1 of 14

Печь

Печь – сооружение (из камня, кирпича, металла) для отопления помещения, приготовления горячей пищи.

Классификация

по назначению: отопительные, варочные, отопительно-варочные, пекарные, духовые, муфельные, плавильные и т. д.

по материалам изготовления:

глинобитные — изготавливаются из глины.
кирпичные — из глиняного кирпича.
каменные — из природного камня.
металлические (например, буржуйка)

по виду топлива:

твёрдотопливные, работающие на дровах, древесном, каменном, буром угле или торфе.
на жидком топливе: керосине, мазуте, нефти и др.
на газообразном топливе: в основном природном газе.
электрические.

Котёл отопительный — это устройство на основе закрытого сосуда, в котором теплоноситель (чаще всего вода или пар (паровой котёл) нагревается до заданной температуры и служит для обеспечения потребителей теплом и (или) горячей водой.

Классификация

по виду используемого топлива котлы отопления делятся на:

твердотопливные (полётные, дровяные, угольные) ,
жидко топливные (дизельные, мазутные),
газовые
электрические
комбинированные

по назначению:

одноконтурные�двухконтурные

по месту установки:

напольные�навесные

Отопительный котел

2 of 14

Отопительные котлы

Основные технические параметры котлов

номинальная мощность;
коэффициент полезного действия;
используемый теплоноситель;
рабочий диапазон температуры теплоносителя;
рабочее давление теплоносителя;
гидравлическое сопротивление котла;

Водогрейные котлы бывают:

малой (4—65 кВт),
средней (70—1800 кВт)
большой (от 1,8 МВт) мощности

Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

Паровой котёл — котёл, предназначенный для генерации насыщенного или перегретого пара.

3 of 14

Твердотопливные традиционные котлы

Твердотопливные (полу)автоматические котлы

Газовые котлы напольные

Конденсационные газовые котлы

Электрические котлы

Газовые котлы настенные

Жидкотопливные котлы

Комбинированные котлы

Пеллетные котлы

4 of 14

Газовые котлы

По месту размещения

Напольные
Настенные

Преимущества

По функциональным возможностям
Одноконтурные
Двухконтурные (нагревает воду и подает в жилое помещение)

По типу тяги
Естественной тягой
Искусственной тягой

По типу розжига
Пъезозажигалка
С электронным розжигом

По полноте использования топлив
Конвекционные
Конденсационные

Недостатки

Высокий КПД

Экономичность

Компактные размеры

Простота в эксплуатации

Необходимость наличия газа и достаточное давление в системе

Жесткие требования к установке

Напольные газовые котлы

Напольный газовый котел с ГВС

5 of 14

Твердотопливные традиционные и автоматические котлы

Виды котлов

По типу загрузки топлива

Ручные
Автоматические

По материалу теплообменника

Стальные
Чугунные

По виду используемого топлива:

котлы на дровах
котлы на угле
пеллетные котлы
котлы на смешанном топливе

По способу сгорания

Котлы с естественной тягой
Котлы с дополнительной тягой
Пиролизные котлы
Котлы длительного горения

Преимущества твердотопливных котлов

доступность;
использование нескольких видов топлива;
невысокая стоимость топлива;
автономность (не требуется подключение к электрической сети и других коммуникаций);
пиролизные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия и большое время работы на одной загрузке.

Недостатки твердотопливных котлов

непродолжительное время работы на одной загрузке (порядка 2-4 часов для классических котлов);
необходимость постоянного обслуживания, чистки зольного ящика от продуктов сгорания;
загрузка топлива в ручном режиме;
инерционность процесса сгорания;
предварительная доставка до котла и подготовка твердого топлива перед загрузкой в камеру.

6 of 14

Процессы горения в котлах

Сжигается на колосниках слоевым способом, с периодической загрузкой топлива и очисткой колосников от шлака.

Схема горения твердого топлива:

Сначала идет эндотермический процесс, поглощение теплоты, получаемой от раскаленных стенок печи и от недогоревших остатков. Далее выделение летучих веществ и их выгорание в газовом слое, на этой стадии выделяется тепло в топке, которое усиливается со временем. После выхода летучих веществ горит твердой слой, или коксовая зона, который дает наибольший тепловой эффект. После тепловыделение уменьшается и имеет место малоинтенсивное дожигание горючих веществ и золоудаление.

7 of 14

Задача

Требуется нагреть воду в системе отопления в количестве – 230 литров.

Определить сколько кг угля потребуется для поднятия температуру воды с 10˚С

до 70˚С?

Q₁=С₁m(t₂-t₁) = 1 * 230 * (70°-10°) = 13800ккал

С-теплоемкость воды 4200кДж/кг*˚С или 1ккал/кг*˚С

Калорийность Кара-Кечинского угля примем – 4100ккал/кг

13800/4100=3,36кг (КПД=1 или 100%)

_ƞ_к=0,6. Тогда, 3,36кг/0,6=5,6кг

_ƞ_к=0,8. Тогда 3,36/0,8=4,2кг

_ƞ_к=0,92. Тогда 3,36/0,92=3,65кг

8 of 14

Расчет КПД

Существует 2 метода определения КПД котла

Уравнение прямого баланса устанавливает между расходом топлива и тепло производительностью
Уравнение обратного баланса устанавливает зависимость между КПД и тепловыми потерями

Ƞ=100%-q₂-q₃-q₄

q₂- потери тепла с уходящими газами

q₃ – химическая неполнота сгорания

q₄ – механическая неполнота сгорания

КПД котлов и печей – от 78.3% до 85%

9 of 14

Состав дымового газа λ-коэффициент избытка воздуха

В результате окислительных реакций в зоне горения выделяется полезная теплота согласно реакции

� C+ O2 CO2, если кислорода избыток (полное окисление)

2С + O2 2CO, если кислорода недостаток (пиролиз)

(Продукты пиролиза: СО – 33%, Н₂ - 28%, СН₄ - 25%, СО₂ - 9%, N₂ - 2,1%, О₂ - 1,6% и еще 2-3% - углерод и другие горючие соединения)

10 of 14

Условия полного сгорания топлива. Продукты полного и неполного сгорания топлива

Непрерывный подвод топлива в зону горения
Непрерывный подвод окислителя (воздуха) в достаточном количестве
Хорошее перемешивание топлива с окислителем
Достаточная температура в топке
Достаточное время пребывания топливовоздушной смеси в топке

CO₂+SO₂+H₂O+N₂=100 / полное сгорание (идеальное горение λ=1)

CO₂+SO₂+H₂O+N₂+O₂=100 / с избытком воздуха появляется O₂ (λ>1)

CO₂+ H₂O+ N₂+CO+H₂+CH₄=100 + сажа / неполное сгорание топлива (λ<1)

11 of 14

Топливо и его влияние на экономичность и эффективность

Фракция угля. Важной качественной характеристикой угля, влияющей на эффективность его сжигания, является его фракционный состав. При повышенном содержании в топливнике мелочи она, уплотняясь, закрывает прозоры в горящем слое, что приводит к кратерному горению, имеющим неравномерный характер площади слоя.

Влажность угля. Увлажнение угля отрицательно влияет на горение, так как на испарение влаги должна быть затрачена часть удельной теплоты сгорания топлива. В результате снижаются температуры в топливнике, ухудшаются условия сжигания, а сам цикл горения затягивается.