Угольные котлы: виды и особенности, как выбрать

Угольные котлы занимают второе место по популярности среди отопительных агрегатов. Идут они сразу за газовым оборудованием, а в некоторых регионах вообще занимают первую позицию – это самый недорогой после газа способ отопления. Особенно выгодно пользоваться котлами на угле, если добывают его недалеко – стоимость доставки составляет немалый процент в ценообразовании.

Если говорить о моделях 20-30-летней давности, то их основной недостаток – необходимость частой загрузки топлива. Ведь далеко не всем хочется сидеть возле печи, обеспечивая теплом дом. И хотя подкидывать уголь нужно все-таки не так часто, как дрова, но каждые 4-6 часов это делать было необходимо. Сегодня проблема стоит уже далеко не так остро: появились новые возможности и технологии, сконструированы новые топки, применяются разные способы сжигания, которые продлевают время горения одной закладки топлива за счет более полного использования возможностей топлива.

Классификация по способу горения

Различают угольные котлы по способу горения.

Прямое горение – снизу-вверх

Котел разжигается, топливо засыпается в топку. Необходимый для горения воздух поступает через колосники снизу, и горение начинается снизу топливной кучи, распространяясь вверх. Это обычные котлы, которые работают очень давно. Сегодня они имеют несколько больший промежуток закладки топлива за счет разработки топок особой конструкции, устройства водяных рубашек, каналов подачи воздуха в топку, целого ряда доработок и возможностей. Но эта категория котлов на угле все равно остается самой дешевой из-за простой конструкции и, часто, отсутствия управления и автоматики.

Длительное горение

В этих агрегатах уголь горит сверху-вниз. Тут изменен и порядок розжига котла: сначала засыпается топливо, затем оно разжигается в верхнем слое кучи.

Потом для обеспечения процесса окисления через специальную систему подачи воздуха он подводится не снизу, а сверху, непосредственно в зону горения. При таком способе сжигания загрузка топлива требуется раза в два реже.

Главная особенность таких агрегатов – требовательность к качеству и влажности горючего. При малой калорийности вы не «выжмете» требуемого количества тепла (разве что брать мощность его с большим запасом).

При использовании влажного угля, котел долго выходит на режим тления, выделяя в это время также очень мало тепла (оно расходуется на испарения влаги). Зато в это время вырабатывая большое количество сажи, которая в разы снижает уровень теплоотдачи и забивает и котел, и дымоход.

Все  осложняется образованием большого количества конденсата.  Так как котел не разогрет, испаряемая влага конденсируется, смешивается с сажей и течет обратно в топку, в дымоход, иногда вытекая из котла и образовывая лужу. Имеется при этом и довольно неприятный запах. Так что при использовании влажного угля очень большие шансы того, рабочий режим вообще не будет достигнут, а котел просто затухнет. Потому качество топлива для котлов верхнего горения очень важно: его влажность не должна превышать 15%.

Есть нормы и по спекаемости – использоваться должны только слабоспекающиеся марки, но в инструкции к каждому агрегату есть рекомендации по качеству, которыми лучше не пренебрегать. Есть еще одна особенность этого котла – невозможность «дозаправки». Пока не прогорит одна порция, вторую никак не заложишь – нарушится весь процесс. Так что это котлы с циклическим алгоритмом работы.

Несмотря на «капризность» по отношению к топливу, котлы длительного горения на угле неплохой вариант: они часто энергонезависимы, экономичны, при хорошем угле, надежны и не требуют сложного ухода.

Пиролизные угольные котлы

Некоторые модели с таким способом горения требуют закладки топлива один раз в 20-30 часов, некоторые вообще греть могут до 4-6 дней. Но сам процесс сжигания тут гораздо сложнее.

Все модели имеют автоматическое управление, а также требуют принудительной подачи воздуха в камеру дожига. Это значит, что они работают только при наличии электричества. Отличаются от первых двух вариантов даже конструктивно: имеют две топки.

В первичной, в которую загружают топливо, происходит разложение угля на кокс и газы. Во вторичную попадают раскаленные газы, где и происходит  их дожигание.

Механизм работы пиролизных котлов таков: после того, как уголь разожжен, автоматика прикрывает подачу воздуха, топливо при этом не горит, а тлеет. В таком редиме выделяется большое количество газов, которые также горючи. Их направляют во вторую камеру, где они снова смешиваются с воздухом и поджигаются. В результате топливо используется почти полностью. Именно этим объясняется длительное горение и экономический эффект (для получения того же количества тепла нужно меньше угля).

Одним из недостатков пиролизных угольных котлов является их высокая стоимость. Но окупаются эти вложения довольно быстро за счет экономии на топливе в процессе эксплуатации. Сразу нужно сказать, что к углю (или дровам) тут предъявляются такие же требования, как и в котлах с верхним принципом горения. И последствия от использования сырого топлива такие же, а иногда и более печальные – ремонт дорог.

Классификация по материалу

Кроме различных способов горения могут котлы отличатся и по материалу изготовления: они могут быть из чугуна или стали. Оба варианта имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Если кратко:

• сталь (используется специальная котловая) быстрее прогорает и менее стойка к коррозии, но легко ремонтируется;
• чугун стоек к коррозии и имеет длительный срок эксплуатации, но может лопнуть от перепада температур или удара, причем трещины не завариваются, а требуется полная замена треснувшей детали.

Существует еще один момент: для установки чугунного котла, скорее всего, потребуется отдельный фундамент (если его масса с водой в контуре, топливом, дымоходом превысит 700 кг). Подробнее плюсы и минусы котлов из этих материалов рассмотрены в статье «Печи для бани. Чугун или нержавейка?» или в статье «Чугунные котлы длительного горения: достоинства, недостатки, как выбрать» . Неплохой вариант, сочетающий в себе достоинства обоих материалов – топка из чугуна, а корпус из стали.

Способы подачи угля и типы оборудования

Различаются котлы на угле и способом подачи топлива. Еще недавно это делали только и исключительно вручную. Сегодня есть шнековые системы и бункеры, похожие на те, которые используют для пеллет. В них засыпается уголь, который затем автоматически, по мере надобности, подается в топку. Такие системы имеют электронное управление, и стоят тоже немало. Кроме достаточно большой цены имеются также определенные требования к топливу: фрагменты должны быть определенного размера и влажности.

Чаще всего в угольных котлах с автоматизированной подачей используют некрупные фракции – мелкий и орех – так как их легче загружать, чем большие куски. Сегодня имеется даже специальное топливо для такого типа котлов – «эко-горошек». Отличается оно не только калибрированными размерами, а еще и небольшим содержанием серы. Меньшее содержание серы приветствуется экологами а также делает конденсат не таким едким. Ведь при смешивании серы с водой образуется серная или сернистая кислота, которая и разрушает котел или дымоход.

Есть еще один вид топливного оборудования, который стоит выделить в отдельную группу, – крошковые угольные котлы. Они разрабатываются специально для сжигания мелких фракций и пыли, с которыми обычные агрегаты плохо справляются. Это связано с тем, что мелкие фрагменты очень плотно прилегают друг к другу, сильно затрудняя подачу воздуха. Нет воздуха — нет горения. Крошковые котлы имеют специальные вентиляторы и каналы, по которым воздух попадает в зону горения. Как всегда есть одно «но»: эти агрегаты энергозависимы – работают тогда, когда есть электричество.

Усовершенствования для повышения эффективности и долговечности

Есть еще немало технологических решений, которые увеличивают срок эксплуатации котлов и/или их эффективность:

• Контур охлаждения. Этот элемент ставят в агрегатах прямого горения. Из-за невозможности управлять интенсивностью сжигания  топлива, вода в системе может закипеть. Для предотвращения таких случаев в линию подачи горячей воды устанавливают двухходовой клапан, а в системе предусматривают отдельную охладительную петлю. При достижении критической температуры (обычно выставляется 95^оС) клапан подключает в систему петлю с холодной водой, и температура теплоносителя падает.
• Охлаждаемые колосники. Перегорающие колосники в угольных котлах – проблема, с которой достаточно сложно было бороться. Стальные очень быстро выходили из строя, чугунные служили несколько дольше, но все равно срок их службы был мал. Чтобы можно было легко заменять прогоревшую деталь, делали их съемными. Ситуация стала намного лучше, когда придумали делать полые колосники из труб, по которым циркулирует вода. В этом случае их делают несъемными. Таким образом и колосники служат дольше, и тепло используется для обогрева помещения.

  

• Подвижные колосники. Это интересное усовершенствование позволяет решить проблему спекания угля. Обычно чтобы разбить корж шлака, нужно открыть топку и энергично «пошуровать» там кочергой. В котлах с подвижными колосниками имеется ручка, нажимая на которую, вы дробите шлак.
• Искусственное нагнетание воздуха в топку. Устанавливают или термостойкие вентиляторы или более мощные турбины. Такое усовершенствование приводит сразу к двум результатам: во-первых, лучше сгорает уголь, во-вторых, становятся ниже требования по тяге и высоте дымохода. Вентиляторы создают активное движение воздуха, и продукты горения, даже при не очень хорошей естественной тяге, хорошо удаляются. Но есть и минус – работает такая система только при наличии электропитания. В этом случае уже есть возможность при помощи электроники регулировать интенсивность горения – изменяя скорость вращения вентиляторов.

Есть еще один нюанс, который стоит учесть при выборе угольного котла для отопления частного дома. Мощность, которая указывается в технических данных, рассчитывается под самый калорийный вид угля, который можно сжигать в этом агрегате: кокс или антрацит. При использовании угля, имеющего меньшую калорийность, такого количества тепла вы добиться не сможете. Потому выбирая угольный котел, берите по мощности с запасом в 15-20%. Тогда даже в самые сильные морозы мерзнуть вам не придется.

Популярность твердотопливных агрегатов объясняется невысокой ценой, не очень дорогим, а иногда и бесплатным, топливом. Кроме того отопительные котлы на угле являются, в принципе, всеядными: топить можно любым, а не только каменным углем. Они нормально себя чувствуют при загрузке торфом, дровами, брикетами. Просто тепла будет выделяться меньше и подкидывать нужно будет чаще.

Для полного комфорта в угольные котлы встраивают еще один или несколько ТЭНов. Такие котлы называются комбинированными, а электрическая часть включается после того, как прогорит топливо и температура теплоносителя станет ниже определенной точки. Такое оборудование позволяет оставлять дом на некоторое время без присмотра и не опасаться, что система разморозиться. Причем стоят они чуть дороже, чем обычные, зато комфортность использования повышают значительно.

Вообще, рынок отопительной техники постоянно развивается, внедряются новые идеи и усовершенствования, которые повышают экономичность, экологичность и уровень комфорта отопления. И это далеко не все на сегодня технологические новинки, но самые популярные и весомые.