky přenosu tepla zařízení. Účinnost se odpovídajícím způsobem zvyšuje.
U ocelových zařízení je zvýšení účinnosti dosaženo instalací speciálních vnitřních přepážek ve formě trubek – hlavních průtokových stupňů a rozptylovačů kouře. Opatření jsou vynucená a částečná, což umožňuje mírně zvýšit účinnost hlavního zařízení. Mezi modely ocelových kotlů na tuhá paliva lze jen zřídka najít zařízení s účinností nad 75%. Životnost takových výrobků je 10-15 let.
Zahraniční společnosti pro zvýšení účinnosti ocelových topných kotlů používají u svých modelů proces spodního spalování se 2 nebo 3 trakčními proudy. Konstrukce výrobků umožňuje instalaci trubkových topných těles pro zlepšení přenosu tepla. Takové zařízení má účinnost 75-80% a může trvat déle, 1,5krát.
Na rozdíl od ocelových jednotek jsou litinové jednotky na tuhá paliva účinnější.
Konstrukce litinových jednotek využívá výměníky tepla vyrobené ze speciální slitiny litiny, která má vysoký přenos tepla. Takové kotle se nejčastěji používají pro otevřené topné topné systémy. Výrobky jsou navíc vybaveny roštovými tyčemi, díky kterým probíhá intenzivní odběr tepelné energie přímo z hořícího paliva umístěného na roštové tyči.
Účinnost takových topných zařízení je 80%. Je třeba vzít v úvahu dlouhou životnost litinových kotlů. Životnost takového zařízení je 30-40 let.
Jak zvýšit účinnost topných zařízení na tuhá paliva
Dnes se mnoho spotřebitelů, kteří mají k dispozici kotel na tuhá paliva, snaží najít nejpohodlnější a nejpraktičtější způsob, jak zvýšit účinnost topných zařízení. Výrobcem nastavené technologické parametry topných zařízení časem ztrácejí své jmenovité hodnoty, proto se hledají různé způsoby a prostředky ke zvýšení účinnosti kotlových zařízení.
Zvažme jednu z nejúčinnějších možností, instalaci dalšího výměníku tepla. Úkolem nového zařízení je odstraňovat tepelnou energii z těkavých produktů spalování.
Ve videu můžete vidět, jak si vyrobit vlastní ekonomizér (výměník tepla)
K tomu musíme nejprve vědět, jaká je teplota kouře na výstupu. Změnit jej můžete pomocí multimetru, který je umístěn přímo uprostřed komína. Údaje o tom, kolik dodatečného tepla lze získat z odpařujících se produktů spalování, jsou nezbytné pro výpočet plochy přídavného výměníku tepla. Provádíme následující:
- posíláme určité množství palivového dřeva do topeniště;
- Měříme, jak dlouho trvá, než shoří určité množství palivového dřeva.
Například: palivové dříví, v množství 14.2 kg. hořet 3,5 hodiny. Teplota kouře na výstupu z kotle je 460 0 C.
Za 1 hodinu jsme spálili: 14,2/3,5 = 4,05 kg. palivové dříví
Pro výpočet množství kouře používáme obecně uznávanou hodnotu 1 kg. palivové dříví = 5,7 kg. spaliny. Dále vynásobíme množství dřeva spáleného za jednu hodinu množstvím kouře vzniklého spálením 1 kg. palivové dříví Výsledek: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. těkavé produkty spalování. Tento údaj se stane výchozím bodem pro následné výpočty množství tepelné energie, kterou lze dodatečně využít k ohřevu druhého výměníku tepla.
Při znalosti hodnoty tepelné kapacity těkavých horkých plynů 1,1 kJ/kg provedeme další výpočet výkonu tepelného toku, pokud chceme snížit teplotu kouře ze 460 0 C na 160 stupňů.
Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8124 kJ tepelné energie.
V důsledku toho získáme přesnou hodnotu dodatečného výkonu poskytovaného těkavými produkty spalování: q = 8124/3600 = 2,25 kW, což je velký údaj, který může mít významný vliv na zvýšení účinnosti topných zařízení. S vědomím toho, kolik energie se plýtvá, je touha vybavit kotel dalším výměníkem tepla zcela oprávněná. Vlivem přílivu dodatečné tepelné energie pro ohřev chladicí kapaliny se zvyšuje nejen účinnost celého topného systému, ale zvyšuje se i účinnost samotné topné jednotky.
Závěry
Navzdory množství modelů moderních topných zařízení jsou kotle na tuhá paliva nadále jedním z nejúčinnějších a cenově dostupných typů topných zařízení. Oproti elektrokotlům, které mají účinnost až 90 %, mají jednotky na tuhá paliva vysoký ekonomický efekt. Zvýšení účinnosti u nových modelů umožnilo tomuto typu kotlového zařízení přiblížit se elektrickým a plynovým kotlům.
Moderní zařízení na tuhá paliva jsou schopna nejen pracovat po dlouhou dobu s využitím dostupných přírodních zdrojů paliva, ale mají také vysoké výkonové charakteristiky.
