КОНСТРУКТИВНІ ТА ІНЖЕНЕРНІ РІШЕННЯ ТВЕРДОПАЛИВНОГО КОТЛА З ВЕРХНІМ ГОРІННЯМ ДЛЯ ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.37406/2706-9052-2026-2-20Ключові слова:
твердопаливний котел, верхнє горіння, біомаса, дров’яне паливо, локальні системи теплопостачання, спрощене виготовленняАнотація
У статті розглянуто конструктивні та інженерні рішення твердопаливного котла з верхнім горінням, призначеного для використання в локальних системах теплопостачання. Проаналізовано принцип роботи котлів тривалого горіння свічкового типу та узагальнено їх основні конструктивні особливості. На основі проведеного аналізу запропоновано конструкцію твердопаливного котла, орієнтовану на спрощення виготовлення, використання доступних матеріалів та мінімізацію кількості конструктивних елементів і зварних з’єднань. Наведено схематичне представлення принципу роботи котла, описано основні конструктивні компоненти та окреслено основні етапи його виготовлення. Запропонована конструкція передбачає систему верхньої подачі повітря з рухомим розподільником, розташованим над шаром палива. Таке рішення призначене для забезпечення контрольованої подачі повітря до активної зони горіння в міру поступового вигоряння паливної закладки. Внутрішній екран відокремлює зону утворення газоподібних продуктів від основного теплообмінного об’єму та створює умови для спалювання газоподібних продуктів термічного розкладання. Трубчасті теплообмінні елементи розташовані на шляху руху гарячих продуктів згоряння для сприяння передачі теплоти теплоносію. Проведено попередню оцінку енергетичного потенціалу запропонованого котла на основі нижчої теплоти згоряння та маси завантажених дров. Отримані залежності пов’язують масу паливної закладки, її енергетичний потенціал та очікувану тривалість роботи котла на одній закладці палива. Розрахункові оцінки розглядаються як попередні, оскільки фактична корисна теплова потужність, коефіцієнт корисної дії, витрата палива, температура відхідних газів та інші параметри теплового балансу потребують експериментального визначення. Запропонована конструкція може розглядатися як технічно доцільна альтернатива серійним котлам тривалого горіння для локальних систем теплопостачання за умови подальшої експериментальної перевірки її теплотехнічних характеристик та експлуатаційних параметрів.
Посилання
Basu P. Biomass Gasification and Pyrolysis: Practical Design and Theory. London: Academic Press, 2010. 376 p. https://doi.org/10.1016/C2009-0-20099-7.
Bialkovska O., Huk Ya. Economic mechanisms for stimulating the use of alternative energy sources. Scientific Research: Modern Challenges and Future Prospects. Munich: MDPC Publishing, 2024. P. 309–315.
Hutsol T., Glowacki S., Mudryk K. Agrobiomass of Ukraine – Energy Potential of Central and Eastern Europe (Engineering, Technology, Innovation, Economics). Monograph. Warsaw, 2021. 136 p. https://doi.org/10.22630/SGGW.IIM.9788382370201.
International Energy Agency. Unlocking the Potential of Distributed Energy Resources: Power System Opportunities and Best Practices. Paris: OECD Publishing, 2022. 116 p. https://doi.org/10.1787/a2ed7a25-en.
Knoef H. Handbook Biomass Gasification. 2nd ed. Enschede: BTG Biomass Technology Group, 2012. 509 p. ISBN 978-90-819385-0-1.
McKendry P. Energy production from biomass (part 2): conversion technologies. Bioresource Technology. 2002. Vol. 83, No. 1. P. 47–54. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00119-5.
Munir A., Alvi J. Z., Ashfaq S., Ghafoor A. Performance evaluation of a biomass boiler on the basis of heat loss method and total heat values of steam. Pakistan Journal of Agricultural Research. 2014. Vol. 51, No. 1. P. 209–215.
Nunes L. J. R., Matias J. C. O., Catalão J. P. S. Wood pellets as a sustainable energy alternative in Portugal. Renewable Energy. 2016. Vol. 85. P. 1011–1016. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.07.065.
Obernberger I., Thek G. Combustion and Gasification of Solid Biomass for Heat and Power Production in Europe – State-of-the-Art and Relevant Future Developments. Proceedings of the 8th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers (INFUB 8). Vilamoura, Portugal, 2008. ISBN 978-972-99309-3-5.
Rozkosz A., Yermakov S. Torrefaction laboratory in Kamianets-Podilskyi as a key place on the map of decarbonisation in Europe. Alternative Energy Sources in the Context of Green Economy Development. Kamianets-Podilskyi: PDATU, 2025. P. 8–11.
Saidur R., Abdelaziz E. A., Demirbas A., Hossain M. S., Mekhilef S. A review on biomass as a fuel for boilers. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. Vol. 15, No. 5. P. 2262–2289. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.015.
Stropuva. Solid Fuel Boiler for Central Heating STROPUVA: Technical Passport, Installation and Maintenance Instructions. Lithuania: Stropuva. [Online]. URL: https://stropuva.lt/wp-content/uploads/2017/12/Instrukcija-angliska.pdf.
Van Loo S., Koppejan J. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. London: Earthscan, 2008. 464 p. https://doi.org/10.4324/9781849773041.
Гук Я. В., Бялковська О. А. Можливості та виклики для зеленої енергетики в Україні на прикладі енергії біомаси. Електроенергетика, електромеханіка та технології в АПК. Харків : Державний біотехнологічний університет, 2024. С. 70–71.
Гуцол Т., Єрмаков С., Rozkosz A. Торефікація як спосіб покращення споживацьких характеристик біомаси. Аграрна наука та освіта в умовах євроінтеграції. 2019. С. 21–23.
Єрмаков С. В., Кучер О. В., Пустова З. В. Огляд найкращих доступних технологій спалювання твердих палив. Молодь і індустрія 4.0 в XXI столітті. Харків: ДБТУ, 2023. С. 165.
Єрмаков С. Особливості спалювання торефікованої біомаси. Альтернативні джерела енергії в контексті розвитку «зеленої» економіки, 23 трав. 2024 р. Кам’янець-Подільський: ЗВО «ПДУ», 2024. С. 37–39.
Єрмаков С., Lada A. Торефікація як інструмент покращення енергетичних властивостей рослинної біомаси. Modern Technologies and Technical Service: Challenges and Opportunities. Кам’янець-Подільський, 2025. С. 244–248.
Кучер О. В., Єрмаков С. В. Методологія маркетингових досліджень біоекономічних процесів. Подільський вісник: сільське господарство, техніка, економіка. 2023. Вип. 1 (38). С. 132–139. https://doi.org/10.37406/2706-9052-2023-1.19.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
