Zasada działania kotła parowego do ogrzewania domu

Montaż kotłów parowych na paliwo stałe

Konstrukcja kotłów parowych na paliwo stałe jest pojedynczą skrzynią poziomą, składającą się z dwóch cylindrycznych sektorów o różnych średnicach. Te cylindry są włożone w siebie i połączone kołnierzami i kolektorem pary. W ten sposób palenisko znajduje się przed rurą ogniową, a wiązka rur z tyłu. Zasada działania kotłów parowych na paliwo stałe opiera się na wymianie ciepła cieczy i gazu. Podczas spalania paliwa w części paliwowej kotła powstają wysokotemperaturowe spaliny. Przechodząc przez kanały gazowe, strumienie gorącego dymu omywają wiązki rur, w których krąży woda. W ten sposób gazy przenoszą energię cieplną do wody i same są chłodzone przed kontaktem z zimnymi rurami. W rezultacie podgrzana woda w rurach uwalnia parę, która gromadzi się w górnym walczaku kotła.

Kocioł jest sterowany przez oprzyrządowanie i automatykę kotła. Urządzenia pomocnicze monitorują zmiany temperatury i ciśnienia wody, a automatyka kotłowni zapewnia bezpieczną pracę urządzeń dzięki wbudowanym czujnikom.

Technologia wytwarzania kotłów parowych

Co jest potrzebne do wykonania takiego systemu?

• Blacha ze stali nierdzewnej 1 mm.
• Rury o różnych średnicach ze stali nierdzewnej - 100–120 mm, 10–30 mm.
• Zawór bezpieczeństwa.
• Azbest w postaci arkuszy.

Przede wszystkim musisz zdobyć plany kotła parowego. Nie stanowi to dziś problemu, ponieważ są one ogólnie dostępne w Internecie. Drugim zadaniem jest określenie mocy urządzenia. Wszystko będzie zależeć od systemu ogrzewania parowego, wielkości prywatnego domu, liczby grzejników w nim i tak dalej. Inne artykuły na naszej stronie pomogą Ci uporać się z tym problemem. Po trzecie, musisz wybrać kształt jednostki. Może być okrągły, kwadratowy lub prostokątny.

Kocioł parowy wysokociśnieniowy

Dla ułatwienia można wziąć rurę o długości 100-110 cm, która będzie korpusem urządzenia. Należy pamiętać, że grubość ściany musi wynosić co najmniej 2,5 mm. Bardzo ważnym punktem jest konstrukcja paleniska i doprowadzenie do niego płomienia i płomieniówek.

Komorę spalania najlepiej wykonać z blachy nierdzewnej, w której wierci się otwory na opisane rury. Ich końce są koniecznie walcowane, aby stworzyć ciasne oparcie dla powierzchni. W celu lepszego uszczelnienia i zwiększenia wytrzymałości połączenia, rury należy spawać metodą spawania argonem. Jeśli nie posiadasz tych umiejętności, możesz je spawać elektrodami stałymi.

Następnie należy przyspawać kolektor rurowy i zainstalować zawór bezpieczeństwa. Urządzenie jest izolowane arkuszami azbestu. Na tej podstawie możemy uznać, że praca została wykonana. Następnie podłącza się system ogrzewania parowego i kocioł.

Rodzaje kotłów

Wszystkie kotły parowe na paliwo stałe można podzielić na dwie małe grupy - kotły parowe opalane węglem kamiennym i brunatnym oraz kotły parowe opalane drewnem. W zależności od zużytego paliwa kotły posiadają własne warianty palenisk. Mogą to być piece mechaniczne z rusztem ruchomym, z rusztem taśmowym o ruchu do przodu, z rusztem przesuwnym, z rusztem pochyłym lub z rusztem stałym i szeleszczącym prętem.

Rodzaje nowoczesnych kotłów na paliwo stałe

Ze względu na strukturę i rodzaj paliwa, nowoczesne kotły na paliwo stałe można podzielić na następujące główne typy:

• kotły z dolnym spalaniem paliwa;
• napowietrzne jednostki spalania;
• kotły wytwarzające gaz;
• Generatory ciepła na pelety;
• jednostki parowe.

Kotły ze spalaniem dennym

Kocioł ze spalaniem dolnym
Kocioł denny jest najczęściej stosowanym kotłem na paliwo stałe, pracującym głównie na drewnie i węglu. Konstrukcja generatora ciepła obejmuje następujące główne elementy zabudowane w korpusie: palenisko lub komora spalania, wymiennik ciepła, przewody zasilające i powrotne obiegu instalacji grzewczej, ruszt, drzwiczki do załadunku paliwa, drzwiczki do zapłonu i czyszczenie z popiołu, komina.

Korpus nowoczesnych kotłów wykonany jest ze stali, a wymiennik ciepła może być stalowy lub żeliwny. Każdy typ wymiennika ciepła ma swoje zalety i wady. Urządzenia z żeliwnym wymiennikiem ciepła mają wyższą odporność na korozję niż stalowe. Jest to ważny punkt, ponieważ gdy kotły na paliwo stałe są rozpalane do momentu, gdy temperatura przekroczy punkt rosy, w palenisku tworzy się kondensat, który po zmieszaniu z produktami spalania jest bardzo agresywny dla metali. Wymiennik żeliwny jest również bardziej ognioodporny niż stalowy, dzięki czemu ma dłuższą żywotność. Wady żeliwnych wymienników ciepła to kruchość, duża waga, niska odporność na zmiany temperatury w nośniku ciepła w systemie grzewczym, nie powinny przekraczać 20 ° C.

Zazwyczaj żeliwne wytwornice ciepła są podzielone na osobne sekcje, co ułatwia ich transport, montaż, aw przypadku awarii jednej z sekcji jest łatwa do wymiany. Urządzenia ze stalowym wymiennikiem ciepła mają konstrukcję jednoczęściową.

W urządzeniu kotła ze spalaniem dennym można przewidzieć dwie lub trzy komory spalania, co umożliwia ponowne spalanie cząstek opału. Jednocześnie maleje emisja szkodliwych produktów spalania do atmosfery, maleje zużycie paliwa i zwiększa się sprawność kotła. Nowoczesne kotły na paliwo stałe pozwalają na sterowanie procesem spalania, do którego zastosowano układ sterowania z wentylatorem do wtrysku powietrza.

Kotły z górnym spalaniem

Kocioł z górnym spalaniem
W jednostce ze spalaniem górnym proces spalania paliwa - węgla, drewna opałowego, brykietów torfowych czy trocin - w przeciwieństwie do kotła z dolnym spalaniem przebiega nie od dołu do góry, ale od góry do dołu. Stało się to możliwe dzięki wynalazkowi opracowanemu i opatentowanemu przez litewskiego inżyniera E. Strupaitisa w 2000 roku i zastosowanemu po raz pierwszy w kotłach. Spalanie w takim wytwornicy ciepła wspomagane jest tylko w górnej warstwie zmagazynowanego paliwa o grubości ok. 15 cm, gdzie gorące powietrze doprowadzane jest od góry specjalną rurą teleskopową ze specjalnej komory. Gdy zakładka wypala się, rura stopniowo rozszerza się i opada pod własnym ciężarem, tak że dystrybutor powietrza na końcu rury stale znajduje się w środku płomienia.

Kocioł na paliwo stałe opalany drewnem ze spalaniem od góry umożliwia wykonanie jednej zakładki co 30 godzin, a kotła węglowego - jedną zakładkę co 5 dni. Tryb pracy generatora ciepła przebiega od jednej zakładki do drugiej. Oznacza to, że po całkowitym spaleniu załadowanego paliwa konieczne jest usunięcie powstałego popiołu i utworzenie nowej zakładki.

Górne paleniska mają znaczną wysokość, ale zajmują niewiele miejsca pod względem powierzchni.

Kotły wytwarzające gaz (pirolityczne)

Kocioł gazowy - schemat pracy
Kotły na paliwo stałe wyposażone są w 2 komory spalania. Zasada ich działania opiera się na fakcie, że drewno pod wpływem wysokiej temperatury iw warunkach braku tlenu zamienia się w węgiel drzewny z uwolnieniem palnego gazu pirolitycznego. W jednej komorze zwykły proces spalania najpierw zachodzi przy normalnym doprowadzaniu powietrza przez specjalne okienko.Po normalnym rozpaleniu drewna dopływ powietrza jest zmniejszany za pomocą automatycznego regulatora, a kocioł przechodzi w tryb tworzenia się gazu pirolitycznego. Drewno tli się powoli, a uwolniony gaz unosi się do drugiej komory, gdzie następuje proces jego dopalania.

Sprawność bloku gazowego sięga 85-90%, szkodliwe emisje produktów spalania do atmosfery są zredukowane do minimum, paliwo do takiego kotła wymaga kilkakrotnie mniej niż do kotła bezpośredniego spalania. Oprócz drewna opałowego jako paliwo można wykorzystać odpady z obróbki drewna o wilgotności nie większej niż 20%.

Kotły na pellet

Kocioł na pellet ze zbiornikiem na paliwo
Kotły na pellet są zasilane biopaliwem z torfu, trocin, odpadów rolniczych, sprasowanych w cylindryczne granulki zwane pelletami. Granulki są małe i sprzedawane w wygodnych opakowaniach ułatwiających transport i przechowywanie.

Kotły na pellety wyposażone są w system automatycznej regulacji, w tym dostarczanie pelletu paliwowego do komory spalania, która jest niewielkich rozmiarów. W związku z tym automatyka z dużą dokładnością reguluje objętość dostarczanego paliwa, przy czym osiąga się najbardziej całkowite spalanie, a wytwarzanie gazów palnych o maksymalnej temperaturze uzyskuje się dzięki wymuszonemu wtryskowi powietrza do strefy spalania za pomocą wentylatora.

Pellety ładowane są do zasobnika paliwa, skąd są podawane do komory spalania za pomocą układu podającego. Bunkier może być wolnostojący lub wbudowany w konstrukcję kotła, pojemność bunkra dla kotła o mocy 20-40 kW z reguły nie przekracza 200-250 kg, co wystarcza na tydzień ciągłej pracy. System podawania to przenośnik ślimakowy napędzany silnikiem elektrycznym. Jeśli konieczne jest transportowanie pelletu na duże odległości, można zastosować pneumatyczny system podawania.

Automatyzacja kotłów na pellet obejmuje układy mechanicznego odpopielania i samoczyszczenia, możliwość sterowania temperaturą w rurociągach grzewczych w zależności od pogody oraz inne urządzenia ułatwiające obsługę kotłów na pellet.

Kotły parowe na paliwo stałe

Kocioł na paliwo stałe
Kotły parowe na paliwa stałe ze względu na dużą moc i gabaryty stosowane są głównie w przemyśle do dostarczania pary do procesów technologicznych i systemów grzewczych. Stosowanie wytwornic ciepła na paliwo stałe jest szczególnie efektywne w przedsiębiorstwach posiadających dużą ilość odpadów nadających się do spalania jako paliwo, gdy nie ma możliwości wykorzystania innych źródeł energii. Małe bloki energetyczne można również wykorzystać do ogrzewania domów i innych pomieszczeń o różnym przeznaczeniu.

Zgodnie z zasadą działania kotły parowe dzielą się na 2 główne typy: płomieniówkowe i parowe.

W zespole płomieniówek produkty spalania nagrzane do wysokiej temperatury podczas spalania paliwa krążą w systemie rur i przekazują energię cieplną do wody otaczającej te rury. W takim przypadku woda zamienia się w parę, a następnie dostaje się do systemu grzewczego lub rurociągami parowymi do odbiorców przemysłowych. Ponieważ wytwarzana para ma wysokie ciśnienie, ściany takiego kotła są bardzo grube. Dlatego ze względów bezpieczeństwa kotły płomieniówkowe mają ograniczenia mocy.

W kotłach wodnorurowych zasada działania jest odwrotna - woda przepływa przez system rur wewnątrz korpusu, wokół nich krążą podgrzane produkty spalania, w wyniku czego woda w rurach zamienia się w parę, a następnie trafia do konsumentów. Jednostki wodnorurowe są bezpieczniejsze, nie wymagają dużej grubości ścianek korpusu, co może znacznie zwiększyć ich produktywność.

Kotły parowe wyposażone są w układy automatyki, w tym urządzenia do rozpalania i zatrzymywania spalania paliwa, regulacji zużycia wody i paliwa. Duże znaczenie ma grupa bezpieczeństwa kotła na paliwo stałe, w skład której wchodzą wskaźniki temperatury, termostaty bezpieczeństwa, manometry, wyłączniki bezpieczeństwa i zawory ciśnieniowe pary, inne urządzenia i urządzenia zapewniające bezawaryjną pracę.

Ogrzewanie parowe i co to jest?

Gdy woda wrze, uwalnia się para wodna, która ma dużą ilość energii cieplnej. Przeniesienie energii do otoczenia następuje w momencie kondensacji, czyli podczas przejścia wody ze stanu pary do stanu ciekłego.

W przypadku ogrzewania parowego obowiązuje ta sama zasada. Wrząca w kotle woda doprowadzana jest rurkami do urządzeń grzewczych, skrapla się w nich i oddaje ciepło. Następnie chłodziwo, które przeszło w stan ciekły, jest doprowadzane rurami do specjalnego urządzenia magazynującego. Stamtąd ciecz płynie grawitacyjnie lub siłą do kotła.

Plusy i minusy ogrzewania parowego

Ogrzewanie parowe w prywatnym domu zapewnia następujące korzyści:

1. Niski koszt urządzenia. Rentowność w procesie użytkowania. System można wykonać z konwencjonalnego pieca, co jest szczególnie ważne przy rozliczeniach bez zgazowania.
2. Ponieważ płyn chłodzący nie zamarza, system można stosować w sezonowych budynkach mieszkalnych.
3. Efektywność ogrzewania pomieszczeń zwiększa promieniowanie energii cieplnej i konwekcja.
4. Do montażu systemu można wykorzystać małe grzejniki i małe rurki, co pozwala na oszczędność materiałów.
5. Para szybko dociera do każdego punktu systemu grzewczego, niezależnie od jego złożoności i wielkości domu.
6. Dodatkowym atutem jest szybkie nagrzewanie się lokalu.
7. Współczynnik przenikania ciepła jest bardzo wysoki, więc straty ciepła są zredukowane do zera.
8. Takie systemy można stosować w połączeniu z ciepłymi podłogami.

Przed przystąpieniem do ogrzewania parowego należy przestudiować jego wady. Wady ogrzewania parowego są następujące:

• podczas krążenia wzdłuż konturu para wytwarza hałas (aby zmniejszyć poziom hałasu, rury miedziane układane są w ścianach, a kocioł jest umieszczony w oddzielnym pomieszczeniu);
• urządzenia i rury grzewcze mogą nagrzewać się do temperatur powyżej 100 ° C, co zwiększa prawdopodobieństwo poparzenia przy dotknięciu akumulatorów (w związku z tym zaleca się osłonięcie grzejników i rur ekranami ochronnymi);
• w przypadku przebicia powstaje niebezpieczna sytuacja awaryjna, ponieważ płyn chłodzący ma bardzo wysoką temperaturę;
• do montażu obwodu potrzebne będą drogie rury miedziane lub ocynkowane (należy to wziąć pod uwagę przy obliczaniu, ile kosztuje ogrzewanie parowe);
• system jest podatny na korozję, więc jego żywotność jest krótka;
• trudno regulować temperaturę w pomieszczeniach (do tego trzeba wietrzyć pomieszczenia lub zmniejszyć ilość opału, co jest dość trudne)

Charakterystyka i schemat urządzenia

W systemie pary grzewczej mogą występować różne ciśnienia. W zależności od tego może to być następujących typów:

System ogrzewania powietrznego w prywatnym domu i pomieszczeniach przemysłowych

1. Przy wysokim ciśnieniu powyżej 0,07 MPa.
2. Przy niskim ciśnieniu poniżej 0,07 MPa.
3. W układzie próżniowo-parowym panuje ciśnienie co najmniej 0,1 MPa.

Obwód ogrzewania parowego może mieć obwód zamknięty i otwarty. Otwarte obwody niskiego ciśnienia oddziałują z powietrzem otoczenia. Uszczelnione systemy zamknięte są trwalsze.

Najczęściej w prywatnym domu systemy zamknięte są wykonywane z powrotem chłodziwa grawitacyjnie do kotła. Zwykle stosuje się orurowanie od góry. Jeśli używany jest obwód z okablowaniem dolnym, rury układa się ze spadkiem w kierunku przepływu pary, aby zmniejszyć hałas.W miejscu odprowadzenia skroplin wykonuje się uszczelnienie wodne w postaci pętli chroniącej przed przedostawaniem się pary do przewodu kondensatu.

Ważny! W systemach parowych prędkość pary jest utrzymywana w granicach 0,14 m / s, ale nie więcej niż ta wartość. W przeciwnym razie para zatrzyma cząsteczki kondensującej się wilgoci, powodując głośny hałas i zwiększając prawdopodobieństwo uderzenia hydraulicznego.

Rzadziej stosuje się połączone okablowanie z układaniem rurociągów pod podłogą środkowego lub ostatniego piętra. W takim przypadku prześwit przewodu powrotnego jest całkowicie zamknięty przez kondensat.

Przy ciśnieniach w sieci powyżej 0,02 MPa stosowane są tylko obwody otwarte. W nich powietrze jest usuwane przez akumulator kondensatu. Aby zabezpieczyć się przed wyciekami pary, instalowane są śluzy wodne lub odwadniacze. Pompa służy do przenoszenia cieczy do ogrzewania parowego ze zbiornika do wymiennika ciepła. Pozwala to na zainstalowanie zasobnika buforowego poniżej wymiennika ciepła.

Uwaga! Systemy parowe, podobnie jak systemy wodne, są jednorurowe i dwururowe. Pierwsza opcja jest odpowiednia dla domów parterowych o powierzchni nie większej niż 80 m². Drugą opcję można zastosować w domach dwupiętrowych.

Urządzenie

Urządzenie kotła parowego jest dość skomplikowane. Dlatego montaż kotła parowego własnymi rękami nie jest łatwym zadaniem. Każdy model ma swoje własne cechy montażowe. Ale wszystkie są wyposażone w główne komponenty:

• Firebox. Tutaj znajduje się paliwo;
• Popielniczka. Służy do zbierania produktów spalania paliwa;
• Palnik. Jego zadania są dość jasne;
• Podgrzewacz. To jest podgrzewacz wody, o którym będziemy mówić bardziej szczegółowo;
• Bęben. Wymagane do instalacji przyrządów pomiarowych, rurociągów, bezpieczników;
• Ciśnieniomierz. Aby zapewnić bezpieczną pracę jednostki parowej, obwód musi koniecznie zawierać manometr do monitorowania ciśnienia pary.

Zasady instalacji dla wszystkich kotłów parowych wymagają, aby były one umieszczone niżej niż poziom rurociągu i urządzeń grzewczych. Dzięki temu para może normalnie cyrkulować i odprowadzać kondensat z systemu.

Jak działa system

Nie myl ogrzewania wody i pary w domu. Pomimo powierzchownych podobieństw mają wiele różnic funkcjonalnych.

Oba te typy mają komponenty:

• bojler;
• grzejniki;
• Rury.

Ogrzewanie parowe jest uważane za skuteczne, można sobie poradzić z niewielką liczbą baterii
Para jest nośnikiem ciepła do ogrzewania parowego prywatnego domu. Możesz zrobić taki system własnymi rękami, postępując zgodnie z instrukcjami dotyczącymi montażu i instalacji komponentów. W systemie wodnym woda pełni rolę nośnika. Kocioł odparowuje wodę i nie podgrzewa jej. Opary chłodziwa przemieszczają się przez rury i stają się źródłem komfortowej temperatury w domu. Para schładza się w środku, po czym skrapla się. W tym przypadku 1 kg pary zamieniane jest na 2000 kilodżuli ciepła. Dla porównania chłodzenie wodą o 50 ° C zapewnia tylko 120 kJ.

Przenikanie ciepła pary jest kilkakrotnie wyższe, co tłumaczy wysoką sprawność tego rodzaju ogrzewania. Kondensat utworzony wewnątrz grzejnika przedostaje się do dolnej części i przemieszcza się niezależnie do kotła. Istnieje kilka rodzajów systemów grzewczych. W tym przypadku specyfikacja jest przeprowadzana zgodnie z metodą zwrotu chłodziwa, który został przekształcony w kondensat.

1. Zamknięte. W tym przypadku nie ma konturów. W związku z tym kondensat przepływa przez rury, które znajdują się pod pewnym kątem. Wchodzi bezpośrednio do kotła w celu dalszego ogrzewania.
2. Otwierany. Znajduje się tu zbiornik magazynowy. Kondensat dostaje się do niego z grzejników, pompa uczestniczy w jego powtórnym wtrysku do kotła.

Jak wybrać odpowiedni kocioł

Aby wybrać odpowiedni kocioł na paliwo stałe, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• typ jednostki - z górnym lub dolnym spalaniem, gazowym, peletowym lub parowym, najbardziej odpowiednim do danych warunków pracy;
• moc kotła potrzebna do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody;
• rodzaj stosowanego paliwa stałego;
• objętość komory spalania, od której będzie zależeć częstotliwość ładowania paliwa;
• materiał wymiennika ciepła - stal lub żeliwo, biorąc pod uwagę zalety i wady każdego materiału;
• konieczność podłączenia do sieci elektroenergetycznej, ponieważ niektóre modele kotłów posiadają urządzenia zasilane energią elektryczną - elementy grzejne utrzymujące temperaturę w czasie postoju kotła, oddymiacze, wentylatory do sprężania powietrza;
• wyposażenie w automatykę, zabezpieczenia, gdyż kotły domowe na paliwo stałe muszą być w pełni wyposażone we wszystkie urządzenia i urządzenia do bezawaryjnej pracy;
• możliwość przejścia na inne rodzaje paliwa lub użycie kilku rodzajów.