LNZDMA

Lietuvos nacionalinė židinių-dūmtraukių montuotojų asociacija

LNŽDMA Informacija vartotojui Straipsniai Kietojo kuro katilų apžvalga

Kalendorius

<<  Liepa 2019  >>
 Pi  An  Tr  Ke  Pe  Še  Se 
  1  2  3  4  5  6  7
  8  91011121314
15161718192021
22232425262728
293031    

Prisijungti





Kietojo kuro katilų apžvalga

 


 

Ekonomikos klestėjimo metais Lietuvoje labai sparčiai plito vienbučių gyvenamųjų namų statyba. Savaime suprantama, kad šildyti namus visi nori švariai, patogiai, minimaliomis darbo sąnaudomis ir kiek galima pigiau. Geriausiai tokius kriterijus atitinka katilai, kūrenami gamtinėmis dujomis, ir šilumos siurbliai (dar vadinami geoterminiu šildymu). Tačiau jų naudojimą riboja tai, kad toli gražu ne visur yra privesti gamtinių dujų skirstymo tinklai, o šilumos siurblių ir jų įrengimo kaina – aukšta. Tokiems namų ūkiams lieka visais laikais pigiausias šildymo šaltinis – kietasis kuras (malkos, anglys, durpių, pjuvenų briketai, pjuvenų granulės).

 

Kietojo kuro katilų rūšys

 

Lietuvoje labiausiai paplitę katilai, kūrenami malkomis, taip pat pjuvenomis, spaliais, briketais, durpėmis. Kad kiekviena kietojo kuro rūšis geriausiai degtų, katilas konstruojamas skirtingai. Tai susiję su degimui skirto oro patiekimo į degimo zoną būdais.

 

Anglimis kūrenami katilai nuo kūrenamų malkomis skiriasi tuo, kad pakura ir degimo kamera yra santykinai mažesnės. Taip yra todėl, kad anglių kaitrumas yra žymiai (apie 1,5 karto) didesnis nei malkų. Todėl malkas deginant angliniame katile galingumas sumažėja, o dėl mažos pakuros reikia dažnai įmesti malkų. Jei katile, skirtame tik malkoms deginti, deginsime anglis, iškils du pavojai. Pirmasis: pakura didelė, todėl prikrovus daug anglių dėl didelio galingumo katile ir šildymo sistemoje gali užvirti vanduo. Antrasis: malkiniai katilai gaminami iš plieno, kurio storis ir savybės labiau tinka medienos degimo temperatūrai. Kadangi anglių kaitrumas žymiai didesnis nei malkų, degimo kameros sienelės patiria daug didesnius terminius įtempimus ir gali sutrūkinėti (ketus) arba pradegti (plienas). Reikia paminėti, kad kol kas nemažai šiuolaikinių kietojo kuro katilų yra daugiau ar mažiau universalūs. Jie daugiausia skirti malkoms, bet juose, kaip papildomą arba rezervinį kurą, galima deginti ir anglis. Taip pat leidžiama į malkas pridėti anglių. Kuo puikiausiai galima deginti pjuvenų ir durpių briketus. Reikia atkreipti dėmesį, kad sudegus durpių briketams lieka gana daug pelenų (apie 20 proc. nuo įkrovos masės).

 

Norint sudeginti palaidas augalines atliekas – pjuvenas, durpes, šiaudus ir kt., – reikalingos specialios konstrukcinės priemonės. Jos turi aprūpinti degimo zoną oru, nors jau sudegęs kuro sluoksnelis tam labai trukdo. Kitas trūkumas – labai mažas tokio kuro tankis. Tai sukelia tam tikrų problemų transportuojant kurą ir kraunant jį į pakurą. Todėl tokio tipo katilai praktiškai nenaudojami buityje. Dažniausiai jie būna pramoninės paskirties.

 

Vieni pažangiausių – granuliniai katilai. Jie yra puikiai automatizuoti ir gali veikti be priežiūros savaitę ir ilgiau (priklauso nuo granulių talpyklos dydžio ir nuo to, ar yra automatinis pelenų šalinimo mechanizmas).

 

Kietojo kuro katilų privalumai ir trūkumai

 

Pagal kuro deginimo būdą katilai skirstomi į viršutinio, apatinio degimo (tradiciniai arba įprastiniai katilai) ir dujų generavimo katilus.

 

Vis daugėjant šiuolaikinių ekonomiškų ir efektyvių šildymo vandeniu sistemų, pasižyminčių maža vandens talpa (ploni vamzdeliai, plieniniai radiatoriai, termostatiniai ventiliai), ypač aktualia kietojo kuro katilų savybe tampa galios reguliavimo diapazonas. Šiuolaikinėse šildymo sistemose galios poreikis smarkiai kinta ne tik prasidedant ar baigiantis šildymo sezonui, jis gali pasikeisti per parą ar net valandą. Pavyzdžiui, įprastą žiemos dieną, kai lauko temperatūra yra –5 – 0 ºC ir šviečia saulė,  jei namas yra pakankamai gerai apšiltintas, patalpų saulėtoje namo pusėje šildyti nereikia. Pakilus patalpų oro temperatūrai, prie radiatorių esantys termostatiniai ventiliai nutraukia šilumnešio tekėjimą. Šildymui iš katilo imama galia smarkiai sumažėja. Jei katilas dėl savo savybių negali sumažinti galios, kyla reali grėsmė, kad katile užvirs vanduo, o tai gali turėti daug neigiamų pasekmių.

 

Kietojo kuro katilų galia reguliuojama keičiant degimui reikalingo oro kiekį. Viršutinio degimo katilų galia reguliuojama sunkiai, nes dega visas sukrauto kuro sluoksnis. Pirminis oras degimui tiekiamas apatinėje dalyje, kur yra žarijos ir negalima pagal šilumos poreikį smarkiai mažinti oro tiekimo, nes atsiranda nepilnas degimas, susidaro CO2 arba smalkės. Kyla grėsmė apsinuodyti. Esant per mažam oro kiekiui malkos blogai dega, susidaro daug suodžių ir nesudegusio kuro dalelių, kurios padengia degimo trakto sieneles. Jas dažnai – kas 1-2 dienas – tenka valyti. Tokio tipo katilų rinkoje yra gana mažai, dažniausiai tai būna katilai-viryklės, skirti dar ir maistui ruošti. Reikia paminėti žvakės tipo katilą, kuris, nors ir yra viršutinio degimo, bet išvengė daugelio šio tipo katilų trūkumų. Jame dega tik nestoras viršutinis kuro sluoksnis, kuriam oras tiekiamas specialiu teleskopiniu straubliu. Jo privalumai: pigus, didelė įkrova, ilgas degimo laikas. Jo trūkumai: nors straublys pagamintas iš temperatūrai atsparaus plieno, jo amžius neilgas; negalima papildomai įkrauti kuro, kol visa įkrova nesudegė; šio tipo katile gali rasoti paviršiai, nes sudegant įkrovai ir atsidengiant kameros sienelėms didėja šilumos perdavimo plotas, keičiasi degimo produktų temperatūra. Kai kurie šio tipo katilų gamintojai įveda tam tikrus apribojimus vandens srautui (labai mažas) per katilą, tada tampa sunku suderinti katilui ir šildymo sistemai reikalingus (didesnis) skirtingus vandens srautus.

 

Apatinio degimo katiluose dega tik apatinis malkų sluoksnis, pirminis oras tiekiamas viršutinėje degimo kameros dalyje, kur degimas nevyksta. Čia atsiranda daugiau galimybių reguliuoti galią – platesnės degimui reikalingo oro kiekio keitimo ribos. Tačiau, kad kuras gerai degtų, katilo galią galima sumažinti tik iki maždaug 50-60 proc. nominalios galios. Šiuo metu tokie katilai yra labiausiai paplitę Lietuvoje. Jų privalumai: universalūs (galima deginti ir anglis ir įvairias švarias medžio atliekas), priimtina kaina.

 

Dujų generavimo malkiniai katilai daugiausia irgi yra apatinio degimo, tik jie iš malkų išskirtas degiąsias dujas (didelė dalis CO2) sudegina atskiroje degimo kameroje su papildomu oro kiekiu. Didžioji dauguma šių katilų paprastai yra aprūpinti tiekiamo oro arba dūmų ištraukimo ventiliatoriais. Be to, įvairiomis kitomis priemonėmis uždaroma oro tiekimo anga. Tokiu būdu šio tipo katiluose degimui reikalingo oro kiekio keitimo diapazonas yra labai platus, tačiau tai netrukdo kurui gerai degti. Minimali galia sudaro 35-40 proc. nominalios galios.

 

Dujų generavimo katilų privalumai tradicinių katilų atžvilgiu: platus galios reguliavimo diapazonas, todėl jie labai tinka šiuolaikinėms, gerai reguliuojamoms šildymo sistemoms; 5-10 proc. aukštesnis naudingumo koeficientas; dažnai didesnė pakuros talpa, rečiau reikia ją įkrauti; kuras geriau sudega, pelenus pakanka pašalinti 1-2 kartus per savaitę. Jų trūkumai: didesnė kaina, neuniversalūs (negalima deginti anglių).

 

Granuliniai katilai pasižymi ypatingai plačiu galios reguliavimo diapazonu. Tai reiškia, kad jie gali visiškai užgesti ir vėl automatiškai užsikurti atsiradus šilumos poreikiui. Reikia atkreipti dėmesį, kad šiuo atveju galima kuo įvairiausia komplektacija (pageidautinas kaitinimo elementas automatiniam startui ir pan.). Pagal konstrukciją šiuos katilus galima suskirstyti į dvi rūšis: specializuotus katilus su įmontuotu granuliniu degikliu ir katilus su savarankiškais įstatomais degikliais. Šių katilų kaina yra maždaug 1,5-2 kartus didesnė už tradicinius katilus, skirtus deginti malkoms ir anglims.

 

Specializuotuose granuliniuose katiluose granulės tiekiamos iš apačios sraigtu į degiklį. Jų trūkumai: užsiteršus sraigtui ar jo kanalui dažnai nusukamas apsauginis pleištas; jei granulės pradeda degti (smilkti) sraigto kanale, jos užgesinamos vandeniu – vėliau sunku būna išvalyti sraigto kanalą. Jų privalumai: pigesni už granulinius katilus su savarankiškais įstatomais degikliais.

 

Katilų su savarankiškais įstatomais (įmontuojamais) degikliais privalumai yra šie: universalumas – degiklį galima įmontuoti praktiškai į bet kokio tipo kietojo kuro katilą (nuo ketinio, anglinio iki dujų generacinio); granulių tiekimo sistema neleidžia patekti liepsnai į granulių tiekimo sraigtą (sraigtas granules tiekia aukščiau degiklio, į kurį jos pačios laisvai krenta apie 1 m). Jų trūkumai: truputį brangesnis (priklauso nuo komplektuojamo katilo) už specializuotą granulinį katilą.

 

Akumuliacinė (buferinė) talpykla

 

Šiuolaikiniuose kietojo kuro katiluose patobulinus kietojo kuro degimo procesą ir atskyrus pirminio, antrinio, net tretinio degimui reikalingo oro tiekimą atsirado galimybė žymiai plačiau reguliuoti katilo atiduodamą šilumą. Tai pasiekiama reguliatoriumi valdant degimo proceso intensyvumą, keičiant tiekiamą oro kiekį. Tokiu būdu pratęsiamas vienos kuro įkrovos degimo laikas, kai nereikia viso katilo galingumo. Galios reguliavimo diapazonas yra 1:1–1:2 tradiciniuose katiluose ir iki 1:3–1:4 dujų generavimo katiluose. Tačiau naujo tipo efektyviai reguliuojamoje mažos vandens talpos šildymo sistemoje su priverstine cirkuliacija net ir mažiausios katilo galios gali būti per daug. Kyla realus pavojus, kad katile ir sistemoje gali užvirti vanduo.

 

Tokiais atvejais reikalingos šildymo sistemos akumuliacinės talpyklos, skirtos šilumos pertekliui sukaupti, o kai jos trūksta, atiduoti į šildymo sistemą. Akumuliacinių talpyklų paskirtis – kad kuro įkrovimai būtų retesni, o patalpų šildymas – tolygesnis (mažiau svyruoja patalpų oro temperatūra).

 

Akumuliacinių talpyklų dydį lemia labai daug veiksnių – katilo kuro įkrovos dydis, galios reguliavimo diapazonas, katilo ir šildymui reikalingos galios santykis, šildymo sistemos darbinė temperatūra ir pan.

 

Akumuliacinėje talpykloje sukauptos energijos kiekis tiesiogiai proporcingas vandens kiekio ir skirtumo tarp galimos aukščiausios ir žemiausios vandens talpykloje temperatūros. Paprastai talpyklą galima įkaitinti iki 85°C. Naudoti šildymui dar galima ~45°C vandenį. Taigi temperatūros skirtumas sudaro apie 40°C.

 

Kuo didesni radiatoriai, tuo žemesnės temperatūros vandens reikia patalpai šildyti, tuo akumuliacinės talpyklos temperatūrų skirtumas gali būti didesnis, o talpyklos dydis mažesnis. Geriausiai akumuliacinė talpykla išnaudojama grindų šildymui, kai 30°C vanduo dar efektyviai šildo.

 

Kadangi vienu metu reikia šildyti patalpas ir įkrauti į akumuliacinę talpyklą, tai kietojo kuro galia turi būti nuo 1,4 iki 2 kartų didesnė už patalpai šildyti reikalingą galią.

 

Pagal Vokietijos standartus tokių talpyklų dydis turi būti ne mažesnis nei 25 litrai vienam katilo galios kW. Tačiau iš pateikto pavyzdžio matome, kad jo dydis turėtų būti 40–60 l/kW. Tokiu būdu 40 kW galios katilui reikia 1600–2400 l akumuliacinės talpyklos.

 

Katilinių su akumuliacinėmis talpyklomis privalumai: saugumas (kad neužvirtų vanduo sistemoje ir katile), eksploatavimo patogumas (retesnės įkrovos) ir komfortas (temperatūra patalpoje svyruoja daug mažiau), gerokai didesnis (iki 20-25proc.) vidutinis metinis naudingo veiksmo koeficientas leidžia sutaupyti kuro. Jų trūkumai: reikalingi galingesni (iki 2 kartų) katilai, reikalauja daugiau vietos (talpoms), iki 2 kartų brangiau (talpyklos, valdymo automatika ir įrenginiai) palyginti su kietojo kuro katilinėmis be akumuliacinių talpyklų.

 

Praktinės išvados: jei namo šildymo sistema – radiatorinė, o katilas – dujų generacinis, tai daugeliu atveju galima apsieiti be akumuliacinės talpyklos. Jei namas šildomas grindimis, o jame įrengtas universalus arba anglims skirtas ketinis katilas, kuris sunkiai reguliuojasi, tada būtina akumuliacinė talpykla. Kiekvienu konkrečiu atveju geriausia pasikonsultuoti su kompetetingu specialistu.

 

Būtina tinkama eksploatacija

 

Nemažai žmonių skundžiasi, kad šiuolaikiniuose katiluose sunkiai dega malkos, dažnai reikia valyti katilo degimo kamerą ir dūmų kanalus (dūmų traktą). Pagrindinė priežastis ta, kad žmonės nežino, kaip eksploatuoti šiuos katilus. Pakalbėkime apie du pagrindinius dalykus – malkų sausumą ir darbinę katilo vandens temperatūrą.

 

Malkose yra 20 proc. vandens (2–3 metus džiovintose po stogu). Sudegus 1 kg tokių malkų išskiria apie 4 kWh šilumos. O jei vandens kiekis malkose – apie 50 proc. (tik nukirstas medis), šilumos išsiskiria perpus mažiau – apie 2 kWh. Labai daug šilumos pasiglemžia vandens virtimas garais, kurie paskui nenaudingai išmetami su dūmais.

 

Šiuolaikinių katilų gamintojai reikalauja, kad būtų deginamos sausos malkos – dujų generaciniuose katiluose < 25 proc. vandens, o paprastuose apatinio degimo < 30–33 proc. Visą vasarą džiovinant malkas po stogu jos gali pasiekti apie 30 proc. Drėgmės lygį, o norint malkas išdžiovinti iki 25 proc. ir mažiau, reikia džiovinti po stogu gerai vėdinamoje patalpoje ne mažiau kaip metus.

 

Tik naudojant tinkamo drėgnumo malkas tiek apatinio degimo, tiek dujų generaciniuose katiluose galima pasiekti gamintojų nurodytus aukštus parametrus.

Antras ypatumas – katilo dūmų trakto paviršius pasidengia ne tik suodžiais, bet ir kietu sluoksniu, panašiu į emalę.

Aukštas naudingumo koeficientas pasiekiamas labiau aušinant dūmus. Tačiau jų temperatūra turi būti pakankamai aukšta, kad jiems susiliečiant su katilo sienelėmis nesusikondensuotų vandens garai, atsiradę degimo metu. Reikia kuo šiltesnių katilo degimo kameros sienelių – kuo aukštesnė vandens temperatūra katile, tuo mažesnė tikimybė susikondensuoti vandens garams. Jei deginamos drėgnos malkos, jos sunkiai dega, degimo ir dūmų temperatūra yra mažesnė, nes iš jų turi išgaruoti vanduo, – atsiranda daug iki galo nesudegusių kuro dalelių, kurios sulipdomos prie sienelių susikondensavusiu vandeniu ir sukepa.

 

Išvada viena: reikia deginti pakankamai sausas malkas ir katile palaikyti ne žemesnę kaip 60°C vandens temperatūrą, priešingu atveju katilų tarnavimo laikas žymiai sutrumpėja dėl šildymo paviršių korozijos (kaip sakoma, katilas prakiuro arba pradegė).

 

Malkinių katilų trūkumai: nuolatinė priežiūra, reikia dažnai – kas 4–6 valandas (ir dažniau) – įkrauti malkų, turi būti didelė malkinės patalpa, reikia gerai išdžiovinti malkas.

 

Kaip suderinti prieštaravimą, kai lauke yra 0–+10°C, radiatoriuose turi būti 30–50°C, o katile negali būti žemiau 60°C? Tokiu atveju, kad ir vilkas būtų sotus, ir avis sveika, tarp katilo ir šildymo sistemos būtina įrengti maišymo vožtuvą ar ventilį. Jo paskirtis – įvairiomis proporcijomis maišant vėsesnį iš sistemos grįžtantį vandenį su karštesniu iš katilo tiekiamu vandeniu palaikyti į sistemą tiekiamo vandens temperatūrą kiek žemesnę. Iš katilo imamą karštą vandenį galima panaudoti karšto buitinio vandens ruošimui. Priklausomai nuo lauko arba vidaus (patalpos) temperatūros, maišytuvą galima reguliuoti ranka arba elektrine pavara – mikroprocesoriniu reguliatoriumi.

 

Plieninis ar ketaus (špižiaus) katilas?

 

Ketaus katilų trūkumai: po 3-5 ar daugiau metų ketaus katilai gali tapti nesandarūs per sekcijų sujungimus. Pradeda nedideliais kiekiais prasisunkti vanduo, kuris tuoj pat išgaruoja, todėl nenuardžius katilo apdailos sunku tai pastebėti. Tai reiškia, kad šildymo sistemoje nuolat krinta slėgis, ją reikia papildyti šviežiu vandeniu, kuris turi ištirpusio deguonies ir kalkių nuosėdų. Kyla katilo užkalkėjimo pavojus. Dėl to ketaus sekcijos atskirose (jautriose) vietose gali perkaisti ir sutrūkti. Ketaus katiluose telpa mažiau vandens, todėl jie jautresni vandens cirkuliacijos sulėtėjimams. Ketaus katilų degimo kamerą ir dūmų kanalus dėl grublėto paviršiaus sunku gerai išvalyti. Likęs teršalų kiekis pablogina šilumos perdavimą vandeniui, kyla dūmų temperatūra, didėja nuostoliai. Mažesnis įkrovos tūris, reikia dažniau įkrauti kuro. Ketaus katilų privalumai: storos sienelės, todėl jos labai ilgai neprarūdija – net iki 25-30 metų.

 

Plieninių katilų trūkumai: netinkamai eksploatuojant, kai katilo vandens temperatūra būna žemiau rasos taško (<55-60 ºC), greitai (per 1-3 metus) prarūdija korpusas (žmonės sako: pradegė katilas). Teisingai eksploatuojant plieninį katilą jis gali tarnauti 20-25 metus. Privalumai: neturi aukščiau išvardytų ketaus katilų trūkumų, nebijo trumpalaikių šalto vandens šokų – plienas yra elastingas ir netrūksta.

 

Katilo galios parinkimas

 

Kietojo kuro katilai (išskyrus granulinius ir pramoninius su nepertraukiamu kuro tiekimu) kūrenami periodiškai – reikalingi laiko tarpai kuro užkrovimui, jo įsidegimui, įkrovos degimo baigimui. Todėl norint įšildyti per tą laiką atvėsusią sistemą ir sukaupti šiokios tokios šilumos atsargos būsimai technologinei pertraukai, kietojo kuro katilo nominali galia turi būti 1,2-1,3 karto didesnė už apskaičiuotą pastato šilumos maksimalų poreikį. Pagal galiojančias normas bet kokios kuro rūšies katilų galia turi būti mažiausiai 1,1 karto didesnė už šilumos poreikį.

Kol kas kietojo kuro katilai yra labai populiarūs, nes tai yra vienas pigiausių šildymo būdų tiek įrangos, tiek kuro kainos prasme. Nepanašu, kad artimiausiais metais padėtis pasikeistų. Todėl kietojo kuro katilai – tai laiko patikrinta technologija, kuri artimiausioje ateityje nežada užleisti savo pozicijų.

 

Dr. Arūnas Stikliūnas
UAB Gilius ir Ko
Šiluminės technikos inovacijų skyriaus vadovas
Autoriaus iliustracijos