Construcción de calderas de combustible sólido de producción en serie. Video: calentar una casa con una caldera de combustible sólido. Caldera clásica de combustible sólido.

Las calderas de combustible sólido utilizan varios combustibles sólidos para producir calor: carbón, turba, pizarra bituminosa y leña. Según la organización de la combustión, se pueden dividir en tipos: clásica, pirólisis, automática, larga quema.

Una característica de la combustión de una caldera de combustible sólido es su ciclo de temperatura, debido a la necesidad de agregar una nueva porción de combustible. Es decir, se puede rastrear la secuencia de operaciones: encendido a temperatura mínima, combustión a temperatura máxima, atenuación con disminución gradual de temperatura. La naturaleza cíclica de la temperatura en el horno se ve afectada por las correspondientes fluctuaciones en la temperatura del refrigerante.

El problema de las fluctuaciones de temperatura se resuelve en mayor medida en las calderas automáticas, que mantienen la estabilidad de la temperatura mediante el suministro automático de combustible y la presión del ventilador del quemador.

Procesos térmicos

Echemos un vistazo más de cerca a lo que sucede con la caldera de combustible sólido, el sistema de calefacción y la habitación en su conjunto, como un único sistema de calefacción.

Inicio del ciclo- encendido: un fuerte aumento de la temperatura en la cámara de combustión de 40°C después de cargar combustible a 600°C en 5-10 minutos. Dependiendo de los parámetros del sistema, determinados por la capacidad calorífica, la capacidad de acumular calor, la temperatura en el intercambiador de calor de la cámara de combustión puede ser de 40 ° C a 70 ° C. En temperatura mínima- peor de los casos: choque térmico en el intercambiador de calor y en el sistema de calefacción.

Los intercambiadores de calor de hierro fundido, al ser los más frágiles, no pueden soportar este régimen por mucho tiempo y estallan. Más a menudo, este modo ocurre por la noche, cuando simplemente se queda dormido la necesidad de un nuevo suministro de combustible, la caldera se apaga y la temperatura del refrigerante desciende significativamente. Si la velocidad de circulación es insuficiente durante el calentamiento rápido, el refrigerante puede hervir, lo que supone un choque hidráulico y térmico para el sistema de calefacción. Tubos de plastico sufre primero los cambios de temperatura.

Las tuberías de la habitación empiezan a calentarse, el aire está frío.

ciclo medio- mayor calentamiento del refrigerante. La temperatura en la cámara de combustión aumenta a 1000 ° C para la leña y hasta 1300 ° C para el carbón, calentando el refrigerante. En ausencia de control, el refrigerante se calienta a la temperatura máxima de la caldera: 95 ° C. Pero las calderas modernas de combustible sólido le permiten controlar la temperatura del refrigerante dentro de ciertos límites regulando el suministro de aire con una válvula. No dejes que alcances niveles peligrosos. alta temperatura, mantenga la temperatura establecida hasta que el combustible se queme por completo.

Las tuberías de la habitación están calientes, el aire empieza a calentarse.

Fin del ciclo- el combustible se quema hasta que se forman brasas, la temperatura en la cámara de combustión desciende a 600-400C, el modo más cómodo para el sistema. El refrigerante se enfría lentamente y el aire de la habitación se enfría ligeramente. Después de la formación de brasas, se acelera el proceso de enfriamiento del refrigerante y del aire de la habitación.

Historia, soluciones

No puede ser que en toda la historia calefacción de combustible sólido La humanidad no ha encontrado una manera de resolver el calentamiento desigual. La solución se sugiere por sí sola: aumentar la capacidad térmica del dispositivo de calefacción, compensando las pausas sin calentar.

La forma nacional de resolver este problema es utilizar una matriz. horno de ladrillo como un acumulador de calor. Incluso en condiciones de importantes reservas forestales zona media En Rusia, calentar constantemente una estufa es muy costoso: adquisición, transporte, corte y corte de leña. Es racional calentar la estufa 2 veces al día, combinando calefacción con cocción. Una estufa rusa pesa de 3 a 7 toneladas, acumula calor en todo su volumen y lo libera de manera uniforme todo el tiempo entre los fogones.

En invierno, los indios indios rodeaban el hogar con grandes rocas: acumuladores de calor.

Soluciones modernas

¿Qué ofrecen? tecnologías modernas¿Resolver el problema de la acumulación de calor? Hay muchas formas de cambiar el estado de agregación de una sustancia. Pero el agua resultó ser la más barata, ya que es una de las sustancias con mayor capacidad calorífica específica.

La transición de la capacidad calorífica de la piedra al agua nos permite reducir el volumen de acumulación de calor a una capacidad de 1-3 m3. ¿Es mucho o poco? - ninguna diferencia. El volumen especificado se puede colocar en cualquier ubicacion conveniente, aíslelo bien, incluso en el ático.

La solución de almacenamiento de calor por agua se implementa en un hogar moderno de dos maneras.

Método número 1.

Se instala un recipiente de volumen adecuado entre la caldera de calefacción y el sistema de calefacción. Su objetivo principal es actuar como un amortiguador para compensar las emisiones de temperatura de la caldera y acumular calor de la caldera, proporcionando calentamiento a largo plazo en ausencia de un proceso de combustión.

Método número 2.

Todo en nuestra casa acumula calor: paredes, techo, suelo, muebles, etc. Los suelos cálidos con una capa aumentada de revestimiento sobre las tuberías son un legado digno de la estufa rusa. Los suelos cálidos en toda la habitación son un acumulador de calor bastante grande, pero mucho más pequeño que un acumulador de calor capacitivo.

Método de implementación

La forma más exitosa aplicación práctica El acumulador térmico de una caldera de combustible sólido se implementa en el siguiente diagrama.

• Caldera de combustible sólido.
• Bomba de circulación caldera-acumulador.
• Sensor térmico de encendido de la bomba de circulación caldera-acumulador.
• Bomba de circulación de batería - sistema de calefacción.
• Sensor de temperatura del sistema de calefacción, se muestra la opción de control de temperatura del aire.
• Serpentín calentador de agua sanitaria.
• Tanque de almacenamiento de calor.

A menudo, para resolver problemas de calefacción privada, la salida de la caldera al acumulador de calor se realiza mediante un serpentín, posición n.° 7. Por ejemplo, cuando hay anticongelante en el sistema de calefacción, lo cual no es deseable para la caldera y la bomba de circulación.

El sistema funciona de la siguiente manera. Cuando el combustible comienza a quemarse en la caldera, el sensor de temperatura se enciende y pone en funcionamiento la bomba número 2. Esta bomba funcionará todo el tiempo hasta que la temperatura en la cámara de combustión caiga por debajo de 60 ° C. El agua calentada del acumulador de calor se consume mediante la bomba número 3, la temperatura requerida en la habitación se mantiene mediante el sensor de temperatura número 5.

Ventajas y desventajas

Habiendo gastado dinero en la instalación de un contenedor con aislamiento térmico y tuberías hasta la caldera, ¿qué obtuvimos?

Ventajas:

• Proteger la caldera y el sistema de calefacción contra el sobrecalentamiento diluyendo el refrigerante sobrecalentado con un acumulador de calor de gran capacidad;
• Acumulación de calor de una caldera en funcionamiento;
• Los más implementados modo económico la caldera funciona para quemar combustible en lugar de mantener la temperatura establecida;
• Reducir el número de fogones a 1-2 por día, eliminar la necesidad de calentar por la noche, mejorar el confort térmico en la habitación estabilizando la temperatura del refrigerante;
• El acumulador de calor le permite recibir calor de cualquier generador de calor: plantas de energía solar, bombas de calor, calderas de gas, chimenea, etc.
• Simplemente calienta agua para las necesidades domésticas.

Defectos:

• Alto costo de contenedores, aislamientos, conexiones de tuberías;
• Necesitas espacio para instalar un contenedor de al menos 500 litros con base sólida.

Conclusión

La presencia de un tanque de compensación en forma de acumulador de calor no exime al sistema de calefacción de métodos para proteger el exceso de temperatura y presión. Es necesario garantizar el funcionamiento del sistema de calefacción en ausencia de electricidad.

Para calcular el volumen mínimo de capacidad del acumulador de calor, se adoptó el siguiente método de cálculo: para 1 kW de potencia de caldera se necesitan 25 litros de líquido, de manera óptima 50 litros por 1 kW.

Un hecho interesante es que los combustibles sólidos no han abandonado el escenario de la calefacción como se predijo en el pasado reciente. Al fin y al cabo, antes se creía que la leña y el carbón cederían su lugar a la electricidad y al gas, y así ocurrió. Pero el tiempo ha demostrado que nos alegramos demasiado pronto. Y hoy, en muchas aldeas suburbanas, comenzaron a construir casas grandes con agua sistema de calefacción donde se requiere una caldera eficiente y económica. Hasta hace poco no era necesario hablar de esto en relación con las unidades de combustible sólido, pero esto ya es cosa del pasado. Porque el principio de funcionamiento de una caldera de combustible sólido ha cambiado. Hablaremos de ello en este artículo.

Tipos de calderas

Empecemos por los tipos, porque determinan el principio de funcionamiento. Aquí solo hay dos opciones:

1. Calderas clásicas.
2. Pirólisis.

Clásico

Esto es absolutamente diseño simple, en cuyo horno tiene lugar la combustión combustible sólido, por lo que calienta el refrigerante. Estipulemos inmediatamente que en calderas de combustible sólido utiliza un esquema de calentamiento de agua diferente al de, digamos, gas o electrodomésticos, donde se instala un intercambiador de calor tipo tubería. Aquí también se utiliza un diseño llamado chaqueta de agua. Es decir, la cámara de combustión consta de dos paredes entre las que circula el refrigerante.

A medida que el combustible se quema, calienta las paredes de la cámara de combustión (son de hierro fundido o de acero) y, a través de ellas, se calienta el agua. En principio, el diseño de una caldera de combustible sólido clásica no es muy complicado. Pero tiene varias desventajas:

• La eficiencia es demasiado baja.
• Alto consumo de combustible.
• Inconvenientes de operación en términos de configuración y mantenimiento de parámetros térmicos específicos.

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Todo esto a la vez afectó la baja popularidad de las unidades. de este tipo. Por tanto, aunque este tipo de calderas estaban presentes en el mercado, se vendieron mal. Por lo tanto, los fabricantes tuvieron que buscar Decisiones constructivas para aumentar la eficiencia y reducir el consumo de combustible.

La alineación

pirólisis

Entonces, se encontró una solución: se trata de calderas que utilizan el proceso de pirólisis. ¿Lo que es? Se trata de la liberación de los llamados gases de combustión (pirólisis) del combustible sólido durante la combustión, que se enriquecen con oxígeno y se queman en un horno adicional.

Hay un matiz importante en el proceso de pirólisis que determina su eficacia. Se trata de una pequeña cantidad de oxígeno, que es suficiente para mantener no una llama, sino un proceso de combustión lenta en la zona de combustión. De esta manera se pueden aislar esos gases de combustión. Pero los gases en sí no se quemarán simplemente; deben enriquecerse con oxígeno para formar una mezcla de aire y gas. Por lo tanto, arderá bien y al mismo tiempo liberará una gran cantidad de energía térmica.

¡Atención! La eficiencia de las calderas de tipo pirólisis alcanza el 90%. En comparación con la versión clásica, que tiene una eficiencia del 65%, se trata de un salto significativo en términos de trabajo eficiente y en términos de economía de combustible.

Construcción de una caldera de pirólisis.

Me gustaría hablar más específicamente sobre la economía de combustible. Imagínese una caldera clásica común y corriente, donde, por ejemplo, se almacena leña. Por supuesto, todo depende de la potencia de la unidad, pero aún así un marcador de este tipo se quema en promedio en 4-5 horas. El propietario de una caldera de este tipo deberá limpiar el dispositivo varias veces al día y "alimentarlo" con leña. Difícil y muy inconveniente.

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Entonces, calderas de pirólisis le permitirá ahorrar combustible varias veces. Sí, y la estiba se puede realizar una vez al día o una vez cada pocos días, si se utiliza carbón como combustible. Es cierto que no todas las unidades de pirólisis funcionan de esta manera, sino sólo las llamadas unidades de calefacción de combustión prolongada.

Caldera de combustión prolongada

Calderas de combustión prolongada

Veamos el diagrama de una caldera de combustible sólido de combustión prolongada y determinemos el principio de su funcionamiento.

• En primer lugar, la combustión en el interior del hogar se produce de arriba a abajo, lo que permite que el proceso de combustión se realice lentamente, sin captar nuevas capas de combustible.
• En segundo lugar, todo sucede en cámara cerrada, donde poco penetra aire fresco desde afuera. Como tal, la combustión no se produce; el combustible simplemente arde lentamente, liberando gases de combustión.
• En tercer lugar, los gases de pirólisis suben hasta el segundo hogar a través de un tubo de conexión en el que se hacen agujeros. A través de ellos entra oxígeno, que se mezcla con los gases para formar una mezcla inflamable.
• En cuarto lugar, esta mezcla ingresa al segundo horno, donde arde.