У статті проаналізовано дослідження забезпечення теплової ефективності конвективних поверхонь нагріву твердопаливних котлів шляхом їхнього періодичного чищення. Розглянуто різні фактори, що впливають на ступінь забруднення теплообмінних поверхонь, які омиваються газами продуктів згоряння. Розглянуто можливості зниження негативного впливу цих забруднень. Показано, що за конструкції теплогенераторів невеликої теплопродуктивності, конвективний пакет яких здебільшого з одно-та двоходовим горизонтальним рухом димових газів, можливе посилене нарощування забруднення поверхонь, особливо при зміні інтенсивності процесу спалювання. Відмічено, що при малій частоті чищення початкові пухкі нестійкі відкладення, які легко піддаються очищенню, можуть перетворюватися на щільні спечені утворення. За наявності останніх важко досягти необхідної чистоти поверхні, і, відповідно, прийнятного коефіцієнта теплової ефективності. Обґрунтовано неефективність і трудомісткість ручного чищення та доцільність застосування механізованого чищення конвективних поверхонь опалювальних твердопаливних котлів невеликої теплопродуктивності. Описано конструктивну схему твердопаливного теплогенератора з механізованим очищенням вертикального трубчастого конвективного пакету комбінованими турбулізаторами спеціальної конструкції. Проведено розрахунковий порівняльний аналіз економічності роботи твердопаливного котла теплопродуктивністю 0,63 МВт за умови збільшення частоти чищення конвективних поверхонь механічними пристроями, що забезпечує досягнення рівномірності наявного теплового навантаження впродовж тривалої експлуатації. Упровадження такого класу котельного обладнання є перспективним в комунальній енергетиці для зменшення трудомісткості обслуговування й економії паливних ресурсів. Ключові слова: твердопаливний теплогенератор, трубчасті конвективні поверхні, димогарна труба, коефіцієнт теплової ефективності, забруднення поверхонь нагріву, ручне очищення теплообмінних поверхонь, механізоване очищення теплообмінних поверхонь, комбінований турбулізатор

Анотація. Розглянуто різні способи струминного дуття в шарових топках з аналізом його впливу на ефективність перемішування надшарових горючих газів з повітрям задля утворення необхідних топкових умов для забезпечення повноти згоряння газоповітряної суміші. Обґрунтовано доцільність застосування у твердопаливних теплогенераторах невеликої потужності системи повітряного (вторинного) дуття з невисоким тиском дуттьового повітря. Наведено аналіз схем подачі вторинного повітря в класичних технологічних схемах спалювання твердого палива в шарі (протитечійній, прямотечійній, поперечній) та їхню реалізацію в конструкціях поширених механічних топкових пристроїв (з ретортою, з шурувальною планкою та з ланцюговою решіткою). У роботі розглянуто різні схеми подачі вторинного повітря в комбінованих технологічних схемах спалювання твердого палива. Наведено технічні рішення основних конструктивних вузлів систем вторинного повітря в топкових пристроях: шахтного типу-профільні насадки на соплах вторинного повітря на виході із паливної шахти; шахтно-шарового типу-водоохолоджуваний повітряний колектор з дуттьовими соплами в зоні газифікації палива. Завдяки раціональній організації подачі вторинного повітря залежно від якості спалюваного палива (виходу летких речовин, вологості, зольності, фракційного складу) формується суміш надшарових газів з повітрям. Її концентраційнотемпературні умови забезпечують надійне запалювання, стабільне горіння і повноту вигоряння горючих речовин. У роботі обґрунтовано вибір ефективної системи повітряного дуття для шахтно-шарових механічних топок опалювальних котлів невеликої потужності (до 4 МВт).

Different constructive schemes of solid fuel combustion in heating boilers up to 100 kW with the analysis of their efficiency depending on the quality of the burned solid fuel are considered. It is established that low-power solid fuel boilers with various types of combustion devices depending on the characteristics of the burned fuel and the accepted level of service are used in heat supply systems of premises, buildings and structures: from simple furnaces with manual maintenance to automated combustion devices of complex design. Mostly pre-prepared high-quality fuel is used for combustion: fuel pellets, briquettes, high-quality coal, the high cost of which significantly increases operating costs. In order to reduce capital and operating costs, it is advisable to introduce relatively inexpensive models of low-power heating boilers with an acceptable level of mechanization of combustion technology of cheap fuel, including local, with minimal costs for its preparation. The design of a heating water boiler with a semi-mechanical furnace and a technological scheme of combustion is proposed, which combines the processes of drying, gasification and combustion of fuel in a shaft with a clamping grate and combustion of coke in a layer on a moving grate. It is noted that the periodic supply of fuel in the furnace with a moving grate is maintained the stability of the combustion process in the combustion chamber, in the period between cleaning of ash and slag, without significant changes in the composition of above-layer gases. Due to the smooth movement of the next portion of hot coke from the fuel shaft to the combustion chamber on the rotating grate, conditions are created to maintain the uniformity of the boiler with the normative indicators. A reduction in harmful emissions in the exhaust gases was achieved during the combustion of the reaction fuel by passing a secondary blast of air through a collector and directing it to the combustion zone of light substances at the outlet of the clamping grate. Analytical equations for determining the size of the combustion zone according to the regime and design parameters of the combustion process are given. The efficiency of application of the combined (shaft-layer) technological scheme in low-power boilers was tested during testing of combustion of different quality coal in a semi-mechanical furnace with a rotating grate in the electric coal boiler with a heat output of 50 kW for railway carriages.