ogrzewamy.pl > Urządzenia > Kotły węglowe

Kotły węglowe


Kotły węglowe są ciągle popularnym sposobem ogrzewania domów jednorodzinnych jaki większych obiektów. Podstawową ich zaletą są niskie koszty ogrzewania przy stosunkowo niskich kosztach inwestycji. Wymagają jednak w mniejszym lub większym stopniu obsługi oraz paliwa o odpowiedniej jakości. Szczególnie jakość stosowanego paliwa wpływa bezpośrednio na trwałość kotła, jego bezawaryjną pracę i sprawność, co przekłada się bezpośrednio na rzeczywiste koszty ogrzewania.

Kotły mogą być zasilane węglem, miałem, granulatem węglowym tzw. ekogroszkiem itd. Niektóre, wyposażone np. w dodatkowy ruszt, pozwalają spalać w jednym urządzeniu węgiel i drewno. W innych można przejść na gaz lub olej po zamontowaniu palnika.

 

Kotły wielopaliwowe są pewnego rodzaju kompromisem. Każdy rodzaj paliwa wymaga innej konstrukcji kotła aby zapewnić optymalne warunki jego pracy.

Możliwość wyboru paliwa w danym urządzeniu odbywa się najczęściej kosztem sprawności kotła, która będzie niższa niż w urządzeniu zaprojektowanym dla jednego konkretnego rodzaju paliwa.

Kocioł na paliwo stałe zamienia energię paliwa na ciepło, które następnie przekazywane jest do instalacji grzewczej. Ogrzewanie budynku wiąże się z dużą zmiennością zapotrzebowania na ciepło w zależności od temperatur zewnętrznych. Dlatego, kotły umożliwiają regulację mocy grzewczej, która odbywa się w sposób ręczny lub automatyczny. Regulatory kotłów sterują pracą urządzenia ale również mogą kontrolować ilość dostarczanego ciepła do ogrzewanego budynku w zależności od zapotrzebowania. Mogą również chronić kocioł przed zbyt niską temperaturą wody grzewczej, która może prowadzić do korozji jego elementów konstrukcji.

 

Rodzaje kotłów.

Najprostszymi urządzeniami są kotły z obsługa ręczną i rusztem stałym. Paliwo uzupełniane jest ręcznie i wystarcza zazwyczaj od kilku do kilkunastu godzin – w zależności od zapotrzebowania budynku na ciepło. Regulacja wydajności tych kotłów odbywa się za pomocą przymykania lub otwierania klapy powietrza i przepustnicy po stronie spalin.

Kotły z dolnym spalaniem – podczas spalania żarzy się tylko dolna warstwa paliwa. Po wypaleniu się, następna cześć paliwa z zasobnika zajmuje jej miejsce.

Można powiedzieć, że w kotłach z dolnym spalaniem paliwo dozowane jest samoistnie, w zależności od potrzebnej mocy grzewczej. Tutaj również moc grzewczą kotła reguluje ilość powietrza dostarczanego do spalania. Ten rodzaj pracy stosowany jest najczęściej przy zasilaniu węglem, ze spalania którego powstaje znaczna ilość części lotnych.

Kotły z górnym spalaniem – paliwo spalane jest w całej swojej objętości, moc kotła zależy od stanu jego napełnienia paliwem i ilością doprowadzanego powietrza.

 

Obsługa kotła węglowego, związana z uzupełnianiem paliwa, może być uciążliwa dla wielu użytkowników. Ale i tutaj można znaleźć rozwiązanie, jakim są kotły z podajnikiem paliwa (kotły retortowe), nazywane też „automatycznymi”. Mimo wyższej ceny od typowych kotłów zapewniają wygodniejszą obsługę, gdyż załadunek paliwa (tzw. ekogroszku), może odbywać się raz na kilka dni. W tego rodzaju kotłach paliwo magazynowane jest w zasobniku, z którego podawane jest do kotła podajnikiem ślimakowym lub tłokowym. Następnie trafia do palnika gdzie zostaje spalone. Specjalnymi kanałami dostarczane jest powietrze do strefy spalania przez wentylator. Wydajnością wentylatora i ilością paliwa dostarczanego do kotła przez podajnik steruje elektroniczny regulator, który w ten sposób kontroluje warunki spalania i reguluje moc grzewczą urządzenia.

Kotły z automatycznym podawaniem paliwa pracują z wysoką sprawnością przy małym jak i dużym obciążeniu oraz z niższą emisją zanieczyszczeń w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami.

Nowoczesne kotły węglowe wyposażone są w układy automatycznie rozpoznające wartość opałową paliwa. Powietrze do spalania doprowadzane jest bezstopniowym wentylatorem z regulowaną prędkością obrotową. Temperatura kotła, spalin i zawartość tlenu resztkowego w spalinach mierzone są sondą lambda i czujnikami znajdującymi się w kanale spalinowym i w samym kotle. Na podstawie pomiarów ilość dostarczanego powietrza do spalania zostaje automatycznie skorygowana, tak aby zapewnić optymalne warunki pracy kotła z maksymalną jak i minimalną mocą grzewczą.

 

Moc i sprawność kotła.

Moc kotła pracującego na potrzeby ogrzewania budynku powinna być równa lub większa od zapotrzebowania na ciepło budynku o maksymalnie 10%. Dotyczy to sytuacji, w której używane jest paliwo o odpowiedniej jakości – zalecane przez producenta. Stosowanie paliwa o niskiej jakości może obniżyć moc kotła nawet o 50% w stosunku od jego mocy nominalnej.

Kotły węglowe pracują z najwyższą sprawnością przy mocy zbliżonej do nominalnej. Przez zdecydowaną część okresu grzewczego kotły pracują z obciążeniem częściowym (ze znacznie niższą mocą). Dlatego, właściwe dopasowanie kotła do potrzeb cieplnych budynku przede wszystkim zapewni niższe koszty ogrzewania ponieważ kocioł będzie pracował z wyższą sprawnością również przy obciążeniu częściowym.

Szczególnie w starych i prostych kotłach sprawność znacznie spada przy zmniejszonym obciążeniu. Dotyczy to również kotłów obecnie oferowanych o najprostszej i najtańszej konstrukcji.

Przebieg sprawności wybranych kotłów węglowych w zależności od obciążenia.

Przebieg sprawności wybranych kotłów węglowych w zależności od obciążenia.

Wymiennik

Głównym elementem kotła węglowego, decydującym o jego trwałości, jest wymiennik w którym spaliny przekazują ciepło wodzie grzewczej. Zastosowane materiały użyte do budowy wymiennika i jego konstrukcja decydują o skuteczności przekazywania ciepła i trwałości urządzenia. Wymienniki wykonywane są ze stali lub z żeliwa.

Wymiennik ciepła kotłów żeliwnych składa się z pojedynczych członów połączonych ze sobą. Pojedyncze człony można łatwo transportować co ułatwia wstawienie urządzenia do pomieszczenia kotłowni. Moc grzewczą kotła można zwiększyć przez dołożenie dodatkowego członu. W przypadku uszkodzenia któregoś z członów żeliwnych można go łatwo wymienić.

Kotły stalowe mają wymiennik spawany ze stali kotłowej. Ich konstrukcja jest lżejsza od kotłów żeliwnych. Stal pozwala na lepsze dopasowanie geometrii wymiennika ciepła do optymalnych warunków spalania dla danego rodzaju paliwa. Jest też mniej wrażliwa od żeliwa na nagłe i częste zmiany temperatury wody w kotle.

Na powierzchni wymiany ciepła, po stronie spalin i wodnej wymiennika żeliwnego z mniejszą intensywnością tworzą się osady niż w kotłach stalowych. Żeliwo jest również bardziej odporne na korozję.

Kotły żeliwne są mniej wrażliwe na niską temperaturę spalin i wody grzewczej, niż kotły stalowe.

 

Regulacja.

W kotłach o prostej konstrukcji regulacja temperatury wody grzewczej odbywa się za pomocą tzw. miarkowników ciągu – przy pomocy dźwigni i łańcuszka termostat otwiera bądź przymyka przepustnicę powietrza regulując w ten sposób ilość powietrza dostarczanego do spalania, tym samym utrzymuje zadaną temperaturę wody grzewczej w kotle.

W kotłach z wentylatorem powietrza regulator elektroniczny zwiększa lub zmniejsza wydajność wentylatora. Przez zmianę jego prędkości obrotowej dostarczana jest odpowiednia ilość powietrza do spalania.

Najbardziej złożone układy regulacji sterują pracą wentylatora, ilością podawanego paliwa, kontrolują czy nie cofa się płomień z palnika do zasobnika paliwa, kontrolują i regulują temperaturę wody grzewczej powracającej z instalacji do kotła, oraz mogą sterować pracą pomp obiegowych i zaworów mieszających w zależności od temperatury na zewnątrz budynku (regulacja pogodowa) i temperatury w pomieszczeniu.

Przykładowy schemat instalacji z kotła węglowego

Przykładowy schemat instalacji z kotła węglowego

Niektóre kotły wyposażane są w dodatkowy wymiennik ciepła, który chroni urządzenie przed nadmiernym wzrostem temperatury wody grzewczej, np. przy braku zasilania energii elektrycznej. Wymiennik schładzający wykonany jest w formie wężownicy (wężownica schładzająca). Po przekroczeniu dopuszczalnej temperatury wody w kotle, zawór termostatyczny otwiera się i zimna woda wodociągowa przepływa przez wężownicę. Po odebraniu ciepła z kotła ogrzana w wężownicy woda wyrzucana jest następnie do kanalizacji.

Wężownica schładzająca jest dodatkowym elementem, który chroni kocioł przed przegrzaniem i uszkodzeniem jego elementów konstrukcji.

 

Wybór rodzaju kotła będzie zależał od ceny danego paliwa i jego dostępności w danym rejonie kraju. Obecne kotły węglowe charakteryzują się lepszym wykorzystaniem paliwa. Pracują z wyższą sprawnością od starszych konstrukcji, tym samym zapewniają niższe koszty ogrzewania.

 

Zalety Wady
niskie koszty ogrzewania wymagają obsługi
konieczność magazynowania opału
szukania paliwa dobrej jakości
duże emisje zanieczyszczeń do atmosfery