¿Cómo funcionan las calderas de combustible sólido para combustión prolongada?
Para el propietario de una casa privada, el propietario de un inmueble residencial suburbano, el mantenimiento de un sistema de calefacción autónomo se vuelve especialmente relevante durante la temporada de calefacción. Cuando hay una caldera de gas en la casa, la operación de calefacción no genera preguntas especiales. El gas se suministra a través de la línea principal constantemente y todo lo que queda es ajustar las automáticas en consecuencia, lo que controla el régimen de temperatura en la casa. La situación es más complicada para la categoría de ciudadanos que lo utilizan para calefacción en el hogar, este tipo de equipo de calefacción, aunque proporciona cierta independencia del suministro eléctrico centralizado, requiere más atención.
Los habitantes de la casa deben controlar de forma independiente el funcionamiento de la unidad, tomar participación física directa en el proceso. No siempre es conveniente y posible. Las calderas de combustible sólido para combustión prolongada, que ahora son producidas por muchas empresas especializadas en equipos de calderas, resolverán radicalmente el problema. Considere qué es una caldera de combustión tan prolongada, cuáles son sus características de diseño, ventajas y desventajas.
Las calderas tradicionales de combustible sólido funcionan con combustible que se carga en la cámara de combustión. Puede ser carbón, leña, briquetas de turba, pellets y otros tipos de combustibles fósiles. La comodidad y la comodidad del hogar dependen de la frecuencia con la que tenga que cargar combustible en la cámara de combustión. En promedio, para un aparato de combustible sólido, fabricado de acuerdo con el esquema clásico, para un funcionamiento normal, se requieren 2-8 cargas por día. Un sistema de automatización que funciona bien se hace cargo de todas las funciones básicas. Cómo funciona el dispositivo de calefacción en sí, cómo se consume el combustible, depende del modelo y de la persona.
Para referencia: el tiempo empleado en la carga normal de combustible de un aparato de propulsante sólido en la versión habitual es de 3-5 minutos. El tiempo de combustión de una carga es en promedio de 2 a 4 horas. Se necesitan otros 5-10 minutos para preparar el horno para cargar un nuevo lote de leña o carbón (limpiar cenizas, limpiar la cámara de combustión de grandes fragmentos de combustible). Total: se necesitan al menos 20 minutos para volver a encender la caldera. ¿Tienes este tiempo por la noche? ¿Puede encontrar 20 minutos de su tiempo si acaba de llegar a la casa después de una larga ausencia?
Una caldera de combustible sólido en funcionamiento de este tipo es capaz de producir el calor necesario para calentar durante mucho tiempo, aumentando significativamente el tiempo entre cargas. El mismo nombre de esta unidad indica que el equipo puede funcionar de forma continua durante mucho tiempo. La diferencia fundamental entre este tipo de dispositivo de calentamiento y los modelos tradicionales de calderas de combustible sólido radica en el método de combustión.
No siempre es posible volver a arrojar leña o carbón al horno. Tal procedimiento causa malestar, especialmente por la noche cuando la temperatura fuera de la ventana desciende rápidamente. El combustible cargado puede quemarse durante la ausencia de los propietarios, lo que inevitablemente conducirá al enfriamiento del refrigerante en el circuito.
Los intentos de optimizar la forma de cargar leña o carbón incluso en la mejor caldera mediante la alimentación automática resuelven el problema en parte. Equipar un dispositivo mecánico de suministro de carbón junto a la unidad de combustible significa espacio adicional en un área limitada. El ruido de un rotor o un sinfín en funcionamiento constante es desagradable. Se requería encontrar una solución fundamental al problema. La foto muestra una caldera de combustible sólido convencional equipada con una tolva automática de alimentación de carbón.
En resumen, las personas tienen muchas razones para instalar calderas de combustible sólido de combustión prolongada en casa. Esta técnica minimiza el factor humano, del que depende en gran medida la eficiencia del sistema de calefacción. Los equipos de calefacción que funcionan según este principio aparecieron hace poco más de 10 a 15 años. Entonces comenzaron a aparecer las primeras muestras de dispositivos. Muchos intentaron en casa construir de forma independiente una caldera de combustible sólido para una combustión prolongada con sus propias manos. Lo principal es comprender el principio de funcionamiento de este tipo de equipo de calefacción.
Caldera de combustible sólido para combustión prolongada: principio de funcionamiento
Con la llegada de los dispositivos de calefacción de combustión prolongada al mercado de los equipos de calderas, la situación con la organización e instalación de un sistema de calefacción doméstico se ha vuelto mucho más fácil. Ahora es posible instalar potentes instalaciones de calefacción para calefacción, que no requieren una carga constante de combustible. Las calderas de combustión prolongada de fabricación propia no siempre pueden satisfacer completamente las necesidades de los habitantes de la casa.
Mirando los dibujos de los primeros modelos, puede ver cuánto ha cambiado el diseño de las unidades hoy. Como ejemplo, se muestra un dibujo de una instalación típica de calefacción de tipo pirólisis.
Los productos industriales, en los que los fabricantes han agregado una serie de cambios de diseño e innovaciones, tienen un gran recurso tecnológico, son económicos y más prácticos de usar. A pesar de los importantes cambios tecnológicos y de diseño, el principio de funcionamiento se mantuvo sin cambios en la base de este tipo de equipos. El combustible cargado en la cámara de combustión se quema de manera diferente de manera especial que en una caldera convencional. El principio mismo de quemar la masa de combustible es fundamentalmente diferente. Debido a la creación de ciertas condiciones en el horno, ocurren reacciones exotérmicas y otros procesos físicos que afectan la intensidad de la combustión y la duración del quemado del combustible cargado.
En las unidades modernas, se utilizan dos métodos de combustión:
- Primero, debido a la pirólisis;
- En segundo lugar, debido al método de combustión superior del material combustible.
El proceso de pirólisis está asociado con la generación de energía térmica liberada durante la combustión de carbón, leña y otros materiales combustibles. El trabajo principal de la caldera es quemar gas de madera generado a partir del combustible humeante.
En el segundo caso, estamos hablando. El combustible no se quema de abajo hacia arriba, como se cree comúnmente, sino al contrario, de arriba hacia abajo. Debido a este proceso, se logra la combustión completa del material combustible almacenado en el horno. La cantidad de calor liberado como resultado de la combustión es un orden de magnitud mayor que la de los dispositivos de combustión inferior.
¿Qué tipos de dispositivos de combustible sólido para combustión prolongada existen?
Hasta la fecha, dos tipos de tales equipos han ganado una popularidad particular en la vida cotidiana:
- calderas de combustible sólido, método de pirólisis;
- Unidades diseñadas para el método de carga superior.
Calderas de combustible sólido basadas en pirólisis
Considere el primer tipo, más común y más efectivo: calderas de pirólisis. Si hablamos de este tipo de caldera de combustible sólido, entonces es un dispositivo de calentamiento altamente especializado. La unidad es un típico dispositivo de leña de combustión prolongada.
¡Importante! Para el funcionamiento de este equipo, es necesario utilizar solo pellets de madera seca, cuyo contenido de humedad no exceda el 20%. De lo contrario, el proceso de pirólisis no comenzará, la caldera perderá sus principales ventajas y eficiencia.
Estos dispositivos de calefacción se distinguen por su característica de diseño. Aquí se trata de dos cámaras de combustión. La leña se coloca en el primer horno, donde, con un suministro de aire limitado, comienza el proceso de combustión sin llama. Además, a partir de la madera que arde sin llama, se produce una intensa liberación de gas de pirólisis (madera), que entra en el segundo horno. Aquí, con un mayor contenido de oxígeno, el aire caliente comienza a interactuar con el gas de madera. Debido al principio de funcionamiento, las unidades que funcionan por pirólisis se denominan comúnmente dispositivos de calefacción generadores de gas.
Comienza la combustión intensa de la mezcla gaseosa, mientras se libera una gran cantidad de energía térmica. Todo el proceso lleva bastante tiempo. El resultado del funcionamiento de la caldera es un horno casi vacío. Todo, incluidas las partículas de ceniza más pequeñas, compuestos volátiles inflamables, tiene tiempo para arder en la cámara de combustión. Debido a este método de combustión, las calderas de pirólisis para combustibles sólidos de combustión prolongada tienen una de las más altas eficiencias (85%) entre toda la gama de modelos de equipos de calentamiento de combustibles sólidos.
La característica principal de este tipo de equipo de caldera es la capacidad de utilizar no solo el calor recibido para el sistema de calefacción, sino también el gas de pirólisis calentado. La caldera de leña puede funcionar tanto con calentamiento de agua como con calentamiento de aire.
En una nota: Los dispositivos de pirólisis tienen dos hornos. La combustión en la cámara superior se logra bombeando un volumen adicional de aire, por lo que el tiro en este caso solo es forzado.
Las principales ventajas de este método de operación del equipo de caldera son las siguientes:
- el combustible se quema por completo;
- intervalos de tiempo significativos entre las inserciones de material combustible;
- capacidad técnica para ajustar la temperatura del agua de la caldera;
- Posibilidad técnica de quemar grandes fragmentos de madera.
Los dibujos de la estructura interna de las calderas de pirólisis le permiten representar con precisión no solo el diseño de la unidad en sí, sino también comprender el principio de funcionamiento.
La foto muestra un fragmento del funcionamiento del horno superior del aparato, donde tiene lugar la pirólisis.
Las desventajas de este tipo de tecnología de calefacción deben tratarse retóricamente. El principal argumento de los oponentes de las calderas de pirólisis es el alto costo de los equipos. En comparación con los dispositivos tradicionales, estos modelos son un tercio más caros.
A diferencia de los aparatos convencionales de combustible sólido, una caldera de calentamiento por pirólisis es volátil. El flujo de aire forzado se proporciona instalando un ventilador adicional.
Memorándum: Los equipos de pirólisis deben estar completamente cargados de combustible. De lo contrario, la unidad no funcionará a plena capacidad. La combustión será desigual y no estable.
Se considera que la unidad de calefacción más eficiente está diseñada para dar servicio a dos circuitos. En este caso, obtiene calefacción autónoma y un sistema de suministro de agua caliente completamente independiente. El intercambiador de calor para agua caliente está fabricado en acero o hierro fundido resistente al calor, en forma de serpentín.
Calderas de combustible sólido para combustión superior
El segundo tipo de equipo de calefacción de este tipo es una caldera de combustible sólido de combustión prolongada con carga superior. A diferencia de las calderas de pirólisis, este tipo de equipo de calefacción se ha utilizado durante más de un siglo. La principal diferencia con las calderas tradicionales de combustible sólido es el principio de carga de combustible y el funcionamiento principal de la unidad. El efecto principal se logra quemando el material combustible de arriba hacia abajo. En otras palabras:
El combustible comienza a arder exactamente donde hay oxígeno. Por lo tanto, se quema capa por capa, comenzando por la más alta. Una carga es suficiente para 12-24 horas de funcionamiento de la caldera. La caldera, en el curso de su funcionamiento, quema por completo una parte del combustible, esperando la siguiente carga. Debido a la integridad de la combustión, se logra la máxima transferencia de calor del combustible. La eficiencia de algunos modelos es de aproximadamente el 80%.
¡Atención! Para evitar hervir el agua de la caldera en el intercambiador de calor, la primera leña debe ser pequeña. La cámara de combustión se llena aproximadamente a la mitad de su volumen. Después de disparar, después de 15-20 minutos, agrega los restos del volumen requerido de material combustible.
Una desventaja significativa de los dispositivos de calentamiento de combustión prolongada es su alta inercia. La caldera pierde su potencia cuando se carga el siguiente lote de combustible. En comparación con las calderas con combustión inferior, las unidades con carga superior tienen menos transferencia de calor. El dibujo esquemático muestra la estructura interna del dispositivo y el principio de funcionamiento.
El modelo moderno de caldera de combustible sólido para combustión prolongada suele estar equipado con un ventilador que bombea aire a la cámara de combustión. En la mayoría de los casos, los modelos fabricados funcionan con madera, pero hoy en día se ha puesto de moda calentar este tipo de unidades con turba y briquetas de madera.
Conclusión
Al final del análisis de las características, se le presenta un video que muestra calderas de combustible sólido para una combustión prolongada. El video demuestra claramente el principio de funcionamiento de este tipo de equipo de calefacción. Si las unidades de pirólisis representan una nueva solución técnica, un tipo de equipo de calefacción completamente diferente, entonces las unidades de carga superior son dispositivos de combustión prolongada en el sentido literal.
El modelo de mayor interés en términos de precio, calidad y eficiencia es una caldera de combustible sólido de combustión superior, un calentador ultralargo, conveniente y práctico.
Así por ejemplo: La unidad de combustible sólido de carga superior puede digerir 50 kg. combustible con una sola descarga en 31 horas. La caldera funcionó a carga nominal, dando una potencia de 8-10 kW.
Este indicador se logró gracias a importantes características de diseño. El horno del aparato tiene forma cilíndrica. La masa de aire ingresa a la cámara de combustión desde arriba y se distribuye uniformemente por toda la capa superior del inserto de combustible. Cabe señalar un matiz técnico: el distribuidor de aire descansa sobre la capa de combustible. A medida que el lecho se quema, el distribuidor desciende y llega al siguiente lecho de combustible.
Cuando el aire entra en contacto con el material combustible, la combustión se acompaña de una oxidación parcial del carbono. Los productos de combustión ingresan por la parte superior del horno, luego de lo cual escapan por la chimenea hacia el exterior.
La principal característica de diseño de este equipo de calefacción es que todo el cuerpo de la unidad de calefacción es el intercambiador de calor. El agua de la caldera circula de arriba hacia abajo.
Ambos tipos de calderas de combustible sólido son calderas de pirólisis con diferentes modificaciones.
La duración de la operación está determinada por el tamaño del horno donde se encuentra el recurso de combustible. Las calderas de estas modificaciones tienen una alta eficiencia y son eficientes en términos de consumo de combustible. Prácticamente no existe una automatización sofisticada, el diseño mismo de los dispositivos es estable. Puede elegir usted mismo, teniendo en cuenta las necesidades de su hogar. Las calderas de este tipo son ideales para quienes prefieren disfrutar del calor y la comodidad más que hacer un trabajo físico, cargando leña en la cámara de combustión de un dispositivo de calefacción autónomo convencional.
