Современный твердотопливный котел с пеллетной горелкой имеет коэффициент полезного действия 0,9-0,96. Это зависит как от конструктивных особенностей самого котла, так и от типа горелки и степени регулирования процесса горения.

Существует 3 типа горелок:

1. Факельные.

Основное преимущество - компактные размеры, позволяющие установить горелку во многие твердотопливные котлы с небольшими топочными камерами. Достаточная простая в исполнении и надежная в эксплуатации. К недостаткам можно отнести меньшую, по сравнению с горелками объемного горения, мощность, а также направленность пламени - происходит нагрев локальной области котла.

2. С верхней подачей топлива или «каминные».

Горелки подобных видов устанавливаются в пеллетные камины и в некоторые пиролизные котлы. Горение происходит в чашке, сверху падают пеллеты, снизу подается воздух. Подобная конструкция практически не встречается на промышленных пеллетных горелках в силу размеров и трудностей с «тонкой» настройкой горелки.

3. С нижней подачей топлива или ретортные (объемного горения)

Наиболее эффективная пеллетная горелка. Проблемные места: 1- чем круче отвод тем больше образовывается древесной пыли, при ее напрессовке в указанной зоне может произойти остановка подающего шнека. 2 – чем длиннее шнек - тем больше древесной пыли.

Две аксиомы эффективной конструкции котельного агрегата:

1. Функция пеллетной горелки (газовой, дизельной) максимально полно «сжечь» топливо, создав в зоне горения факела наибольшую температуру.
2. Котел (теплообменник) должен максимально утилизировать полученную энергию (лучевой, конвективный теплообмен), передав энергию горения топлива теплоносителю, который циркулирует в рубашке котла. Температура дымовых газов должна минимально превышать температуру теплоносителя для достижения максимального КПД (основные потери связаны с уходом энергии с дымовым газом).

Некоторые особенности конструкции современного пеллетного котла:

Топливник, в который устанавливается котельная часть горелки, имеет вертикальную компоновку достаточного объема для обеспечения наиболее эффективного топочного процесса. Зачастую топливник имеет футеровку керамобетоном или шамотом специальной конфигурации через дюзы, в котором подается нагретый вторичный воздух, для наиболее полного перемешивания продуктов горения с кислородом воздуха. Количество вторичного воздуха подается больше теоретического с целью наиболее полной реакции превращения окиси углерода в двуокись. Однако в этом случае происходит снижение КПД энергоустановки вследствие увеличения количества балластных газов. Нагрев топлива при горении приводит к выделению из него газообразной фракции и твердого остатка в основном углерода. Газообразная фракция состоит из углерода и водорода. При температуре 300…350 °С воспламеняется водород и улетучивается вместе с частью углерода, но горение его еще не происходит, т.к. он воспламеняется только при 700 °С - как следствие дымовой газ имеет недопустимо большую концентрацию углерода, который выпадает на теплообменные поверхности, иначе котел превращается в сажегенератор. При достижении температуры 700 °С во всем объеме топливника начинается процесс окисления углерода (сажи), но процесс замедлен, часть горючих газов не успевает вступить в реакцию с кислородом воздуха. И только при достижении температуры 900….1000 °С топочного пространства получаем наиболее эффективную энергетику. Таким образом, размещение в топливнике регистров теплообмена приводит к ухудшению условий сгорания топлива. При увеличении топочного пространства, т.е. увеличение размера котла с целью размещения в нем поверхностей теплообмена приводит к снижению напряженности теплового потока и понижению температуры. Из-за неравномерности перемешивания кислорода воздуха с углеводородами в топочном пространстве для эффективного сжигания топлива необходим его избыток относительно теоретического 1,6…2,4 раза. Поэтому в топливнике имеется избыточное количество воздуха, не участвующего в горении, водяные пары и азот (4/5 частей объема воздуха). Это балластные газы, которые нагреваются за счет горения водорода и углерода, но не участвуют в процессе горения. Поэтому второй задачей топливника является выведение низкотемпературных балластных газов из зоны тепловых потоков высокой напряженности в зону теплообмена первичного хода трубного пучка или плоского теплообменника котла. Современные котлы выполняются трехходовыми по дымовому газу (по тяге) и имеют интегрированные турбуляторы в пучке дымогарных труб для удаления летучей золы и улучшения теплопередачи. Для «встряхивания» турбуляторов в трубном пучке устанавливается редукторные электрические приводы. С целью создания разряжения в топливнике и создания тяги в дымовой трубе на выходе из котла после последнего хода дымовых газов устанавливается вентилятор «дымососа», который компенсирует потери тяги встречных потоков. В зоне топливника и первого хода дымовых газов, вторым и третьим ходами устанавливается золосборники со шнековыми транспортерами, которые проталкивают осажденную золу в специальные контейнеры.