Технические и эксплуатационные характеристики котлов, работающих на мазуте

Во время работы котел на мазуте издает неприятный запах. Несмотря на это, такое оборудование пользуется устойчивым спросом в негазифицированных районах. Модели с навесными горелками можно переделать под голубое топливо.

Котлы на мазуте пользуются высоким спросом.

Особенности отопительных котлов, работающих на мазуте

Такие теплогенераторы по степени автоматизации похожи на газовые, но горючее для них столь же распространено, как для угольных или дровяных. Сочетание этих качеств делает данное оборудование востребованным в районах, где централизованное энергоснабжение представлено только электрической сетью.

Особенности агрегатов:

1. Энергозависимость.
2. Электронная автоматика.
3. Турбированная камера сгорания без сообщения с помещением. Воздух засасывается в топку вентилятором с улицы по внутреннему каналу коаксиального дымохода.
4. Принудительное удаление выхлопа, что позволяет располагать трубу горизонтально.
5. Работа только с закрытыми системами отопления, оснащенными циркуляционными насосами.

Технические характеристики конструкции

Параметрами жидкотопливного котла являются:

• производительность по теплу;
• объем котлового бака (теплообменника);
• максимальное давление рабочей среды;
• вид горючего;
• потребляемая электрическая мощность;
• КПД;
• габариты и вес.

КПД жидкотопливного котла составляет 75–85%.

Коэффициент полезного действия таких установок находится в пределах 75–85%.

Функции

Агрегат осуществляет нагрев теплоносителя, циркулирующего в жидкостной системе отопления. 2-контурные модели дополнительно обеспечивают горячее водоснабжение.

Благодаря электронике имеются следующие функции:

• программирование;
• управление со смартфона;
• работа с погодозависимой автоматикой.

Принцип действия

Топливо подается под давлением в форсунку и на выходе из нее распыляется с образованием мелких частиц. Они быстро испаряются, смешиваются с воздухом и воспламеняются.

Тепло огня и горячий выхлоп нагревают воду в котловом баке. Благодаря создаваемому циркуляционным насосом давлению она двигается по контуру и сообщает полученную энергию воздуху в помещениях посредством радиаторов.

Топливо в котле распыляется на мелкие частицы.

Работа котла представляет собой чередование 2 режимов:

• нагрева;
• ожидания.

Первый завершается в тот момент, когда датчик фиксирует превышение температуры теплоносителя и отправляет контроллеру команду прекратить подачу топлива. Пламя затухает, прибор переходит в режим ожидания.

После остывания теплоносителя на 5°С поступает команда на запуск и подача мазута в форсунку возобновляется.

Одновременно электронное устройство розжига генерирует искру, вызывая воспламенение топлива.

Устройство

Главным узлом теплогенератора является горелка. Она превращает поток мазута в топливно-воздушную смесь, которая затем здесь же сгорает.

Горелка оснащена нормально закрытым электромагнитным клапаном. Тот удерживается в рабочем положении полем, создаваемым катушкой при протекании по ней тока.

Подача электричества прекращается и клапан закрывается в следующих случаях:

• пламя потухло, и его не удается разжечь;
• отсутствует тяга в дымоходе;
• теплоноситель нагрелся выше заданной температуры.

Устройство котла на мазуте.

Теплообменник представляет собой конструкцию из трубок и пластин. Такое устройство обеспечивает максимальное усвоение выработанной энергии.

Неотъемлемой частью котельной является система топливоподачи.

В ее состав входят такие элементы:

1. Утепленный резервуар для хранения мазута.
2. Насос.
3. Фильтры грубой и тонкой очистки.
4. Узел подогрева.
5. Магистраль подачи топлива.

Емкость для хранения дизельного топлива часто заглубляют в землю, где она не занимает полезного пространства и защищена от холода.

Эксплуатационные характеристики мазута как топлива

Этот вид горючего получают 2 способами:

• прямой перегонкой нефти;
• крекингом – термообработкой промежуточных фракций.

Мазут получают прямой перегонкой нефти или термообработкой.

Продукт представляет собой смесь компонентов:

• углеводородов с молекулярной массой от 400 до 1000 (99%);
• нефтяных смол;
• асфальтенов;
• карбенов;
• карбоидов;
• органических соединений, включающих в себя висмут, никель, железо и другие металлы, а также серу.

Существует несколько марок топочного мазута.

Они делятся на 3 вида:

• легкие – Ф5 и Ф12;
• средние – М40 и М40В;
• тяжелые – М100 и М100В.

Первый тип используют преимущественно на корабельных установках.

К эксплуатационным характеристикам мазута относятся:

1. Удельная теплота сгорания – 39,4–40,7 Мдж/кг.
2. Вязкость – 8–80 мм²/с.
3. Температура застывания – -5…+40°С.
4. Плотность – 0,89–1 г/куб.см.
5. Содержание серы – 0,5–3,5%.
6. Заводская розничная цена – 20 тыс. руб./т, оптовая – 11,5.

Удельная теплота сгорания мазута составляет 39,4–40,7 Мдж/кг.

Стоимость кВт*ч, полученного путем сжигания мазута, составляет 1,35–1,80 руб.

У других видов топлива этот показатель равен, руб.:

• магистрального газа – 0,5;
• СПГ – 2,5;
• дров – 0,9;
• пеллет – 1,33;
• угля – 1,6;
• дизельного топлива – 2,8;
• электричества – 3,5.

Из-за высоких вязкости и температуры застывания мазут нужно нагревать перед подачей в горелку до:

• +80…+120°С – если он находится под давлением в резервуарах или змеевиках;
• на 10°С ниже температуры вспышки при содержании в открытых емкостях (для разных марок она равна +90…+150°С).

При сжигании топлива образуется сернистый ангидрид. Данное вещество является вредным для человека – вызывает першение в горле, воспаление или ожог слизистых оболочек.

Следует отдавать предпочтение продуктам с минимальной концентрацией серы.

Мазут может содержать жидкость. Она снижает теплоту сгорания и вызывает коррозию металлических поверхностей. Воду отделяют путем отстаивания, на что требуется от 4 до 8 суток.

Виды горелок для мазутных котлов

Основная деталь отопителя бывает:

• навесной (съемной);
• встроенной.

Основная деталь отопителя бывает съемной.

В первом случае возможна замена, например, на газовую.

Существуют такие виды горелок:

1. Монотопливные. Предназначены только для 1 марки мазута.
2. Мультитопливные. Перенастраиваются под любой вид жидкого горючего – разные марки мазута, солярку, отработанное машинное масло.
3. Комбинированные. Работают с жидким топливом и газом, в т.ч. в виде смеси.

Первый вид в сравнении с 2 другими имеет следующие достоинства:

• низкую стоимость;
• простую конструкцию;
• неприхотливость в обслуживании.

Комбинированные горелки используют преимущественно в промышленных установках.

Их отличают:

• сложная конструкция форсунок;
• потребность в высокоточной дозировке смешиваемых компонентов из-за разной скорости их сжигания.

По способу распыления мазута и формирования топливно-воздушной смеси горелки для бытовых котлов относятся к пневмомеханическому типу. Их оснащают камерами предварительного нагрева горючего до +80…+120°С.

Комбинированные горелки используются в промышленных котлах.

Те бывают:

• ротационными;
• паромеханическими.

Нагрев приводит к снижению вязкости топлива.

В зависимости от возможности регулирования мощности горелки делятся на:

1. 1-ступенчатые. Работают с постоянной мощностью. Производительность котла регулируется путем периодического отключения горелки.
2. 2-ступенчатые. Функционируют в 2 режимах – 50% и 100% номинальной мощности. Позволяют котлу плавно выходить на максимальную производительность и реже выключаться, чем продлевают срок службы прибора.
3. Модулированные. Плавно меняют мощность в диапазоне от 10% до 100%. Котел работает непрерывно, что исключает температурные колебания и тем самым продлевает срок его службы до максимума.

1-ступенчатые горелки самые дешевые, модулированные – наиболее дорогие.

Критерии выбора агрегата для частного дома

Отопитель подбирают по следующим параметрам:

• номинальной мощности;
• КПД;
• максимальному давлению в котловом баке;
• материалу теплообменника.

Отопитель подбирают по номинальной мощности и КПД.

Первый является основным. Номинальная мощность должна компенсировать теплопотери дома в самый холодный период.

Эту величину определяют сложным расчетом, учитывающим ряд факторов:

• разность температур внутри и снаружи;
• толщину ограждающих конструкций и теплопроводность материалов, из которых те выполнены;
• площадь и вид остекления;
• кратность воздухообмена.

Для приблизительной оценки можно воспользоваться упрощенной формулой:

W=0,1*S, где

• W – номинальная мощность, кВт;
• S – отапливаемая площадь, кв.м.

Это соотношение справедливо для домов со следующими характеристиками:

• высота потолков – до 3 м;
• окна – со стеклопакетами;
• термическое сопротивление ограждающих конструкций, соответствующее рекомендуемым СНиП «Строительная климатология» для данного региона.

Жители северных широт добавляют 20%. Если дом дополнительно утеплен, результат расчета умножают на коэффициент 0,8.

КПД означает эффективность сжигания топлива. Чем выше этот показатель, тем ниже расходы на отопление.

Теплообменники котлов на мазуте изготавливают из стали.

Максимально допустимое давление рабочей среды в котловом баке должно превышать величину, развиваемую циркуляционным насосом или создаваемую водяным столбом в многоэтажных домах.

Теплообменники отопителей изготавливают из таких материалов:

• чугуна;
• стали.

Первый вариант долговечнее, что объясняется отсутствием слабых мест в конструкции и устойчивостью к коррозии.

К недостаткам относятся:

• высокая стоимость;
• большой вес (допускается только напольная установка);
• невозможность ремонта.

Стальные теплообменники служат меньше и из-за наличия сварных швов уступают чугунным в надежности.

Но зато они:

• дешевы;
• мало весят (возможна настенная установка);
• ремонтопригодны.

Выбирая котел, учитывают и другие критерии.

Метод выработки тепла

Различают 2 типа отопителей:

• традиционные;
• конденсационные.

Конденсационный котел усваивает энергию водяного пара.

Вторые усваивают дополнительную энергию, содержащуюся в водяном паре. Тот конденсируется в специальной камере. КПД таких установок достигает 95%, тогда как у традиционных этот показатель составляет 75–85%.

Но конденсационные отопители могут работать только с низкотемпературными системами – «теплыми полами» и нагревательными панелями.

Одно- или двухконтурный

Выбор зависит от назначения прибора. Если на него дополнительно возлагают функцию снабжения горячей водой – нужна 2-контурная модель. Требуемая мощность – на 20% больше рассчитанной по теплопотерям.

По свидетельствам пользователей, покупка 2-контурного котла производительностью менее 20 кВт не имеет смысла. Горячая вода течет тонкой струей, ее хватает только на мытье рук. В этом случае правильнее приобрести модель со встроенным бойлером.

Автоматика

Работой котла управляет электроника.

Минимальные функции:

• поддержание температуры теплоносителя в установленных пользователем пределах;
• прекращение подачи питания при нарушении тяги и угасании пламени.

Автоматика дает возможность удаленного управления.

Автоматика в самых дорогих котлах дает следующие возможности:

1. Программирование. Пользователь формирует график изменения температуры теплоносителя или воздуха в помещении на каждый день недели или месяца.
2. Удаленное управление. Запуск, отключение или программирование отопителя осуществляется через SMS-сообщения.
3. Погодозависимый контроль. С помощью выносного датчика котел анализирует температуру на улице и в зависимости от этого сам выбирает оптимальный режим работы.

Вид теплоносителя

В жидкостных отопительных системах используют такие виды рабочей среды:

• воду;
• антифриз.

Второй тип не замерзает зимой, что позволяет надолго оставлять дом без опорожнения контура. Но антифриз оказывает агрессивное воздействие на материалы и обладает меньшей, чем у воды, теплоемкостью. Поэтому не все котлы могут работать с такой жидкостью.

Популярные производители и модели

Мазутные котлы выпускают многие отечественные и зарубежные компании.

Наивысшую оценку пользователей получили следующие марки:

1. «Котел КВ». Российский производитель предлагает установки для промышленных котельных мощностью до 3 МВт. Наименьший агрегат стоит 1,2 млн руб., рассчитан на отапливаемую площадь в 25 тыс. кв. м.
2. Buderus. Немецкая компания, мировой лидер в сфере производства отопительного оборудования. Предлагает несколько жидкотопливных моделей, среди них – G125 SE-25 на 25 кВт за 136 тыс. руб. и G125 SE-32 на 32 (кВт) за 151 (тыс. руб.)
3. Protherm. Производитель из Словакии объединил мазутные отопители в серию «Бизон». Их стоимость – 36–55 тыс. руб. Горелка в цену не входит, ее приобретают отдельно.
4. De Dietrich Thermique. В ассортименте этой компании из Франции представлена линейка GT из жидкотопливных агрегатов. Все выполнены из качественного коррозионностойкого чугуна. Их стоимость – 70–90 тыс. руб., горелку нужно приобретать дополнительно (за 35–38 тыс. руб.).
5. Unical. Итальянский бренд активно сотрудничает с лидерами в производстве горелочных устройств – компаниями F.B.R. (Италия) и SAACKE (Германия). Выпускает разные дизельные и мазутные котлы, в т.ч. серию Trypass 12/15 с пониженным выделением вредных для экологии веществ. Минимальная мощность – 64 кВт, стоимость – от 200 до 360 тыс. руб.

«Котел КВ» – российский производитель котлов на мазуте.

Горелки SAACKE эффективно работают даже с грязным топливом, при этом не требуют частой очистки.

Правила эксплуатации мазутных котлов

В отношении мазутных отопителей действуют такие требования:

1. Приборы мощностью до 60 кВт располагают внутри дома, отделив помещение топочной от других перегородкой из негорючего материала, более производительные – в отдельно стоящем здании. В котельной должны быть окна с возможностью проветривания и приточно-вытяжная вентиляция.
2. Емкости с горючим располагают в другом помещении, отделенном перегородкой с огнестойкостью не менее 50 минут. Минимальное расстояние до агрегата – 5 м (для промышленных котельных – 9).
3. В топочной устанавливают емкости объемом не более 5 куб.м.
4. На случай отключения электроснабжения отопитель и систему топливоподачи подключают к источнику бесперебойного питания. Емкость батарей должна обеспечивать автономное функционирование в течение 12 часов.
5. В местах прохода дымохода сквозь строительные конструкции с горючими материалами устраивают противопожарную разделку с теплоизоляционной набивкой.
6. В котельной не хранят легковоспламеняющиеся вещества, в т.ч. промасленную ветошь и нефтепродукты, кроме топлива для агрегата.
7. В помещении с теплогенератором устанавливают датчик загазованности. Он предупреждает о высокой концентрации паров и, как следствие, об опасности взрыва.
8. Прибор топят только теми видами горючего, которые указаны в паспорте. При несоблюдении этого правила усиливается вредное воздействие выхлопа на окружающую среду.
9. Форсунки горелки регулярно очищают от грязи, камеру сгорания и дымоход – от сажи. Если этого не делать, копоть может вспыхнуть, что приведет к пожару. Для обслуживания приглашают специалиста.
10. В начале каждого сезона производят контрольный запуск прибора. По счетчику определяют расход топлива за час. Если показатель превышает паспортные данные более чем на 10%, производят настройку и регулировку котла.

В котельной не хранят нефтепродукты, кроме топлива.

Преимущества и недостатки

Сильной стороной мазутных котлов являются:

1. Высокая степень автоматизации.
2. Работа с минимальным участием человека.
3. Регулирование теплоотдачи в широких пределах.
4. Широкое распространение топлива.
5. Универсальность. Большинство моделей легко и без больших затрат можно переоборудовать под газ.
6. Простая установка. Не нужно получать разрешение и заказывать проект.
7. Отсутствие требований по высоте и диаметру дымохода. Трубу можно проложить горизонтально и вывести на улицу сквозь стену.
8. Функциональная автоматика.

Есть и недостатки:

1. Высокие затраты на обогрев дома.
2. Необходимость часто прочищать горелочное устройство.
3. Шум.
4. Неприятный запах.
5. Зависимость от электроснабжения.
6. Относительно низкая надежность из-за сложной конструкции, включающей в себя систему топливоподачи.

Отзывы пользователей

Василий, 41 год, Тверская область:

«Выбирал между твердотопливным котлом длительного горения и мазутным. Склонился ко второму варианту, поскольку такое оборудование при наличии запаса горючего работает без участия человека. Коаксиальный дымоход сначала вывел просто через стену, но потом все-таки построил высокий: докучал неприятный запах от выхлопа».

Григорий, 54 года, Ивановская область:

«У нас еще не провели газ, поэтому поставил мазутный котел. Рекомендую выбирать чистое топливо, иначе быстро забивается форсунка. Зимой из-за сильного ветра бывают проблемы с электричеством, поэтому приобрел дизельный генератор».

Вывод

Мазутные котлы востребованы в негазифицированных районах. В отличие от твердотопливных установок, они не нуждаются в частой загрузке горючего. Все модели энергозависимы, поэтому не подходят для местности с частыми перебоями электричества.