Устройство котла на опилках и способ его изготовления своими руками

Как устроен отопительный опилочно-щеповой котел

Современные бытовые твердотопливные котельные на древесной щепе и опилках, являются полностью автономными станциями, требующими заправки один-два раза в течение всего отопительного сезона. Во время работы, используется автоматическая подача топлива в бункер и впоследствии, на горелочное устройство.

Для увеличения КПД, вместо обычного способа сжигания щепы, применяется принцип газогенераторного или пиролизного горения. Контроль подачи опилок и воздуха, осуществляется посредством чувствительной автоматики, подключенной к термостатам. Погрешность в регулировке нагрева теплоносителя, составляется всего 1-2°С.

Принцип работы горелки под щепу и опилки

Твёрдотопливный котёл длительного горения на опилках и щепе, работает по принципу газогенерации или пиролиза. Используется шнековая подача топлива. Принцип работы опилочно-щепового котла заключается в следующем:

• Отдельно стоящий бункер или комната, оснащается двойной шнековой передачей. Один шнек соединен с приемником, в который сгружают топливо, второй, с небольшим барабаном, расположенным на котле и подключенным к горелочному устройству. Устройство подающего вращающегося шнека, обеспечивает непрерывную подачу щепы.

  

• Движение щепы и опилок посредством шнековой передачи, контролирует автоматика. Процессор, управляющий работой котла, считывает показания датчиков нагрева теплоносителя, сопоставляет их с температурой в отапливаемых помещениях. Автоматика регулирует интенсивность нагрева, изменяя скорость подачи топлива, а также количество воздуха при сжигании.
• Розжиг щепы осуществляется посредством электрического или плазменного устройства. Горелочная чаша располагается внутри вертикальной топки, имеющей конвекционные отверстия для поступления воздуха. Сжигание осуществляется под давлением. Специальные вентиляторы подают воздух на чашу устройства, обеспечивая стабильный столб пламени.

  

• Обогревательный котёл газогенераторного типа, работающий на щепе и опилках, снабжен вертикальным теплообменником, окружающий ломаный дымоход. Внутри расположена спираль, подключенная к механическому устройству. По мере накопления сажи, механизм приводится в действие, натягивая спираль и очищая, таким образом, канал.
• Чтобы обеспечить полное сжигание топлива, бункерные автоматические водогрейные котлы на опилках, снабжены движущимися колосниками. После прогорания щепы, пепел автоматически сбрасывается в зольник. При сжигании щепы и опилок, поддерживается высокая температура горения, обеспечивающая минимальный процент недогара.

  

• Конструкция оснащена водяным контуром отопления и в ряде моделей, контуром ГВС. При необходимости, система укомплектовывается бойлером косвенного нагрева.
• Процесс горения контролируется посредством GSM блока. Розжиг и выключение станции, выбор температурного режима, выполняются с помощью любого мобильного устройства.

КПД котлов, работающих на опилках и щепе, достигает 92%. Применение в устройстве лямбда-зонда, позволяет регулировать производительность в пределах 30-100% (в зависимости от фактических потребностей помещения в тепле), что повышает экономичность станции.

Системы подачи щепы и опилок на горелку

Автоматические твердотопливные котлы длительного горения на щепе и опилках с автоматической загрузкой, сводят к минимуму необходимость в обслуживании. Подача топлива осуществляется посредством нескольких шнековых транспортеров. Подача выполняется следующим образом:

• Преемник – бункер имеет свободный доступ снаружи здания. В преемнике установлена шнековая передача, совмещенная с основным хранилищем. После загрузки бункера, включается транспортер, подающий щепу в механизированное хранилище.

  

• Существуют два типа хранилища, с разным способом подачи древесной щепы в котёл. В первом виде бункера, используют наклонное основание, образующее конус, внизу которого расположена шнековая передача. Второй метод, основан на использовании механизма ворошителя, с подключенными к нему лопастями. Вращение устройства приводит к попаданию щепы в установленный шнек.

  

• После хранилища, щепа попадает в котел не сразу. Пиролизные отопительные водогрейные котлы, работающие на древесных опилках и щепе, подают топливо порционно, в отличие от похожего оборудования, работающего на пеллетах. Новая порция поступает в топку посредством специального барабана, соединенного со шнековой передачей, подающей щепу непосредственно на горелочное устройство. Механизм обеспечивает точную регулировку горения пламени и предотвращает возможное возгорание щепы в основном хранилище.

  

Использование древесных опилок или щепы, как топлива для водогрейного котла, особенно выгодно, если рядом есть источник топлива: деревообрабатывающее производство.

Автоматизация очистки и удаления золы

Системы отопления частных домов и дач, котлами на твердом топливе, со сжиганием древесной щепы и опилок, обеспечивают максимальную автоматизацию работы. Удаление сажи, очистка зольника и внутреннего дымового канала, осуществляются посредством самоочистки. Для этого, в котлах установлены следующие узлы и системы:

• Удаление золы из дымоходного канала – в конструкции, для максимальной аккумуляции тепла, используется ломаный канал. Дым не сразу выводится в дымоходную трубу, а проходит через особую конструкцию теплообменника. В каналах установлены пружины, подсоединенные к механизму, натягивающему и отпускающему их. Грани очищают дымоходный канал. Зола ссыпается вниз.
• Колосники – для обеспечения равномерного распределения воздуха в топочной камере, твердотопливные котлы, работающие на древесных опилках, снабжены подвижными колосниками, входящими в систему самоочистки. После сжигания щепы, пластины переворачиваются, зола сбрасывается вниз.
• Шнек системы самоочистки – в самом низу конструкции котла, проходит шнек для удаления остатков золы. Шнек находится под топочной камерой и дымоходным каналом. Зола осыпается непосредственно на шнек и выводится в специальный ящик.

  

Система автоматического золоудаления эффективно чистит котел. Обслуживание станции требуется не чаще одного раза в 1-2 месяца.

Достоинства и недостатки

Твёрдотопливные котлы, предназначенные для сжигания отходов древесины достаточно популярны в России и за рубежом. Приобретение такой установки имеет плюсы и минусы.

Преимущества

Автоматический аппарат не требует особого внимания со стороны владельцев помещения. Он достаточно экономичен, позволяет регулировать режим горения, отапливать дом в течение суток на одной загрузке сырья. Тепло появляется через полчаса после начала сжигания топлива. КПД такого котла достигает 90% и больше.

Отходы древесины, используемые в таких котлах, относятся к экологически чистому топливу, имеют низкую себестоимость, не загрязняют окружающую среду.

Недостатки

К минусам относят, что автоматический котёл на щепе занимает много места. Для него потребуется две смежные комнаты, которые нужно предварительно переоборудовать. Стоимость автоматического аппарата превышает цену обычного котла, работающего на твёрдом топливе, в 3-5 раз.

Древесные отходы обладают сыпучестью, но это не мешает им застревать в системах доставки, блокируя подачу топлива в котёл. Для предотвращения такой ситуации в бункер встраивают систему для ворошения сырья.

Котлы на опилках и щепе привлекательны из-за низкой цены топлива. Установка такого аппарата целесообразна при условии непрерывной доступности сырья или отсутствии газового снабжения в помещении. С другой стороны вложенные средства в покупку и установку автоматизированного котла окупаются его автономной работой, комфортом управления, надёжностью.

Плюсы и минусы методики

Главными достоинствами использования в качестве источника энергии для системы отопления сгорающих опилок и щепы являются:

• Высокая эффективность нагрева теплоносителя (как правило, воды, хотя в водяной системе может использоваться и антифриз), при помощи которого в доме поддерживается тепло, а иногда еще и обеспечивается горячее водоснабжение.
• Незначительная стоимость сырья. Особенно выгодной система, основанная на применении котла на опиле, будет в том случае, если недалеко от отапливаемого помещения есть одно или несколько деревообрабатывающих предприятий (например, мебельные фабрики или лесопилки).
• Экологическая чистота опилок как топлива. Их сгорание практически не выделяет в атмосферу токсичные вещества в отличие от ряда жидких и газообразных энергоносителей.
• Простота эксплуатации и обслуживания. Пользоваться оборудованием, работающим на опилках и щепе, способен практически каждый. А для его установки не требуется разрешения контролирующих органов, как при подключении газового прибора.

Недостатки у такой системы, естественно, тоже есть. Среди них стоит отметить сложность хранения материала, обладающего высокой горючестью.

Частично эта проблема устраняется путем прессования топлива, однако, хранить опилки все равно требуется в достаточно просторном помещении.

Также минусом можно назвать необходимость в периодической чистке дымоходов, которая обусловлена большим количеством образующейся в процессе работы сажи и золы.

В целом положительный эффект, который дает метод нагрева помещений при помощи длительного горения опилок, оказывается намного больше по сравнению с некоторыми его недостатками. А, значит, такие системы имеют право на существование. И, более того, со временем могут вытеснить традиционные варианты отопления.

Требование к опилкам как к топливу

На сколько известно опилки – это очень мелко измельченная древесина полученная входе воздействия режущим инструментом: пилками, станками. Как правило опилки относят к отходам деревообработки от этого стоимость сырья для топлива минимальна и в некоторых случаях даже бесплатна.

Состав опилок – до 70% углеводов (это целлюлоза и гемицелюлоза), 27 % лигнина. Количество углерода в опилках доходит до 50%, водорода 6% и кислорода 44%, содержание азота – 0,1 %.

Рис. 1 Виды древесного топлива, древесных отходов производства

А – Обзольная доска переработанная в дрова; Б – Горбыль хвойных пород; В – Щепа различных фракций; Г – Опилки естественной влажности с размером до3 мм; Д – Опилки уличного хранения, сырые; Е – Опилки игольчатой формы естественной влажности; Ж – Опилки влажностью W до 30%; З – Перегнивший остаток опилок и щепы; И – Сухие опилки и стружка; К – Мелкая стружка уличного хранения; Л – Мусорный древесный отход (бывшая мебель, поддоны, двери, строительные конструкции; М – Длинная стружка

Для использования опилок в качестве топлива нужно знать их технические характеристики. Основные параметры которые нас интересуют это переменные и постоянные. Переменный но очень важный параметр опилок – W влажность. С ростом влажности остаточная калорийность уменьшается, соответственно при одном и том же объеме опилок разной влажности можно получить разное количество тепла при чем количество тепла можно отличаться в разы. Влажность опилок можно не только контролировать но и доводить до нужного значения. Второй важный параметр зольность – чем выше зольность опилок, тем больше в них примесей в виде песка, коры. Наличие примесей в топливе несколько снижает его теплотворную способность, влияет на количество прочисток за единицу времени. Если опилки производятся, получаются в результате работы станков по ЛДСП, ДСП, МДФ и т.д. то есть из древесины склеенной, то в опилках будет обязательно присутствовать смолы и клеи, использование данных опилок возможно только при дополнительных исследованиях на содержание формальдегидов, и особо вредных веществ. Для зольного остатка вредных веществ нужно так же предусмотреть утилизацию.

Фракция опилок влияет на их плотность, зависание опилок в системах автоматической подачи. После настройки оборудования как правили опилки стараются выдерживать одной и той же фракции или в определенных пределах, дабы снова не производить настройку оборудования. Так опилки измельченные в пыль горят хуже при большом протоке дутьевого воздуха чем опилки по структуре более близкие к стружке.

Рис. 1 – Б Показана классификация древесного топлива по ГОСТ 33103.1 – 2014. Компания GRV разработала и производит универсальные котлы работающие на всех видах древесного топлива

При покупке опилок по контрактам и договорам следует придерживаться ГОСТ 33103.1 – 2014 в котором подробно указаны все характеристики на которые следует обращать внимание, так же ГОСТ регламентирует методы определения влажности топлива и теплоты сгорания, что не мало важно так как на момент заключения договора о вывозе опилок может быть одна влажность и зольность, а по факту через некоторое время вывоза влажность опилок может вырасти в разы, например в весенний период в сравнении с осенью.

Таблица № 1 – Общий состав и содержание веществ в древесном топливе

Самостоятельное изготовление котлов

Когда в доме необходимо устройство для отопления, но не хочется тратить на его покупку значительную сумму денег, можно сделать его самостоятельно. Для этого понадобится:

Котел на опилках своими руками – схема устройства

• трубы с круглым профилем 4-5 см в диаметре;
• трубы прямоугольные 60Х40 мм;
• сварочный аппарат;
• электроды;
• шлифовальная машина.

Трубы подбираются так, чтобы они разместились в котле размером 36х40х80 см. Конструкции с прямоугольным сечением будут выполнять функцию вертикальных стоек. В них создаются круглые отверстия для крепления других элементов устройства.

На стенке котла с дверцей будут располагаться трубопроводы по 5 см в диаметре. Для задней части нужны четыре первых прямоугольника размером 5х6 см, а следующие – 4х4 см.

Для подведения труб вырезаются отверстия по 5 см в диаметре. По ним будет поступать холодная и горячая вода.

Процесс изготовления

Передняя и задняя части котла оборудуются таким образом:

• присоединяются прямоугольные стойки с помощью сварки;
• перпендикулярно к ним устанавливаются круглые трубы;
• подключаются трубопроводы для подвода и отвода воды;
• открытые концы труб закрываются частями металлических листов и завариваются.

Процесс изготовления котла на опилках

Котел проверяется на герметичность – в трубы заливается вода, чтобы сразу обнаружить протекание. Если все в порядке, устройство монтируется в топливник из кирпича. Его можно сделать самим, используя для этого огнеупорные материалы.

Принцип работы

Котел загружается топливом сверху, от дна и до дымоходного среза. Он не имеет ни дверец, ни зольника. Щепа и опилки уплотняются специальным грузом, сделанным из толстого листа стали. К нему приварена труба, по которой воздух подается в топку. Она вертикально проходит через крышку, конец ее выходит наружу – котел разжигается через него.

Процесс работы самодельного котла на опилках

Смысл заключается в горении верхнего слоя биомассы, весь процесс продвигается по направлению вниз. Так происходит нагревание водяной рубашки.

На конец трубы монтируется заслонка – с ее помощью регулируется подача воздуха, чтобы контролировать скорость сгорания топлива. В процессе работы опилок становится все меньше, груз опускается ниже до тех пор, пока котел не опустеет. Он освобождается от продуктов горения через дымоход.

При самостоятельном изготовлении обязательно нужно пользоваться чертежами – так легче разобраться с пропорциями и формой деталей. Чтобы устройство правильно функционировало, оно должно быть правильно собрано.

Самодельные котлы

Самодельные котлы на опилках используются для обогрева небольших загородных коттеджей и дач.

Конструкция

Конструкция их проста, здесь нет шнека, нет бункера. Загрузка топлива производится прямо в котел, через верхнюю открывающуюся крышку.

Основное требование установки – это полная герметичность и минимальная подача воздуха в камеру сгорания. Такие котлы длительного горения, используемые для отопления небольших помещений, имеют двухслойную оболочку. Представьте себе две трубы, вставленные одна в другую. Внутрь трубы малого диаметра закладывается топливо, оно здесь тлеет, выделяя пиролизный газ и достаточно большую тепловую энергию.

Газы двигаются вверх, ударяются о крышку котла, сгорают здесь. Продукты сгорания же спускаются в зазор между трубами. В самой нижней части у пола с одной стороны располагается дымоходное отверстие. Через него угарные газы покидают отопительную установку. Все происходит естественным путем. Так как этот котел на опилках полностью металлический, то именно он и является источником отопления.

Правила закладки топлива

Очень важный момент, который обеспечивает эффективную работу котла данного типа – это правильно провести закладку опилок своими руками. В основных моделях этого типа используется прессовая закладка.

Для этого потребуется специальное устройство, изготовленное из металла или древесины в виде конуса. Его длина на полметра больше высоты закладки опилок. Большой диаметр – 80 -100 мм, малый – 60-80 мм. Устройство устанавливается посередине топочной камеры малым диаметром вниз. После чего вокруг засыпаются опилки, которые обязательно прессуются. Утрамбовывать можно любыми подручными материалами. Здесь важно качество, а не метод проведения. Затем клин убирается.

Розжиг

Обратите внимание и на систему поджига. Нельзя использовать бензин или керосин, поливая опилки струйно. Только метод распыления. Поджигать надо при помощи лучины или длинной спичкой.

Преимущества и недостатки котлов на опилках

Любой вид отопительного оборудования имеет свои плюсы и минусы. Недостатки котла на опилках связаны с качествами топлива. Опилки имеют плохую сыпучесть, из-за этого возникают сложности с транспортировкой. Кроме того, им свойственно впитывание влаги, поэтому гореть они будет хуже, чем дрова и уголь. Самодельные устройства не имеют никаких гарантий качества сварных швов, их внешний вид сильно отличается от производственных аналогов своей неприглядностью.

Но, все же, положительные качества у прибора тоже есть:

Преимущества котла на опилках

• экономичность (по сравнению с другими видами топлива, так как опилки – это строительные отходы);
• высокий коэффициент полезного действия – более 90%;
• работает без вреда для окружающей среды, опилки – экологически чистый продукт;
• одна загрузка топлива может обогревать дом до 10-12 часов;
• быстрый нагрев – через 30 минут после запуска;
• простая конструкция.

Стоимость самодельного котла на опилках будет в разы ниже фирменного, даже если все материалы для его изготовления купить в магазине и нанять профессионального сварщика. А если какие-то детали найдутся в хозяйстве, экономия будет еще больше.

Такие котлы непривередливы к топливу и его качеству, в отличие от заводских. Будет щепа от сосны или березы – не важно, выделяемая смола не навредит устройству.

Главное — чтобы попытки сэкономить не принесли больших потерь: котел, собранный своими руками, не отвечает требованиям безопасности. Он не является долговечным и надежным, в нем отсутствуют системы автоматического контроля, поэтому оставлять его без присмотра нельзя.

Отличие поршневой подачи топлива от шнека

Использование поршневой подачи от пневмоцилиндра обеспечивает быстрое заполнение топливом, безопасность так как поршень которым сдвигается топливо так же является затвором для предотвращения обратного горения. Сама по себе пневматика используется во многих сферах автоматизации, как наиболее надежная и не прихотливая. При попадании посторонних предметов, контроллер который управляет котлом не за медлительно включает сирену оповещения, останавливает подачу дутьевого воздуха. Данная система разработанная инженерами компании GRV проверена на таких видах топлива как пеллетные гранулы, опилки разной влажности, щепа, древесная масса, уголь.

Особенности работы твердотопливных котлов на опилках

Котлы на опилках для длительного горения должны иметь периодическую контролируемую загрузку сырья в топку, 3-х ступенчатую подачу воздуха, возможность обеспечить продуктам сгорания повторный (вторичный) дожиг. При сгорании опилок в рабочей топке происходит нагрев теплообменника, горячий воздух может сразу отводиться дымоотводной системой или попадать в камеру для дальнейшей газогенерации с дожигом газов.

Конструкция котлов

Устройство стандартной котельной установки включает следующие узлы и конструкционные элементы:

• устройство или механизм загрузки топлива;
• колосники;
• рабочая камера сгорания – топка;
• блок теплообменника;
• распределитель горячего воздуха;
• блок управления (автоматика);
• зольник – емкость для накопления отходов сгорания опилок.

Если котел на опилках делают своими руками, его конструкция упрощается.

Различают конструкции двух типов:

1. Одноконтурные обогревающие котлы.
2. Двухконтурные котлы с дополнительной функцией получения требуемой температуры воды второго контура и ее подвода к кухне, ванной комнате, в другие помещения.

Как подается топливо

На одной порции загрузки котел работает длительное время и для обслуживания устройства, обогревающего коттедж или дом до 150-180 м2, достаточно ручной загрузки топлива 1-3 раза в сутки. На такое обслуживание уходит несколько минут.

Для мощной модели, обогревающей большое здание, коммерческие или производственные помещения больших размеров, предусмотрено наличие бункера. Из него засыпанное сырье автоматически подается к топке в требуемом объеме и в назначенное оператором время. Основные узлы системы подачи топлива: ворошитель – периодически рыхлит опилки (предупреждая слеживаемость) и подает их к транспортеру; шнековый (встречается ленточный) транспортер для перемещения сырья в топку.

Варианты комплектации и принципиальные схемы работы

Рассмотрим несколько вариантов котельного оборудования, предназначенного для отопления жилого или дачного дома.

Котельная установка

Наиболее удобной и современной является автоматизированная водогрейная установка, работающая на опилках, щепе, стружке. При наличии большого объема крупнофракционной части топлива можно приобрести дробильную машину для переработки крупной фракции в мелкую.
Установка включает в себя следующие узлы:

• Бункер для топлива
• Газогенератор
• Котел водогрейный (камера сгорания и теплообменник)
• Блок автоматического управления

Проектом жилища могут быть предусмотрены различные варианты размещения оборудования: полностью снаружи или внутри помещения, а также с выносом отдельных узлов наружу.

Описание процесса работы:

Опилки выгружаются в отопительный бункер автосамосвалом (трактором, фронтальным погрузчиком). Для предупреждения слеживания опилок в бункере предусмотрен ворошитель для периодического их рыхления. По транспортеру (ленточному или шнековому) они подаются в камеру газогенерации, где в режиме медленного горения происходит термическое разложение топлива с выделением пиролизного газа. Подача топлива на транспортер и в камеру газогенерации осуществляется автоматически.

Пиролизный газ, поступающий из газогенератора в камеру сгорания, выгорает полностью, нагревая воду. Содержание в дымовых газах несгоревших компонентов минимально: окиси углерода всего до 1%, окиси азота до 300 мг/м³. В камеру сгорания вентилятором подается горячий воздух, что способствует глубокому выгоранию компонентов пиролизного газа.

Система автоматики управляет следующими процессами:

• Подачей топлива в газовый генератор
• Подачей вентилятором горячего воздуха пропорционально объему топлива в камере сгорания
• Температурой теплоносителя и ее изменением
• Пожаротушением

Котлы на и опилках HARGASSNER (Австрия) являются типичным оборудованием такого уровня, используемым для отопления частных домов, гостиниц, офисов, коттеджей в Европе. Мощность таких котлов 25 — 55 кВт, отапливаемая площадь 200-600 кв. м.

Принцип работы

На современном российском рынке котлы для отопления, работающие на отходах древесины, представлены зарубежными приборами. Самодельные аналоги российского производства тоже встречаются. Их умельцы подогнали под определенные условия эксплуатации. Так что эти отопительные агрегаты, изготовленные своими руками, могут работать не только на опилках, но и на щепе.

Процесс сжигания топлива производится по так называемому контролируемому сгоранию. Во-первых, это трехступенчатая подача воздуха. Во-вторых, использование процесса пиролиза, то есть происходит газогенерация отводящих продуктов сгорания. По сути, котел на опилках – это агрегат длительного горения.

Схема подачи и сгорания опилок

Зарубежные котлы – это приборы для отопления с автоматической загрузкой. То есть в их конструкции присутствует бункер, в который загружается определенное количество топлива. Есть две модификации:

1. Бункер присоединен к котлу.
2. Бункер – это отдельно стоящая единица, которая может располагаться вне дома (котельной).

Итак, опилки загружаются в бункер, из которого они при помощи шнека подаются в камеру сгорания. Здесь с помощью регулятора подачи воздуха регулируется степень сжигания. В самом начале, когда идет разогрев котла, топливо сгорает по обычной технологии. Когда температурный режим достигает необходимого показателя, подача воздуха уменьшается до минимума. Процесс переходит в стадию пиролиза.

Выделяемые при этом угарные газы поднимаются и переходят во вторую топочную камеру, где сгорают при смешивании с кислородом. Именно здесь и происходит выделение максимальной тепловой энергии.

Шахтные котлы длительного горения

Особого внимания заслуживает шахтные котлы длительного горения (котлы Холмова). Это пиролизные котлы особой конструкции. Конструктивное преимущество их в том, что топливо, закладываемое в специальную шахту, частично подсыхает, что позволяет использовать для отопления опилки повышенной влажности.

• Автоматика (контроллер) управляет процессом горения, заданной температурой теплоносителя и работой центробежного насоса.
• Система безопасности обеспечена контуром аварийного охлаждения котла и предохранительным клапаном.
• Обслуживание котла занимает несколько минут 1-2 раза в сутки.
• Применение таких котлов позволяет отапливать коттеджи и малые производства площадью 60 -250 кв. м.

Конструкция отопительного агрегата

В конструкцию котла входит также и теплообменник системы отопления дома. Он располагается у задней стенки на две топочные камеры сразу. В некоторых моделях котлов длительного горения теплообменник представляет собой водяную рубашку, расположенную по всей площади двух камер сгорания. Этот котел работает более эффективно.

Шнек

Шнек для автоматической подачи опилок – это важный узел, обеспечивающий корректную работу всей установки. Если бункер загрузки расположен вне стен котельной, то подача производится двумя звеньями: первый – от бункера до котла, второй – от камеры загрузки до топки.

Вентиляторы и автоматика

Вентиляторы обеспечивают необходимую подачу свежего воздуха в две камеры сгорания. В данном случае преследуются две цели: первая – создать условия правильного горения опилок, вторая – создать определенное завихрение пламени.

Вытяжной вентилятор обеспечивает тягу в котле и эффективный отвод угарных газов. Все дело в том, что процесс пиролиза – это снижение температуры продуктов сгорания топлива. А значит, по законам физики слабое поднятие дыма вверх. Чтобы увеличить скорость поднятия и устанавливается вытяжной вентилятор.

Конечно, все современные котлы отопления и длительного горения в том числе, снабжаются системой автоматики, которая контролирует все теплотехнические процессы внутри установки.

Защитные системы и режимы работы

Кроме основных частей прибор, работающий на опиле и щепе, снабжается системами защиты от возгорания, за счет наличия которых может считаться достаточно безопасным для отопления жилых помещений.

Также у оборудования могут иметься датчики для обнаружения дыма, своевременно предупреждающие о пожаре. А еще автоматический котел на опилках способен работать в нескольких режимах:

Максимальный

Применяется при наличии в топке значительного количества топлива. Когда воздух и вода нагреваются, оборудование постепенно снижает интенсивность сгорания, обеспечивая эффективное использование сырья.

Средний

Допускается при необходимости более продолжительного времени отопления. В этом случае топливо расходуется в гораздо меньшем объеме до тех пор, пока температура в помещении не снижается до минимально допустимой величины. При этом режим снова переключается на более интенсивный.

Оборудование, способное так работать, называют приборами длительного горения на опиле и щепе.

«Пауза»

Используется тогда, когда котел уже не нужен для отопления. Горение топлива прекращается, а устройство остывает.

Инструменты и материалы

Самодельный котел на опилках

Если нужен котел небольшой мощности, то корпус топки чаще всего выполняют на базе старого баллона из-под пропана. Причины две: достаточно толстый металл, который прослужит долго, и его конструкция, позволяющая без труда изготовить крышку топки. Кроме того, старый баллон нетрудно найти или купить. Для изготовления более мощной модели потребуется листовая сталь толщиной не менее 5 мм или какой-нибудь старый металлический сосуд больших размеров.

Еще одно изделие, которое потребуется купить – это отвод дымовой трубы под углом в 90⁰, диаметром 89 х 4 мм или 107 х 4 мм. Не будет помехой более толстая стенка трубы. Для выполнения герметизации крышки нужен будет листовой металл или полоса толщиной 5 мм, на водяную рубашку можно использовать более тонкий стальной лист, но не менее 3 мм. Чтобы изготовить груз круглой формы, лучше найти металл 8–10 мм в толщину, труба для воздуха – 40 или 50 мм в диаметре. В качестве штуцеров для подачи теплоносителя применяют сгоны с готовой трубной резьбой.

Перед тем как сделать котел на опилках, нужно подготовить такие основные инструменты и приспособления:

• аппарат для электрической сварки и электроды;
• угловая шлифовальная машина с кругами по металлу;
• мерительный инструмент;
• молоток;
• клещи;
• зубило;
• сверлильный станок или электрическая дрель.

Все работы удобнее будет выполнять с помощником.

Пошаговая инструкция как сделать котел на опилках

Изготовить котел на опилках своими руками не только дешевле чем приобретать новое устройство, а и иногда надежней.

Схема устройства котла на опилках

Для работы нужно изначально подобрать инструменты:

• болгарка для резки метала и его шлифовки;
• сварочный аппарат;
• электродрель;
• рулетка;
• молоток;
• трубы круглой формы диаметром 4 и 5 см и с профилем прямоугольного типа – от 40 до 60 мм.

Сборка отопительного прибора состоит из таких действий:

• Из обычного газового баллона срезается верхушка по линии сварочного шва. Края хорошо зачищаются. Получится корпус топки.
• Крышка – часть, которую обрезали должно прилегать достаточно плотно. Для этого по краям баллона приваривается окантовка. Ее изготавливают из полос толстостенного металла.
• К подготовленной крышке подбирается защелка и ручка, а также проделывается отверстие соответствующее внешнему диаметру трубы для подачи воздуха. Все элементы скрепляются при помощи сварки. К корпусу монтируют крепления, которые будут плотно удерживать крышку в процессе горения топлива.
• В верхней части топки делается проем для дымоходной трубы и приваривается железный патрубок.
• Для изготовления груза вырезается из толстостенного металлического листа круг, размер которого будет подходить внутреннему диаметру баллона. По центру подготовленной детали подготавливается отверстие идентичное объему тому, что в крышку. К одной поверхности круглого груза для рассеивания воздушных масс привариваются железные ребра.
• Труба подачи воздуха в топку вставляется в проделанное для нее отверстие и по кругу обваривается.
• Самый сложный этап – это вырезание водяной рубашки из металлического листа. Она должна иметь в конечном итоге такую же форму что и корпус.
• Из металла на внешнюю сторону баллона крепятся ребра жесткости, которые будут предохранять водяную рубашку от деформации под воздействием высоких температур. Подготовленную металлическую деталь приваривают по кругу к этим ребрам.

После проверки всех сварочных швов прорезаются проемы для крепления теплоносителя.

Как сделать котел для отопления на опилках в домашних условиях самостоятельно

Самодельные твердотопливные печи чаще всего изготавливают из стальных бочек. По конструкции они напоминают голландские печки, которые устанавливают в домах жители деревень. Такие устройства отличаются продолжительным рабочим циклом.

Чтобы соорудить котел своими руками, нужно подготовить следующие материалы:

• металлическая бочка объемом 200 л;
• листовая сталь;
• кирпич;
• профиля сечением 40х60 мм;
• круглые трубы диаметром 40 и 50 мм;
• цемент, песок и вода для приготовления раствора.

Такие конструкции многие используют как коптильню. Установку дополнительно рекомендуется обшивать кирпичом, она тогда будет лучше удерживать тепло.

Чертежи и схемы

Последовательность сборки печи:

1. Верхнюю часть бочки срезают. Впоследствии из нее изготавливают нижнюю камеру.
2. Из листового железа сооружают несколько цилиндров, вставляют их друг в друга, сверху прикрепляют крышку. Так делают трамбовочный конус.
3. Тонкое дно бочки обрезают. Основание для нее сооружают из толстого металла.
4. Под конус горения в готовом днище печи сверлят отверстие диаметром 10 см.
5. Внутри бочки вертикально приваривают трубы прямоугольного сечения. Они должны быть короче высоты котла, чтобы крышка плотно прижималась.
6. В профилях и корпусе установки на одном уровне вырезают отверстия для труб, через которые будет осуществляться подача холодной, отведение горячей воды.
7. Из верхней части бочки, которая предварительно была отрезана, делают камеру для поджига сырья. Чтобы обеспечить хорошую тягу, в ее основании просверливают отверстия. Из листового металла сооружают дверцу.

Если котел находится в отдельном помещении, его можно не облицовывать кирпичом. При установке такой печи непосредственно в жилой комнате обязательно заливают фундамент и делают обшивку, чтобы не допустить ожогов жильцов.

Разновидности бытовых и промышленных котлов

Отопительные агрегаты отличаются внутренним устройством. Это влияет на способ и длительность горения. Для дома подойдет любой из них. Для производственных нужд обустраивают полностью автономные котельные. Это минимизирует трудозатраты, связанные с их обслуживанием.

Автоматическое оборудование

Агрегаты предназначены для обогрева промышленных объектов большой площади. Имеют полностью автоматизированную систему управления. Щепки подаются транспортерами в топку, контроллер отслеживает температуру, регулирует степень нагрева.

Котлы с автоматической подачей топлива на щепе часто используются в фермерских хозяйствах.

Котлы верхнего горения

Оборудование с большой топкой. Характеризуется постепенным сжиганием — сверху вниз. Теплообменник нагревает дольше. В то же время он поддерживает температуру при небольшом объеме деревянных отходов. Тепловая нагрузка распределяется постепенно. Прибор отличается меньшим КПД из-за большого расстояния между его частями.

Пиролизные котлы

Оборудование длительного горения предусматривает не применение топлива для генерации тепла, а использование продуктов распада — летучих веществ. Они тлеют в топке, образуя пиролизный газ. Он переходит в отсек для дожига, где перерабатывается под воздействием кислорода. Регулирование нагревом происходит путем изменения скорости нагнетания воздуха. При его отсутствии температура падает, а выделение газа замедляется.

Пиролизный котел на древесной щепе использует продукты распада топлива.

Варианты подачи щепы

В доме создавать узел автозагрузки экономически невыгодно. Это требует монтажа дорогих элементов. А котельная занимает большую площадь.

Ручная подача

В приборах верхнего горения автозагрузка не монтируется. Некоторые виды пиролизных устройств тоже требуют ручной подачи. При этом сгорают верхние слои щепы, а нижние тлеют.

Автоматический режим

Загрузка осуществляется транспортерами и шнеками. Их диаметр и шаг выбирается согласно размеру сырья. Бункер бывает оснащен ворошителем, который препятствует их слеживанию.

Подача топлива — опилок в бункер котла

Для мощностей оборудования свыше 1 МВт следует использовать основной склад с топливом с системой «подвижное дно» данный склад заполняется с использованием погрузчика фронтального типа или же самосвалами. Из основного склада опилки подаются с помощью транспортеров в оперативный бункер котла. Следует отметить что топливо в виде стружки (рис. 1 – М) практически не возможно подавать стандартными транспортерами и шнеками, очень высокая степень зависания такой стружки, по этой причине следует выбирать на первоначальном этапе все характеристики топлива, в том числе и геометрическую форму. Отлично подходит для транспортировки следующие виды: рис. 1 — В – К.

Печи, котлы и калориферы: что лучше

При выборе отопления, работающего на опилках, необходимо учитывать следующее:

• объем воды в водяной рубашке котла должен составлять 10–15 % общего объема воды с системе отопления, поэтому желательно использовать принудительное движение воды по тонким трубкам;
• стоимость водяного котла «Стропува» начинается от 65 тысяч рублей, а цена на котлы на опилке, сделанные своими руками — 30–50 тысяч рублей, включая стоимость материала;
• воздушное отопление не только обогревает, но и сушит воздух>;
• трубки водяного отопления можно спрятать под отделкой, а трубы воздушного отопления придется прокладывать на виду из-за большого сечения (диаметр трубы в см равен половине площади комнаты в м²);
• найти работающие на опилках промышленные калориферы (котлы и печи, которые нагревают воздух, который затем по трубам поставляют в комнаты) длительного горения весьма сложно, а их стоимость нередко превышает цену котла Стропува;
• стоимость изготовления калориферов сопоставима с ценой изготовления котла;
• затраты на материал и прокладку водяного и воздушного отопления примерно одинаковы и составляют 15–20 тысяч рублей на одну комнату размером 15–20 м2;
• затраты на изготовление печи составляют 20–50 тысяч рублей в зависимости от размера.

Калориферы и котлы хорошо подходят для отопления больших домов, ведь они нагревают теплоноситель, который затем по трубам или воздуховодам поступает в удаленные комнаты. Для маленьких домов предпочтительней печь, установленная на стыке всех комнат.

Если кого-то не устраивает внешний вид железной печи, ее можно обложить кирпичной решеткой – она улучшит внешний вид печи и не помешает движению воздуха.

Дополнительные рекомендации

Если самодельный котел на опилках будет применяться для отопления частного дома, не помешает дополнить его некоторым оборудованием безопасности. Для этого в обшивке водяной рубашки просверливаются отверстия и привариваются штуцеры для приборов контроля температуры и давления. Правильно будет дополнительно установить сбросной предохранительный клапан, который бы срабатывал при повышении давления до 3 бар, а трубу от него вывести на улицу.

Горячие поверхности агрегата и дымохода также представляют опасность для людей, если он находится в доме. При этом тепло распространяется там, где оно не нужно – в топочной. По этим причинам отопительные котлы на опилках необходимо изолировать. В качестве теплоизоляционного материала можно использовать базальтовую вату, она хорошо противостоит высокой температуре. Облицевать слой изоляции можно тонким листовым металлом с полимерным покрытием, заодно и решив вопрос эстетики внешнего вида агрегата.

В том случае, когда в качестве топлива применяются исключительно опилки, нужно изготовить приспособление для их правильной загрузки в топку. Дело в том, что этот вид топлива плохо пропускает воздух, а без него процесс горения будет слабым. Поэтому из тонкого металла делается труба диаметром 100–120 мм в виде воронки, только стороны конуса очень пологие. Приспособление ставят вертикально в центр топки, после чего вокруг нее засыпают опилки, периодически их плотно утрамбовывают. Когда камера заполнена, то благодаря форме конуса труба легко вынимается, ставится груз и закрывается крышка топки.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

При выборе котла на опилках и щепе кроме технических характеристик следует обращать внимание на страну и бренд производителя. Северные европейские страны научились выжимать из топлива самые высокие экономические показатели. Для этого они уже давно работают над совершенствованием автоматики именно для частных домов, а учитывая их стремление к комфорту и экологические требования следует обратить внимание на продукцию компаний Hargassner, Froling, ETA. Конечно, если бюджет позволяет.

Котлы российского производства, особенно, если разработчик известный на рынке европейский бренд, вполне могут быть конкурентоспособными. При существенно более низкой цене, они вполне способны обеспечить и надежность, и комфорт частного дома. Кроме того, неприхотливы в сырье и обслуживании, а автоматика даже в европейских твердотопливных котлах часто из КНР.

Распространенные модели

Существует достаточно большое количество различных моделей самодельных котлов длительного горения, которые работают на опилках и щепе.

Котел Бубафоня

К примеру, разработка российских Кулибиных. Этот котел длительного горения называется Бубафоня.

Его конструкция отличается от других тем, что в нем можно сжигать и опилки, и щепу, и дрова. Здесь нет необходимости проводить трамбовку топлива, все происходит под действием металлического пресса. В конструкции этого узла присутствует зазор, обеспечивающий подачу воздуха в зону горения щепы или опилок.

При сгорании части топлива пресс опускается ниже, не давая, увеличиться зазору. Это своеобразный самоконтроль, который обеспечивает правильное протекание пиролизного процесса.

Пиролизные газы же проходят между прессом и стенками корпуса во вторую камеру, где и сгорают. Угарные газы прокидают агрегат через дымоход, который расположен в верхней боковой части корпуса.

Буржуйка

Многих загородных застройщиков заинтересует конструкция обычной буржуйки, которая работает по принципу длительного горения. Для этого ее топку разделяют на две части горизонтальной перегородкой. В задней части между перегородкой и стенкой оставляют зазор, через который пиролизные газы будут подаваться в верхнюю топку.

В нижней камере сгорания в качестве топлива используется щепа или дрова. На опилках эта буржуйка работать не будет. Ее горизонтальное расположение и боковой розжиг не приспособлены под сыпучий тип топлива.

Очень важно правильно откорректировать подачу воздуха в нижнюю топку. Как было сказано выше, чем меньше кислорода, тем лучше для пиролиза.

Специализированные

Это котлы, предназначенные преимущественно для использования сыпучих видов твердого топлива.

Пиролиз Мастер BIO-15

Один из лучших котлов на опилках для отопления частного дома. Работает также на щепе, торфе, лузге подсолнечника. С применением сменных горелок может жечь солому. Благодаря пятиходовому теплообменнику отличается высоким КПД – 91%, имеет бункер объемом 200 литров. Единственным недостатком являются немалые габариты.

Стоимость: 185 000-240 000 руб.

FACI FSS 115

Производится в России, но разработчик – Италия. Это автоматический промышленный котел для сжигания отходов деревообработки. Мощность регулируемая в пределах 25-115 кВт, КПД 92%. В качестве дополнительных опций оборудуется авторозжигом, самоочисткой горелки, ДУ. Емкость бункера 810 литров, подача топлива двумя шнеками. Может сжигать любую биомассу с фракцией, не превышающей 40 мм. Модель мощностью 115 кВт имеет огромный вес 1150 кг, что повышает требования к напольному покрытию и транспортировке.

Стоимость: 450 000-477 000 руб.

Универсальные модели

Котлы, использующие любое твердое топливо: все виды угля, торф, дрова, древесные отходы, лузга семечек, брикеты с разной эффективностью, но конструктивно предназначенные для длительного горения. Они гораздо дешевле специализированных, но и гораздо менее эффективны и практичны при работе с опилками.

Tis Pro DR

Отличный недорогой универсальный котел. В качестве теплообменника используется печная сталь толщиной 5 мм, что очень хороший показатель в плане надежности и долговечности. Также отличается огромной топкой, в зависимости от мощности, объем топочной камеры может составлять 80-116 л. Не использует наддув вентиляторов, энергонезависим. Выпускается в версиях мощностью 17, 22 и 27 кВт, КПД достигает 82%.

Владельцы часто отмечают, что крайне практичным является исполнение колосников: они раздельные, чугунные (надежные и легко сменяемые). Недостатков за практику эксплуатации не обнаружено.

Стоимость: 58 500-72 000 руб.

PEREKO KSP Duo

Высокотехнологичный польский универсальный тт котел высшей ценовой категории. Инновационная горелка позволяет качественно сжигать мелкофракционное топливо от эко горошка до овса максимально эффективно. Водонаполненная решетка в камере сгорания дает возможность жечь древесину и ее отходы.

Оснащен автоматикой под управлением контроллера ST-480, который помимо управления насосами ЦО и ГВС, вентилятором наддува, может также управлять работой смесительного клапана, учитывать сигналы комнатных и уличных датчиков температуры. Выпускается в вариациях мощностью: 12, 18, 26, 36, 52 кВт. Помимо цены из недостатков большие габариты, вес и небольшое допустимое рабочее давление – всего 1,5 бар.

Стоимость: 283 000-498 000 руб.

LIEPSNELĖ L20U

Универсальный литовский котел шахтного типа длительного горения мощностью 20 кВт. Топливом является уголь, прессованные брикеты из угля, торфа древесных отходов, опилки и прочее сырье. КПД достигает 91%, однако это лишь при отоплении углем низкой зольности, при использовании опилок и щепы КПД будет ниже. Теплообменник чугунный, в стальном корпусе. Котел известен своей надежностью, качеством используемых сплавов и сборкой. Даже при использовании опилок и щепы можно достигнуть длительности горения одной загрузки в 2-3 суток.

Единственными недостатками, как и в предыдущем случае являются низкое рабочее давление в 1,5 бар и большой вес.

Стоимость: 110 000-125 000 руб.

Пеллетная горелка своими руками

Еще не так давно в качестве твердого топлива использовались только дрова и уголь. Сегодня этот ассортимент расширен альтернативными вариантами, в числе которых особое место занимают пеллеты – разновидность твердого топлива, изготовленного из отходов деревообрабатывающего производства. Для этого используются стружка, щепа, древесная пыль, кора, картон и т.д.

– отходы обрабатываются растительным полимером (лигнином), прессуются под высоким давлением и разделяются на гранулы. Этот вид топлива является самым дорогим, но при этом самым рациональным и может использоваться в специальных пеллетных котлах. В свою очередь, эта категория оборудования также оценивается высоко, поэтому некоторые мастера реализуют механизм пеллетной горелки на обычных котлах.

Мы расскажем и покажем, как выглядит пеллетная горелка своими руками и из чего ее можно изготовить.

Ключевое отличие пеллетной горелки от традиционного горелочного устройства заключается в том, что топливо представлено в виде сыпучих материалов. Это пеллеты, опилки, древесная щепа, некоторые даже используют отходы сельскохозяйственной промышленности.

Просто засыпать в котел и поджечь не получится, поскольку малого объема будет недостаточно для розжига, а большой – не разгорится. Необходима порционная подача топлива с одновременным розжигом, за что и отвечает пеллетная горелка.

Именно е вполне по силам изготовить самостоятельно.

Конструкция устройства

Все горелочные устройства предназначены для обеспечения равномерного прогрева котла и теплоносителя посредством интенсивного пламени. Не является исключением в этом ряду и пеллетная горелка, поскольку тоже выступает частью отопительной системы.

Конструктивно это средняя по размеру камера сгорания в форме трубы, куда искусственно нагоняется воздух и где происходит процесс горения. В свою очередь, за его поступление отвечает шнековый конвейер, забирающий сыпучее топливо и пересыпающий его в горелку.

А воздух подается с помощью вентилятора, соответственно, весь механизм является энергозависимым.

Форма камеры сгорания ни на интенсивность горения, ни на КПД котла не влияет, поэтому может быть разнообразной. Чаще всего встречаются камеры круглого сечения, поскольку их гораздо проще изготавливать, хотя прямоугольные камеры также достаточно популярны.

На чертеже пеллетного котла указана прямоугольная камера, тогда как в круглых необходимо делать плоское основание под горящее топливо и крепить его снаружи к фронтальной плоскости.

Как видим, работа устройства начинается с штатного бункера для пеллет и прочих сыпучих материалов, далее топливо поступает по внешнему шнеку в собственно пеллетную горелку, куда нагнетается вентилятором воздух и происходит процесс сгорания.

Особенность конструкции заключается в том, что подающий воздух помимо нагнетания пламени, одновременно очищает горелку от летучего пепла, образующегося при сгорании. Все продукты переносятся в зольник, который рекомендуется чистить еженедельно в зависимости от интенсивности использования.

Механизм работы

Принцип работы заключается в поэтапной подаче сыпучего материала из бункера по шнековой трубе в камеру сгорания, где он поджигается и начинает тлеть при минимальном количестве воздуха.

По мере того, как огонь разгорается, стенки камеры нагреваются, что увеличивает скорость и объем подачи воздуха. Уже через несколько минут с начала старта огонь выравнивается и начинает разогревать теплообменник.

Учитывая то, что в пеллетных котлах отсутствует источник естественной тяги, эту функцию выполняет горелка при поступлении топлива.

Всю работу пеллетного котла контролирует автоматический блок управления. Именно от него зависит количество подаваемого топлива, объем воздуха в камере, интенсивность горения, давление в системе и температура теплообменника.

На видео представлена схема пеллетной горелки – от подачи топлива до полного сгорания

Выделяют 2 основных способа подачи топлива

• Стандартный – забор сыпучих материалов из бункера в камеру сгорания по шнековому конвейнеру. Как правило, это отдельно стоящий бункер, куда насыпается большое количество топлива, достаточное для постоянной работы котла на протяжении 7-10 ней. Подобный бункер очищается по мере загрязнения, но не реже 1 раза в 2-3 недели.

• Упрощенный – воронкообразный бункер, откуда топливо высыпается в шнек под тяжестью собственного веса. Это и есть пример самодельной пеллетной горелки, где емкости бункера хватает на постоянную работу котла максимум до 3х дней.

Как сделать своими руками

Все материалы можно найти в свободной продаже. Учитывая то, что речь идет об отопительном устройстве с прямым огневым воздействие, необходимо использовать трубу из жаропрочной нержавеющей стали с минимальной толщиной стенки 5-6 мм.

Для закрепления горелки на корпусе котла понадобится обычная нержавеющая сталь толщиной 3-4 мм.

Подающий конвейер можно изготовить из трубы, куда вставить шнек, либо приобрести в магазине отопительного оборудования уже готовый.

Электродвигатель необходим для работы вращательного шнека, лучше если это будет оборудование на низких оборотах.

Вентилятор устанавливаете на специальной пластине (см. схему).

Конструкция пеллетной горелки

Автоматизация процесса

Особенность пеллетного котла заключается в том, что в его конструкции отсутствует устройство, отвечающее за естественную тягу. Нет тяги, значит, нет огня, и если не обеспечить искусственную подачу воздуха, топливо даже не начнет тлеть.