Угольный котел: устройство, тонкости выбора, установка и эксплуатация отопительного оборудования

Из всех возможных вариантов отопительного оборудования угольный котел считается одним из наиболее выгодных и технически надежных решений. Конкурировать с углем мог лишь природный газ. Но с повышением цен на газовое топливо альтернатив угольной топке осталось не так уж много.

Принцип отопления дома котлом на угле

Последние полвека угольная печка или котельное оборудование неизменно считались устаревшими, даже архаичными. Отчасти это действительно так. Сжигать угольное топливо в топке котла с целью водяного отопления было невыгодно. При том, что уголь для котла отопления стоил копейки. Причина парадокса в том, что в обычной стальной или чугунной топке полноценно сжигать уголь невозможно. Недогар составляет от 10 до 40%.

В современных котлах большая часть недостатков была устранена, но все равно сжигание угольного топлива требует сноровки и знания особенностей конструкции котельной топки.

Особенность угольного котла – в медленном, максимально эффективном сжигании угля:

1. После розжига топке дают некоторое время выстояться (5-7 мин), чтобы горячий воздух от первых порций топлива создал тягу внутри дымохода.
2. Загружается основная засыпка угля, открывается шабер или включается поддув.
3. После формирования устойчивого фронта горения, выключают вентилятор, прикрывают шабер.

В универсальном угольном котле топливо скорее тлеет при повышенной температуре, чем горит, как это бывает при использовании дров или брикета. Это специфика универсальных котлоагрегатов, так как они рассчитаны на использование любого топлива. Чисто угольные котлы имеют чугунные топки с защитой шамотными досками. Конструкция такова, что максимальный КПД достигается только на угле и угольном брикете.

Время сгорания одной загрузки – 7-10 часов. Котлы отопления на угле длительного горения способны работать на одном заряде до 30 часов.

Особенности конструкции

Устройство котла отопления, использующего угольное топливо, практически не отличается от дровяного. Небольшие различия имеются лишь в форме топки, используемой защитной футеровки и размерах камеры сгорания с зольником.

Объем золы от сжигания угольного топлива на порядок больше, чем огарок от сжигания дров. Мало того, спекшаяся масса раскалывается на большие куски, которые с трудом пролезают через щели в колосниках. Поэтому топка угольного котла всегда проектируется с учетом двух требований:

1. Колосники делают небольшого размера, но с большими щелями, чтобы золу было легко удалять, а колосниковую решетку чистить от горячего недогарка.
2. Нужно исключить подсос воздуха через любые щели в дверце. Воздушный поток должен попадать исключительно через колосники.

В противном случае угольный заряд внутри топки котла будет гореть неравномерно, очагами. Экономичность снизится вдвое. Кроме того, через щели в помещение котельной может попадать угарный газ, вылетать искры.

Иногда владельцы частных домовладений пытаются экономить. Дом переводят на водяное отопление, а вместо угольного котла фабричного изготовления оставляется старая кирпичная печка, в которую монтируют теплообменник. В результате ничего хорошего не получается.

Отличия котельного оборудования от переделанной угольной печи серьезные. Прежде всего, в схеме сжигания угля и отбора тепла. Лучший котел для отопления углем практически все тепло отдает в воду теплообменника. Переделанная для водяного отопления угольная печь греет в основном стенки кирпичной кладки и дымоход.

Большая часть тепла передается излучением и конвекцией от раскаленной топки. Получается, что в котельной или в комнате, где стоит печка, очень жарко, а внутри остальных помещений дома сохраняется низкая температура.

Как правильно нужно сжигать угольное топливо

Эффективность промышленных угольных котлов и печей высокая, на уровне 80-90%. В бытовом котельном оборудовании КПД топки едва превышает 50%. Много угольного топлива попадает в золоотвал. Можно пересеивать золу для отделения недогарка, но такое топливо горит плохо, а зольность достигает 30-40%.

В домашних условиях уголь можно сжигать двумя способами:

1. Традиционный вариант. Уголь засыпается в горизонтальную топку небольшими порциями по 3-4 кг. По мере прогорания раскаленную золу сбрасывают кочергой через щели колосников вниз в зольник. Оставляется лишь небольшой слой недогоревшего угля, на который забрасывается новая порция угольного топлива.
2. Схема длительного горения. В таком угольном котле топка располагается вертикально, имеет форму стакана. Загрузочное окно с дверцей сделано в верхней части камеры сгорания вместе с трубами теплообменника. Загружается сразу 10-15 кг, которые горят без участия человека в течение длительного времени.

Первый вариант удобен тем, что угольный котел быстро разгорается и дает тепло уже через 10-15 мин. Глубина прогорания загруженного топлива высокая. Можно комбинировать угольное топливо с дровами, обрезками пиломатериалов, брикетом.

Внутри горизонтальной топки высокая температура свода – можно поставить экономичный теплообменник с пароперегревателем. Но есть риск сжечь регистры, если воды будет мало, или использовать неподходящее угольное топливо с большим содержанием летучих.

Второй вариант угольной топки отличается меньшим КПД. Хотя чистка предполагается один раз в сутки, удалять золу неудобно, приходится использовать самодельный инструмент. Кроме того, на регистрах теплообменника в котлах длительного горения образуется много сажи и копоти. Снимать нагар несложно, но делать это нужно аккуратно.

Существует еще один вариант сжигания угля в водогрейной топке, но он не получил широкого распространения из-за того, что топливо в нем сжигается в порошковом состоянии. Размолотое до состояния пыли, оно подается в жаровую трубу, внутри которой установлена масляная или солярочная горелка. С ее помощью выполняется разогрев самой трубы и дымохода, чтобы получить стабильную тягу разогретого воздуха.

Порошок забрасывается внутрь горелки самотеком через обычный лоток. Труба вварена в емкость (бочку) с водой. После разогрева подачу масла можно отключить – котел будет работать на угольном порошке.

КПД у таких конструкций 90-92%, нет проблем с уборкой золы. Главный недостаток пылевых угольных котлов – их нет в свободной продаже. Единицы устройств изготавливаются на свой страх и риск энтузиастами-самодельщиками.

Преимущества и недостатки оборудования

Использование угля в качестве топлива для котла – не самый лучший вариант с точки зрения обслуживания оборудования. Каждый день приходится вычищать золу, загружать уголь. Работа грязная, пыльная, если сравнивать с обслуживанием топок на дровах или газовом топливе.

Чем хорош котел отопления на угле

Популярность угольных топок практически не снижается. Спрос на котельное оборудование растет с каждым очередным повышением цен на природный газ.

Современные котлы отопления просто ремонтируются с заменой перегоревших элементов камеры сгорания. Все обслуживание сводится к периодической чистке топки от золы. И раз в году нужно будет почистить дымоход от скопившейся сажи.

Мощность котла и сечение дымохода можно легко рассчитать, зная марку угля и характеристики топки. Многие современные модели позволяют, кроме угольного топлива, сжигать дрова, крупную щепу, брикеты всех видов. Например, расходы на отопление можно сократить, если использовать брикеты квартирного угля (пониженной зольности, очищенный от серы) и пеллеты. Правда, в этом случае загрузку топливной камеры придется выполнять дважды в день.

Минусы угольного котла

Кроме трудоемкого обслуживания и удаления золы, минусов не так и много:

1. Характерный запах сгоревшей серы и летучих веществ, выделяющихся при нагреве топлива.
2. Чувствительность угольной топки к характеристикам топлива, сортности и зольности. При переходе на новый сорт угля приходится подстраивать и регулировать работу, чтобы избежать падения КПД.
3. Отложения сажи на теплообменнике и внутри дымохода.

Если использовать качественный уголь размеров «орех» или «кулак», правильно оборудовать кирпичный дымоход, то отрицательный эффект можно снизить до минимума. Например, в странах Северной Европы можно встретить квартиры, отапливаемые угольными водяными котлами. Топливом служит угольный брикет, прессованный из антрацитовой пыли, с зольностью до 8-9%, прошедший очистку от серы и ее соединений. Работа такого котла практически не отличается от дровяного камина.

Какой уголь лучше использовать и как рассчитать расход

Лучшим угольным топливом считается антрацит в кусках размером 20-30 мм, без мусора и породы, не хранившийся на открытом пространстве. Обычно продавцы угольного топлива пытаются обмануть – высококалорийный антрацит смешивают с тощим, газовым или «курным», кузнечным. В угольную массу попадают куски разного размера, комки глины и камни. Такое топливо приходится просеивать через сетку, чтобы отделить мелкие куски (семечко) и породу. Семечко идет на розжиг, основную загрузку делают орехом.

Топить домашний котел тощим углем не имеет смысла. Горит он плохо, не спасает даже наличие дымососа или поддува. Перерасход может достигать 100%. Нормально сжечь такое топливо можно лишь внутри топки промышленного котла.

Газовый, длиннопламенный уголь может быть опасен для бытовых угольных котлов. Высота пламени выше, теплообменники просто сгорают. Бурый уголь уступает антрациту лишь по калорийности и более высокой зольности.

Рассчитать расход угля можно по следующей схеме:

1. При сгорании антрацита выделяется до 6,5 кВт/ч энергии. Продаваемая под маркой «антрацита» смесь-отсев из разных сортов угля вытягивает максимум на 5 кВт/ч. Бурый уголь дает до 3,8-4 кВт/ч. Поэтому важно знать, каким углем предстоит топить зиму.
2. Для отопления квартир используют норму в 100 Вт/ч на один кв.м. Для частных домов – 130 Вт/ч на каждый квадратный метр. В современном угольном котле с КПД=90% норма составит 140 Вт/ч.
3. Часовой расход антрацита для дома площадью 80 м² составит (80х0,14)/6,5=1,72 кг, для смеси – 2,24 кг, для бурого угля – 3,5 кг.

Если принять, что в металлическое ведро влезает 18-19 кг угольного топлива, то на сутки для хорошего котла потребуется одно ведро антрацита.

Как правильно растопить угольный котел

Традиционная схема работы домашнего угольного котла:

1. Топка разжигается дровами или сухой щепой. Это необходимо для того, чтобы разогнать воздух в дымоходе, прогреть стенки трубы и получить первичный фронт горения.
2. Загружается небольшое количество мелкого угля, часто смоченного водой, чтобы топливо быстрее прогревалось и возгонялось с выделением летучих веществ.
3. Как только топка котла прогреется, появится раскаленный слой золы, устойчивая тяга в дымоходе, в топку загружается основная масса угля.

Горение топлива происходит на уровне чуть выше колосников, там, где свежий воздух контактирует с разогретой угольной массой. После того как котел разгорелся, задвижку шабера прикрывают, чтобы снизить приток воздуха и уменьшить мощность. В результате меньше тепла улетает в трубу.

На этапе розжига нужно следить за работой котла, регулировать приток воздуха, пока температура воды на выходе из теплообменника достигнет и стабилизируется на требуемых 90 ^оС. Нельзя допускать закипания воды.

За одну загрузку может подаваться 15-20 кг угля. По мере выгорания груда проседает на раскаленный фронт горения, восполняя тем самым выгоревшее топливо. Так продолжается до тех пор, пока не проявится проскок пламени. Проще говоря, пока воздух под действием тяги в дымоходе не прожжет отверстие в груде угля, и процесс горения не начнет угасать.

Остатки угольного топлива, сохранившиеся на периферии у стен топки, будут удалены вместе с золой и недогарком в процессе очистки перед загрузкой свежей порции.

Популярные модели угольных котлов

При планировании отапливать дом каменноугольным котельным оборудованием нет смысла экономить на качестве топки. Самые простые и дешевые котлы служат 10-15 лет при относительно низком КПД. Цены на энергоресурсы будут только расти, поэтому лучше всего покупать экономичный аппарат.

Protherm Бобер 50 DLO

Изготавливается компанией Protherm (Словакия). Универсальный котел отопления с чугунной топкой, в которой установлены 8 секций теплообменника. Конструкция «Бобер 50 DLO» дает возможность сжигать уголь и дрова. Это, скорее, дровяной котел, так как у него длинный тракт от места сжигания дров-угля до фланца крепления дымохода.

Отличается высоким КПД – 90% и хорошей ремонтопригодностью. При необходимости чугунные секции и стенки камеры сгорания можно заменить на новые.

Главный недостаток – оборудование может работать только с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Данко 20 ТН

Универсальный котел шахтного типа, мощностью 20 кВт. Рассчитан на сжигание угля, дров, пеллет, торфяного брикета. Двойной корпус сварен из низколегированной стали, толщиной 5 мм.

Отдельного теплообменника нет, тепло отбирается водой, протекающей через межстенный промежуток.

Котел можно отнести скорее к угольным, чем к универсальным. Камера сгорания просто огромная, поэтому, помимо антрацита, можно сжигать длиннопламенный или газовый уголь.

К недостаткам относят сложность удаления золы и огарков из-за низкого расположения дверцы зольника.

Одной загрузки хватает на 8 часов работы на «крейсерском» режиме и 12-15 часов на экономичном.

Dakon DOR F 16

Универсальный котел, мощностью 16 кВт, выпускается в Чехии. Отличается оригинальной конструкцией и набором дополнительных функций, упрощающих обслуживание и эксплуатацию оборудования. Может использоваться для открытых и закрытых (давление до 3 бар) контуров отопления гравитационного типа.

Особенности Dakon DOR F 16:

1. Теплообменник изготовлен из нержавейки, поэтому котел легко переносит перегрев, гидравлические и тепловые удары.
2. Камера сгорания, особенно свод, облицована панелями из шамота. Поэтому в прогретом состоянии можно сжигать дрова с влажностью до 23%.
3. Оригинальная конструкция колосников позволяет опрокидывать их для удаления золы в ящик, даже не открывая дверцу. Поворот выполняется с помощью дополнительной рукоятки на боковой стенке.
4. Загрузочный люк оборудован отражателем потока дымовых газов и искр, что существенно упрощает загрузку камеры сгорания.

Тепловую мощность можно регулировать плавно с помощью термомеханической заслонки, блокирующей или открывающей приток воздуха. Единственным недостатком Dakon DOR F 16 является низкий КПД – 77%. При работе на угольном топливе КПД котла может быть повышен до 84%.

Emtas Bio Term EK3G/S-40

Бункерный котел для использования в закрытых системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Корпус изготовлен из стали. Внутри топки стоят жаровые трубы, что позволяет сжигать уголь и пеллеты с повышенным КПД.

На угольном топливе КПД достигает 90% благодаря встроенному дутьевому вентилятору, дозатору подачи угля или пеллет, системе управления процессом горения и дутья воздухом.

Кроме того, в топку встроен электрический нагреватель, с помощью которого выполняется розжиг при работе на пеллетах.

Наличие системы управления делает Emtas Bio Term EK3G/S-40 сложным в эксплуатации, налагает множество ограничений. Например, уголь, который подается шнеком внутрь топки, перед загрузкой в бункер должен пройти калибровку по размеру кусков. Иначе подающий тракт просто заблокируется.

Wirbel EKO EL 30/18

Данный тип отопительного оборудования относится к комбинированным котлам. Топка может работать на буром угле (32 кВт), пеллетах (30 кВт), дизельном топливе (37 кВт). Также в рубашку охлаждения корпуса, которая одновременно является теплообменником, вмонтированы электрические ТЭНы мощностью 18 кВт.

К преимуществам относят многотопливность камеры сгорания, широкий диапазон регулирования мощности нагрева теплоносителя (10-30 кВт), а также возможность точно выдерживать и стабилизировать температуру воздуха в помещении. Например, в ночное время по мере прогорания угольных брикетов отдача тепла снижается. Чтобы избавить хозяев от хлопот с «дозаправкой», автоматика просто включает ТЭН и выравнивает мощность отопительной системы.

Угольный котел по-прежнему остается одним из наиболее востребованных типов отопительного оборудования. Помимо высокой мощности и надежности, топка отличается стабильной теплоотдачей, ремонтопригодностью и возможностью подстройки системы под конкретные характеристики угля.

Котел на угле 25 кВт: видео.

Поделитесь своим опытом – насколько удобным в работе оказывается отопление на угле? Что нужно учитывать, какие проблемы могут возникнуть при эксплуатации? Сохраните материал в закладках, чтобы не потерять полезную информацию.