Котел Холмова належить до твердопаливних теплогенераторів тривалого горіння. Конструктивно агрегат складається з двох вертикальних шахт. Більш об’ємна перша камера призначена для закладання палива та його спалювання. Процес горіння матеріалу протікає лише в обмеженому просторі внизу закладання, тому пристрій ще має назву шахтний котел тривалого нижнього горіння. Друга камера має менші габарити і виконує функцію допалювання деревних газів. Крім того, вона є місцем розташування теплообмінника: саме в цій частині пристрою відбувається найактивніше нагрівання води для системи опалення.
Принцип роботи котла
Технологія отримання тепла в агрегаті включає два типи теплогенерації: пряме спалювання палива та допалювання піролізних газів. Конструкція спроєктована таким чином, щоб вхідний потік повітря не давав достатньої кількості кисню для забезпечення повноцінного процесу горіння. В результаті частина палива горить, а частина просто тліє. Тління передбачає розкладання органічних сполук під впливом високих температур. Воно супроводжується викидом великої кількості диму зі значним вмістом смоли та сажі. Ці димові гази, проходячи крізь розпечене вугілля, збагачуються додатковими речовинами та утворюють більш активні піролізні гази.
Котел Холмова може безперервно працювати на одному закладанні палива до 24 годин. Це у три-чотири рази довше, ніж у класичних твердопаливних теплогенераторів. Саме тому він називається котлом тривалого горіння. Така тривалість спалювання одного закладання досягається за рахунок обмеження області горіння в камері завантаження. Дана камера є найпросторішою в конструкції агрегату і вміщує набагато більше палива, ніж топки у звичайних ТТ котлів.
У котла потужністю 16 кВт об’єм шахти завантаження становить близько 110 літрів. З усього закладання, від колосників до верхньої межі, горіння відбувається тільки на нижніх 10–15 см. Решта палива знаходиться над цим прошарком і чекає, коли нижній матеріал прогорить, щоб зайняти його місце. Простір над вугіллям, що горить, висотою близько 30 см є областю активного утворення димових газів. Велика частина потоку вхідного повітря надходить під колосники і проходить під ними у другу камеру допалювання пірогазів. Це повітря затягує димові гази, що знаходяться над шаром горіння. Проходячи крізь вугілля, дим збагачується, підвищуючи якість піролізних газів.
Друга камера відокремлена від першої вертикальною перегородкою. Тільки в самому низу ця стінка має невеликий просвіт. Через цей вільний простір, під впливом тяги, полум’я засмоктується з першої камери в другу. Тут, у нижній частині, здійснюється повне допалювання піролізних газів, а у верхній встановлено конвекційний теплообмінник. Місце з найвищою температурою знаходиться саме внизу другої шахти, тут цей показник сягає 800 °C. Близько 70% тепла в цій області передається на водяну сорочку котла у вигляді радіаційного випромінювання. Теплову енергію, що залишилася в гарячих газах, збирає конвекційний водотрубний теплообмінник.
Теплогенератор Холмова здатний функціонувати на дровах, вугіллі, брикетах, пелетах, а також на дрібних сипучих матеріалах, таких як тріска, тирса та інше органічне паливо. Для отримання максимальної віддачі від пристрою, застосування вугілля краще обмежити. Викопне вугілля саме по собі є продуктом розкладання органіки, і при його переробці в котлі піролізні гази практично не утворюються. Набагато краще використовувати в такому теплогенераторі якісні дрова або брати брикети з органічної сировини: деревні, з лушпиння, соломи тощо.
Переваги та недоліки теплогенератора Холмова
Серед переваг найбільш відчутна — це високий ККД пристрою. Грамотно продумана схема допалювання піролізних газів робить таку конструкцію другою за продуктивністю після піролізних котлів. При цьому вартість хорошого піролізного котла значно вища, ніж у шахтного агрегату Холмова. Високий коефіцієнт корисної дії забезпечується складною системою теплознімання. Вона дозволяє ефективно нагрівати воду в теплообміннику за рахунок двох видів тепла: радіаційного (виникає при горінні пірогазів) та конвекційного (утворюється за законом теплопровідності при взаємодії нагрітих газів із корпусом теплообмінника).
Другий важливий плюс конструкції в тому, що вона використовує принцип нижнього горіння. Завдяки цьому вдається отримати триваліший період спалювання одного закладання палива. Крім того, на відміну від котлів тривалого верхнього горіння, у котел Холмова можна підкинути дрова під час роботи пристрою. Такі поширені агрегати, як Стропува та аналогічні, вимагають дочекатися повного закінчення горіння попереднього закладання, перш ніж з’явиться можливість оновити паливо.
Серед котлів тривалого горіння Стропува — це головний конкурент теплогенератора Холмова. Будова циліндричних котлів, що працюють за принципом горіння верхнього шару, не тільки знижує зручність користування, а й обмежує їх ККД. Тут суто технологічно неможливо створити такий складний теплообмінник, який є в котлі Холмова та його похідних.
Однак і у такого продуманого шахтного агрегату є свої недоліки. По-перше, на верхній частині камери завантаження постійно осідає сажа та смола, які утворюються в процесі піролізу палива. Не весь об’єм пірогазів засмоктується в другу шахту для спалювання. В результаті частина димових газів весь час перебуває в камері завантаження і призводить до осідання смоли на її стінках. Також свої складнощі виникають у процесі горіння піролізних газів, для якого потрібна велика кількість повітря.
Чи варто купувати котел Холмова? Аналіз відгуків
Виробництво та продаж котлів Холмова зараз поставлені на потік, і в мережі вже можна знайти багато відгуків про негативний досвід експлуатації пристроїв. Здебільшого проблеми пов’язані не з конструктивними особливостями, а з браком на виробництві. Тому сьогодні краще купувати більш надійні пристрої від перевірених виробників, створені на основі даного котла. В Україні кілька фірм випускають теплогенератори, спроєктовані на базі агрегату Холмова, але найбільший інтерес викликає шахтний котел Терміко (Termico).
Інженери з Терміко змогли вдосконалити технологію подачі повітря так, щоб ще більше підвищити ККД пристрою. На вході в котел повітря розділяється на два потоки:
-
Основна маса (90%) йде під колосники і забезпечує горіння палива в першій камері та допалювання піролізних газів у другій.
-
Інші 10% одразу після потрапляння всередину подаються в зону камери теплообміну.
Внаслідок такого рішення вдається не тільки уникнути налипання смоли на стінках першої шахти, а й збільшити продуктивність теплогенератора за рахунок більш повноцінного спалювання всіх продуктів розкладання палива.
Друга важлива розробка проєктувальників твердопаливних шахтних котлів Терміко — це керамічний каталізатор вторинної подачі повітря. Під вторинною подачею розуміється те повітря, яке потрапляє в нижній простір другої камери. Завдяки йому процес допалювання пірогазів протікає ефективніше. Використання термокераміки при виготовленні каналів вторинної подачі дозволило вивести інтенсивність горіння піролізних газів на максимальний рівень.
Виробництво у компанії Терміко здійснюється тільки кваліфікованими фахівцями із застосуванням дорогої промислової техніки, тому в надійності кінцевої продукції можна бути впевненим. Для серійного виготовлення закуповуються високої якості матеріали. Всі ці обставини, спільно з важливими конструктивними доопрацюваннями базового агрегату Холмова, роблять купівлю шахтного котла Терміко найкращим рішенням у ніші теплогенераторів тривалого горіння.
