Construção de uma caldeira a combustível sólido

A criação de um microclima quente e aconchegante em uma casa de campo durante a estação fria torna-se possível graças à presença de equipamentos de aquecimento bem escolhidos. O uso de caldeiras a combustível sólido está se tornando mais popular a cada ano. Isto se deve ao aumento dos preços dos recursos utilizados para operar os sistemas de aquecimento. A disponibilidade de carvão e lenha está a substituir fontes de energia mais caras, como a electricidade, o gás e os combustíveis líquidos.

Como funciona uma caldeira de combustível sólido?

O corpo das unidades de queima de lenha e carvão é feito de aço. Tem formato retangular e as dimensões dependem da potência térmica. Como qualquer equipamento de forno, dentro da moldura de baixo para cima estão: um cinzeiro, uma câmara de combustão, uma camisa d'água e na parte superior um tubo para retirada dos produtos da combustão.

Pela porta inferior da unidade são retiradas as cinzas, que também regula a tiragem - e, consequentemente, a potência térmica da caldeira. A fornalha é separada do cinzeiro por grades de ferro fundido. Graças à utilização deste material, a vida útil das grelhas aumenta. A câmara de combustão está equipada com uma porta separada através da qual a lenha é carregada na unidade.

A utilização de diferentes materiais na fabricação de camisas d'água divide os equipamentos de combustível sólido em modelos:

• com trocador de calor em ferro fundido;
• com uma jaqueta de aço.

A complexidade do projeto dos trocadores de calor depende das funções atribuídas à caldeira, potência e finalidade. As unidades que possuem grande número de passagens multidirecionais de produtos de combustão na cavidade interna das camisas são equipadas com amortecedores especiais. A abertura ou fechamento desses amortecedores regula o fluxo de ar das massas quentes durante a combustão do combustível.

Alguns fabricantes de equipamentos de aquecimento instalam queimadores de ferro fundido na superfície superior do corpo, que são utilizados no dia a dia para cozinhar. Essas unidades são chamadas de caldeiras de fogão.

O tubo de saída da chaminé está equipado com um amortecedor especial, que serve para regular o fluxo dos fluxos de ar quente durante a combustão direcionados para o canal de gases de escape.

REFERÊNCIA! Existem modelos projetados para aquecer banhos. A superfície superior desses fogões de sauna é projetada para colocar pedras que aquecem o ar, e um trocador de calor aquece a água corrente para uso.

Como funciona uma caldeira de combustível sólido?

O princípio de funcionamento das caldeiras a lenha é que, após o carregamento do combustível na câmara, este é aceso e a fornalha fechada. Para a combustão, utiliza-se o ar que vaza pela grelha. Sob a influência da tiragem natural, os fluxos quentes dos gases de exaustão passam de baixo para cima, ao longo das cavidades da camisa d'água. Devido à alta temperatura dos produtos da combustão, o trocador de calor aquece e a fumaça é retirada pelo tubo de saída - para a chaminé.

A utilização dos amortecedores com os quais a unidade está equipada permite regular o processo de combustão. Ao acender a caldeira, todos os amortecedores são abertos, proporcionando assim o acesso e a retirada de grande quantidade de ar necessário ao funcionamento da caldeira.À medida que a lenha ou o carvão queimam, feche primeiro o amortecedor do cinzeiro e, após estabilizar a combustão, feche o trocador de calor, garantindo a necessária movimentação das massas de ar quente pela cavidade interna do equipamento. O amortecedor do tubo da chaminé só é tapado quando o amortecedor do cinzeiro fechado não consegue conter o aumento da temperatura do líquido refrigerante.

ATENÇÃO! Os fabricantes de unidades de combustível sólido nem sempre fornecem um amortecedor ao tubo de exaustão de fumaça! Neste caso, o amortecedor é instalado na chaminé.

Para manter uma temperatura de combustão constante, são utilizados termostatos que, dependendo das alterações nos parâmetros do líquido refrigerante, controlam o amortecedor inferior da caldeira. Instale o regulador na parte superior da camisa de água. Devido à conexão rígida, com o auxílio de uma alavanca e uma corrente, a posição da comporta muda ao girar o cabeçote térmico, que reage às oscilações da temperatura do refrigerante.

O projeto da maioria das unidades de combustível sólido envolve o carregamento manual de lenha ou carvão. Fabricantes de equipamentos modernos oferecem aos consumidores modelos com abastecimento automático de combustível. Esta técnica é popular quando se utilizam briquetes granulados, feitos especialmente para combustão durante a preparação do refrigerante.

Tipos de caldeiras de acordo com o princípio de funcionamento

A queima de madeira ou carvão na câmara de combustão pode ocorrer por vários métodos. O uso de um método ou de outro divide os equipamentos de combustível sólido em várias categorias.

Clássico

O próprio nome fala sobre o método de queima de combustível familiar aos equipamentos de fornos. A fornalha é carregada com lenha, acesa, a porta é fechada e a alimentação de ar é regulada por soprador manual ou por termostato.O ar quente, ao subir, aquece a camisa d'água da caldeira e sai pela chaminé. A potência da unidade clássica é regulada pelo amortecedor de ar do cinzeiro. Mas mesmo com o portão totalmente fechado, o processo de combustão continuará, só que com menos intensidade.

Este método é popular na fabricação de caldeiras domésticas de baixa potência. Devido à simplicidade do design, os artesãos que fabricam de forma independente uma unidade de aquecimento recorrem frequentemente a esta técnica. As superfícies lisas das cavidades internas facilitam a manutenção e a limpeza da superfície interna de cinzas e fuligem.

Queima longa

A principal desvantagem de usar uma caldeira a combustível sólido é a necessidade de adicionar lenha frequentemente à fornalha. Para aumentar o intervalo de tempo entre downloads, diversas tecnologias foram desenvolvidas. Um desses métodos é chamado de gravação longa.

Uma característica deste método é a combustão gradual, camada por camada, de uma grande quantidade de combustível armazenado. A desaceleração do processo de combustão é conseguida alterando a direção do fluxo das massas de ar quente na parte interna do trocador de calor. Dependendo do número de fluxos que se aproximam, as unidades de longa duração são:

• bidirecional;
• três formas;
• multi-passagem.

Trocadores de calor com grande número de cursos são utilizados em caldeiras industriais de alta potência a partir de 100 kW. Os equipamentos domésticos de longa duração são feitos com uma camisa de água de duas ou três passagens.

Unidades do tipo mina de combustível sólido encontraram ampla aplicação na vida cotidiana. A característica do projeto é que o soprador está localizado na parte superior e a chaminé se origina na parte inferior. Essas caldeiras possuem um curso de trocador de calor de cima para baixo.A combustão ocorre em uma direção incomum para as leis da física, devido à direção oposta do impulso. A grande desvantagem desse equipamento é a necessidade constante de limpeza do tubo de saída de fumaça localizado na parte inferior da carcaça. Devido ao direcionamento incomum do processo de trabalho, a queima da madeira ocorre muito lentamente.

Além das caldeiras de longa queima que utilizam tiragem natural em modo lento para aumentar os intervalos de tempo entre as cargas de combustível, existem unidades com regulação forçada dos fluxos de ar por meio de ventiladores. A complexidade de seleção do equipamento e posterior controle do movimento dos fluxos de ar quente torna as caldeiras com movimento forçado dos gases de exaustão pouco populares.

Pirólise

Um tipo de combustão de longo prazo é a divisão do processo de transferência de calor na combustão de combustível sólido e na pós-combustão do gás de pirólise. A fornalha dessas caldeiras é dividida em duas câmaras: na primeira, a madeira arde lentamente com falta de oxigênio, por isso é liberado gás secundário (hidrocarboneto, nitrogênio, monóxido de carbono...), que queima na segunda. parte da câmara de combustão.

Para desacelerar a combustão em unidades de pirólise, costuma-se usar tiragem reversa, semelhante àquela criada em uma unidade tipo eixo. Ou usam exaustores de fumaça especiais que regulam o movimento dos produtos da combustão dentro do trocador de calor. O ar é fornecido à segunda câmara de combustão para combustão do gás secundário. A cavidade interna desse equipamento possui alta resistência aerodinâmica, o que permite que o combustível não queime na primeira câmara.O processo de trabalho no segundo compartimento queima todos os gases nocivos, cuja formação é típica da combustão normal.

IMPORTANTE! O funcionamento de caldeiras de pirólise não permite a utilização de combustíveis com teor de umidade superior a 30%! O excesso de umidade interferirá no processo de liberação de gases secundários!

O processo de dupla combustão aumenta a eficiência da unidade de combustível sólido. A utilização de menos lenha ou carvão em relação às caldeiras convencionais faz o consumidor pensar na possibilidade de utilizar tal tecnologia para aquecer a própria casa.

Em pelotas

Equipamentos caros incluem equipamentos de longa queima que utilizam combustível granular como recurso. A complexidade do projeto se deve à presença de uma tremonha para carregamento e de um mecanismo para alimentação de pellets na fornalha. O tempo (até 7 dias) de funcionamento autônomo da unidade depende do tamanho do contêiner de carga; tem formato de cone truncado, onde existe um furo para conexão a um parafuso ou outro tipo de mecanismo que porciona os briquetes na fornalha, conforme necessário.

A operação de todos os componentes e mecanismos de tal unidade é controlada automaticamente. Os modelos modernos estão ainda equipados com um mecanismo para limpar as cinzas do cinzeiro. A única coisa que o consumidor precisa fazer é carregar o bunker e acender os pellets. Projetos semelhantes são usados ​​​​ao usar aparas de madeira, briquetes de carvão e outros tipos de combustível a granel.

IMPORTANTE! O tanque de carregamento e o mecanismo de alimentação projetados para um tipo de combustível não podem ser utilizados para queima com outras matérias-primas não fornecidas pelo fabricante do equipamento! Tal violação danificará a caldeira!

O uso de diferentes métodos de combustão e carregamento priva as caldeiras de combustível sólido da necessidade de carregamento frequente, ao mesmo tempo que aumenta significativamente o custo. Uma grande seleção de equipamentos de aquecimento permite ao consumidor avaliar corretamente as suas próprias necessidades e fazer uma escolha informada.