Тигельные пеллетные горелки
Сoлoвьев Сeргeй
эксперт
23.09.2023
С 2000 года стоимость ископаемого топлива в мире начинает неуклонно увеличиваться. Рост мировой экономики, увеличение спроса на нефть, холодная зима 2001–2002гг, проблемы с логистикой и ураган «Катрина», остановивший добычу нефти в Мексиканском заливе, привели в период 2000–2005гг к существенному подорожанию нефти и резкому росту интереса к альтернативным вариантам источников энергии. В 2000-х годах рядом производителей пеллетного оборудования начинают вестись активные работы по модернизации чашечной/каминной горелки и устранению её недостатков, самый главный из которых — необходимость ручной очистки ёмкости для горения от остатков сгорания. Помимо систем автоочистки для каминных горелок, в результате исследований рождается новый вид пеллетных горелок — тигельная. Название происходит от «тигель» (нем. tiegel — горшок) — ёмкость для нагрева, сжигания, обжига различных материалов. Тигель имеет обычно цилиндрическую или коническую (усечённый конус) форму и изготавливается из огнеупорных материалов или высокоустойчивых к воздействиям металлов. В зарубежной литературе иногда встречается термин «crucible pellet stove».
В период с 2006 по 2009 гг. несколько ведущих австрийских и германских производителей начинают переходить на выпуск котлов с тигельными горелками: Guntamatic Heiztechnik, HDG Bavaria, ETA Heiztechnik, Fröling, Hargassner, HERZ Energietechnik, Viessmann, Windhager и др.
Процесс модернизации и перехода от чашечной к тигельной был постепенный, каждый производитель совершенствовал свои технологии и варианты, в результате появляется несколько разновидностей горелок.
Разновидности тигельных горелок
- Разница между чашечной горелкой и тигельной разновидности №1 сводится практически к цилиндрической форме и наличию системы автоочистки горелки. Для осуществления автоматической очистки ёмкость для сжигания из полусферы или прямоугольной приняла цилиндрическую форму, а на дне цилиндра стал находиться механизм очистки. Вариантов очистки было много, у каждого производителя мог быть свой вариант. Наибольшее распространение получило убирающееся дно с линейным приводом (в основном Belimo). Пеллеты поступают в тигель (цилиндрическая ёмкость для сгорания) сверху, как и в чашечной/каминной горелке.
- На следующем этапе зона сбрасывания пеллет стала перемещаться ниже, т.к. мелкие фракции топлива могли сдуваться встречным потоком воздуха из горелки, и они не попадали в неё. Особенно это было актуально для котлов средней мощности с большим расходом воздуха. Подача пеллет сместилась в среднюю по высоте зону цилиндра или даже ещё ниже, почти к его дну. Со временем внутренний цилиндр горелки (тигель) начинают изготавливать из керамики.
- На третьем этапе отверстие сверху цилиндра горелки стало заужаться, приобретая форму усечённого конуса или, как в песочных часах, с зауженной горловиной. Подача пеллет горизонтальная в нижней зоне тигеля. Обязательным материалом горелки становится огнеупорная керамика, улучшающая дожиг мелких частиц и газов.
Отличительные особенности тигельных пеллетных горелок
- Направление подачи пеллет в зону горения трёх видов: сверху, сбоку в средней зоне горелки, горизонтальное (сбоку) в нижней зоне горелки
- В горелках 2-й и 3-й разновидностей топка выполнена почти всегда из термоизолирующей керамики
- Основное направление подаваемого воздуха — снизу вверх через пеллеты, иногда его подают из боковых стенок, делая поток вихревым (закрученным)
Устройство котла с тигельной горелкой
- Пеллеты поступают из топливного бункера; есть несколько вариантов подачи топлива
- Теплообменник со спиральными турбулизаторами
- Поворотный защитный противопожарный клапан (шлюзовой затвор)
- Тигель из керамики улучшает дожиг мелких частиц и газов, топливо сгорает максимально полно, и максимально снижается количество выбросов в атмосферу
- Зольный ящик
- Механизм самоочистки горелки, с помощью которого остатки продуктов горения сваливаются в зольный ящик
- Шнек горелки точно дозирует пеллеты в зону сгорания
Процесс горения в этих горелках чаще всего происходит циклически: засыпается первая порция топлива, розжиг, период автоматического горения с периодичным добавлением гранул (несколько часов), прекращение подачи топлива, догорание, сброс отходов горения в зольный ящик. Цикл повторяется. В некоторых моделях котлов, например, Windhager PuroWIN, очистка происходит без полного выгорания топлива. В нижней зоне горелки циклически выдвигающаяся заслонка отделяет тлеющие угли от золы, предохраняя их от сбрасывания в зольник вместе с золой. При этом экономится электроэнергия на периодический энергозатратный розжиг топлива.
Преимущества горелок
- Очень точная система дозирования пеллет, экономия на топливе
- Идеальное сжигание топлива, минимальные выбросы
- Максимальная автоматизация работы котла без участия человека
- Нет «обратного горения» за счёт наличия безтопливного пространства между зоной горения и поступающим топливом для варианта 1, а для вариантов 2 и 3 это алгоритм подгребания шнека, обеспечивающий безтопливное пространство, и обязательные защитные шлюзовые затворы (поворотные противопожарные клапаны)
- Небольшое количество горящего топлива в топке, нет паразитных топливных потерь при остановке котла или пропадании электропитания
- Минимальное энергопотребление
- Лёгкость работы котла в режиме Старт/Стоп
Недостатки горелок
- Сложна в изготовлении, существенная стоимость изделия
- У российских производителей котлов горелка не представлена
- Сложности с запчастями
- Как и любое высокотехнологичное изделие, требует более качественное проведение ТО с соответствующей квалификацией специалистов
Современные модели пеллетных котлов с тигельными горелками
Заключение
Тигельные горелки стали следующим логичным этапом в развитии пеллетных горелок. Максимальная автоматизация, длительность работы без участия человека, оптимальное сгорание топлива, минимизация количества выбросов в атмосферу и государственные дотации сделали котлы с этими горелками очень популярными в странах, заботящихся об окружающей среде и с хорошей покупательной способностью. В настоящее время это одни из самых распространённых горелок в Европе.
