Котел для пеллетной горелки своими руками

Как сделать пеллетный котел

Из всех водогрейных отопительных установок, сжигающих различные виды твердого топлива, самым совершенным по праву считается пеллетный котел. И неудивительно, ведь эффективность сжигания пеллет очень высока, а степень автоматизации агрегата позволяет не вмешиваться в его работу неделями, только бы хватало объема загрузочного бункера. Но все эти достоинства оборачиваются и другой стороной – приличной стоимостью оборудования, в число которого входит не только сам отопитель, но и топливный бункер со шнековым конвейером. Однако, есть возможность стать счастливым обладателем столь высокотехнологичного агрегата, заплатив за него вдвое дешевле. Для этого придется сделать пеллетный котел своими руками, эту тему мы и разберем в данном материале.

Устройство и принцип работы пеллетных котлов

Чтобы смонтировать самостоятельно подобную твердотопливную установку, нужно будет хорошо потрудиться, а для начала разобраться, как она работает и из чего состоит. Сердцем пеллетного агрегата является горелочное устройство, что выполняет практически все основные функции и связано с контроллером котла, действуя по его командам. Горелки, предназначенные для сжигания пеллет, бывают двух типов:

Разница между ними заключается в следующем. Ретортная пеллетная горелка представляет собой чашу (реторту), наполняемую снизу топливом посредством шнека, а воздух в зону горения подается вентилятором через отверстия, расположенные по бокам чаши. При работе столб пламени направлен вверх, что должна учитывать конструкция котла.Факельное горелочное устройство – это труба, она же – камера сгорания, где с одного торца происходит шнековая подача пеллет, а из другого выходит мощный факел пламени, направленный горизонтально. Это достигается нагнетанием воздуха в камеру с той же стороны, что и топлива.

Примечание. Горелки факельного типа применяются чаще ретортных, так как у последних случаются проблемы с подачей пеллет низкого качества. Для сборки котельной установки своими руками также предпочтительнее использование факельного горелочного устройства, ниже мы обоснуем почему.

В дальнейшем мы будем рассматривать работу агрегата с факельной горелкой, поскольку для нашей цели данная конструкция подходит лучше. Итак, камера сгорания в виде трубы находится внутри котла, а наружная часть горелки состоит из корпуса с подающим шнеком и вентилятором для нагнетания воздуха. Для функционирования электрического розжига и поддержания пламени в конструкцию также входит плата управления, фотодатчик и элемент накаливания. В верхней части корпуса находится патрубок топливоподачи.

Процесс происходит так: по команде контроллера шнек подает в камеру небольшое количество пеллет и останавливается. Включается элемент накаливания и одновременно с ним вентилятор, вызывая возгорание топлива. Появление устойчивого пламени фиксирует фотодатчик, и извещает об этом блок управления, а тот выключает элемент накаливания. Дальше начинается работа в обычном режиме, шнековый конвейер возобновляет подачу, а вентилятор нагнетает требуемое количество воздуха. По команде того же контроллера в горелку через патрубок насыпаются пеллеты, перемещаемые туда из загрузочного бункера внешним шнековым конвейером.

Примечание. Многие производители используют топливный бункер, закрепленный прямо над патрубком горелки, что позволяет пеллетам самостоятельно ссыпаться в него без дополнительного конвейера.

Теперь стоит рассмотреть устройство пеллетного котла в целом. Конструкция корпуса агрегата типична для всех твердотопливных установок, она представляет собой внутреннюю камеру из стали либо чугуна, заключенную во внешний кожух, заполненный водой, — водяную рубашку. Для отбора теплоты у дымовых газов конструкцией может быть предусмотрено 2 типа теплообменников:

В водотрубном теплообменнике теплоноситель протекает через трубы, омываемые продуктами горения и передающие ему свое тепло. Но такое устройство нечасто встречается в твердотопливных котлах, обычно в них все наоборот: дымовые газы проходят сквозь трубы, отдавая энергию горения водяной рубашке, это и есть жаротрубный теплообменник. Чтобы работа котла была эффективной, теплообменник делается двух – или трехходовым. Это значит, что дымовые газы, проходя по жаровым трубам, дважды или трижды меняют свое направление на противоположное, делая 2 или 3 хода. Это позволяет отдать им максимум тепла водяной рубашке, а на выходе в дымоход получить температуру не более 150 ºС.

Рабочий процесс происходит так: горелка сжигает топливо и нагревает стенки камеры, а те прогревают теплоноситель. В свою очередь, продукты горения под воздействием естественной тяги и работы вентилятора проходят сквозь жаровые трубы, также отдавая теплоту водяной рубашке, и выбрасываются в дымоход. Интенсивность горения управляется контроллером по сигналу датчика температуры, погруженного в теплоноситель на выходе из агрегата. В том и заключается принцип работы пеллетных котлов, чтобы автоматически регулировать процесс сжигания и по необходимости увеличивать или уменьшать подачу топлива и воздуха в горелку.

Рекомендации по изготовлению котла

Первое, что следует сделать – это выбрать конструкцию агрегата. Здесь рекомендации следующие: не усложнять себе работу и подобрать устройство котла с учетом перспективы. Простыми словами, стоит отделить те элементы, что можно изготовить самостоятельно от других, которые придется приобрести. К последним относится горелочное устройство с набором автоматики.

Некоторые мастера-умельцы предлагают делать и горелку своими руками, но этот узел достаточно сложен, на него можно потратить массу времени и усилий, а в результате функционирование и расход пеллетного котла будут непредсказуемыми. Наверняка проще купить готовое изделие и поставить его в самодельный агрегат, но этот вопрос каждый решает для себя сам.

Чтобы подобрать конструкцию с учетом перспективы, нужно сделать ее универсальной. То есть, предлагается изготовить самодельный пеллетный котел по образу обычного твердотопливного агрегата, в котором есть возможность сжигать дрова и уголь. В сущности, теплообменные процессы, происходящие в обоих видах отопителей, идентичны, отличается лишь топливо и способ его сжигания, что показано на рисунке:

Итак, смело принимаем конструкцию традиционного твердотопливного котла с возможностью встраивания вместо загрузочной дверцы горелочного устройства на монтажной пластине. Это даст следующие преимущества:

1. Поскольку изготовление пеллет пока не очень распространено в нашей стране и с топливом возможны перебои, то можно в любой момент снять пеллетную горелку и обогревать жилище с помощью дров или угля.
2. Появится возможность использовать природный газ или солярку, поставив вместо пеллетной горелки газовую или дизельную.

Для топки котла лучше всего взять жаропрочную сталь толщиной 5 мм. Идеальный вариант – сталь, легированная хромом и молибденом (нержавейка), но она достаточно дорога, а для ее сваривания требуются особые навыки. По этой причине пеллетные котлы изготавливают из обычной углеродистой стали Ст20, а для кожуха водяной рубашки подойдет марка Ст3 толщиной 3 мм. Из такого же металла, что и камера сгорания, предпочтительнее взять заготовки для дверец и жаровые трубы для теплообменника. Колосниковую решетку вырезают из стали толщиной 10 мм или просто покупают готовую. Ну и для патрубков дымохода и теплоносителя понадобятся отрезки труб соответствующих диаметров.

Сборка производится посредством сварки, используя чертежи пеллетного котла. Особое внимание следует уделить ужесточению стенок водяной рубашки отрезками стальной полосы или уголка, а также съемной конструкции загрузочной дверцы. По окончании сварные швы нужно обязательно испытать на проницаемость и устранить недостатки.

Обвязка пеллетного котла

На практике монтаж пеллетного котла мало чем отличается от установки других твердотопливных «собратьев». Тут основная задача – правильно разместить все оборудование вместе с устройствами топливоподачи. Помните, что между блоками агрегатов требуется соблюдать проходы шириной не менее 700 мм, а перед лицевой панелью агрегата должно быть пространство 2 м.

Если при розжиге любого твердотопливного котла после остановки внутрь подавать теплоноситель из системы отопления, то на внутренних стенках топки образуется токсичный конденсат вперемешку с золой и сажей. Чтобы не допустить этого процесса, со временем разрушающего металл, при монтаже используются схемы обвязки пеллетных котлов со смесительным узлом.

Здесь главную роль играет трехходовой клапан, чьей задачей является не допустить попадания в рубашку агрегата теплоносителя из системы до тех пор, пока он не прогреется. В это время вода, побуждаемая насосом, циркулирует по малому кругу из подающего трубопровода прямо в обратный через трехходовой клапан. Как только она достигнет установленной температуры, клапан начнет подмешивать в обратку воду из системы, в конце концов перекрыв движение по малому кругу. При этом обвязка котла, работающего на пеллетах, должна предусматривать установку насоса на обратном, а не подающем трубопроводе. Не следует забывать и о группе безопасности с предохранительным клапаном и манометром, которую нужно ставить на выходном патрубке отопителя.

Заключение

Как показывает практика, самодельные котлы, работающие на пеллетах, по своему КПД уступают установкам заводского изготовления, зато превосходят их доступной стоимостью и надежностью. Последняя достигается толщиной конструктивных элементов из металла.

Источник

Особенности изготовления пеллетной горелки своими руками

Для отопления используют разные варианты топлива. В их числе и пеллеты, которые представляют собой прессованные под высокой температурой и гранулированные отходы древесной обработки, в частности опилки. По сравнению с жидким топливом они не выделяют вредные испарения, не требуют заготовок древесины и взрывобезопасные. При желании можно сэкономить на отоплении больше, если знать, как изготавливается пеллетная горелка своими руками.

У пеллетов как топливных материалов имеется немало преимуществ. Они хорошо горят и при этом дают золу в большом количестве. Но есть и свои особенности. Например, в специальных горелках существует вероятность обратного горения. В этом случае зона пиролиза попадает в топливный бункер. Это может вызывать пожар.

Также горелки критичны в отношении поступления воздуха, поскольку при его избытке опилки могут быть сдуты. Требуется обеспечить нужный режим горения, что сделать очень непросто.

Растопить самодельный пеллетный котел можно так:

• Поджиг выполняется зажигалкой в виде керамического стержня, прогретого до 1000 градусов. Допускается разжигание лучиной, но не ЛВЖ.
• Запуск конструкции — воздушная подача регулируется, пока образовывается стабильное горение.
• Разгон — проводится посредством воздуха, иногда вместе с подачей топлива. Затем достигается бездымное пламя, зола с горелки сдувается без выдувания самих пеллет.
• Дежурный режим работы — воздух прикрывается, пока не получается заданная температура теплоносителя.
• Окончание работы — подача пеллет завершается, а воздух продолжает подаваться, пока остатки целиком не сгорят.

Опилки для отопления считаются энергоемким топливом. На килограмм выделяется порядка 5 кВт/ч тепла. Чтобы обогреть частный дом среднего размера, расположенный в средней полосе страны, в горелке обязано сгорать в час порядка 2 кг такого топлива. Пеллеты в бункер следует добавлять по разу-два в сутки и не забывать вытряхивать котельный зольник. Использованную золу можно применять в качестве удобрения.

Если приобретать автоматизированное оборудование для обогрева дома с помощью пеллетов, то можно потратить до 3 тысяч у. е., что весьма затратно. Более бюджетные, но надежные конструкции обойдутся примерно в 500 у.е. Самостоятельно можно изготовить и их, что позволит хорошо сэкономить.

Но прежде чем приступить к работе, следует хорошо изучить устройство пеллетной горелки. Ключевой ее задачей является обеспечение стабильности пламени и равномерное сжигание опилок. Следует уделить внимание и регулировке интенсивности горения.

Основные конструктивные элементы изделия следующие:

• камера сгорания;
• бункер для загрузки твердого топлива;
• конвейер шнекового типа для топливной подачи;
• вентилятор, нагнетающий воздух в камеру.

От того, какой объем будет иметь бункер, зависит длительность обслуживания автоматического котла. Вентилятор регулируется посредством электронного блока управления. На интенсивность сгорания топлива напрямую влияет интенсивность подачи воздуха.

Нужно хорошо подготовиться к тому, чтобы правильно собрать горелку на опилках своими руками, чертежи можно отыскать в открытых источниках. Устройство является энергозависимым, без электричества не смогут работать блок, вентилятор и конвейер.

Принцип работы пеллетной горелки следующий:

• при первой подаче опилки, попавшие в камеру, поджигаются при условии минимальной воздушной подачи;
• когда сгорает первая порция пеллет, воздушная подача повышается, огонь усиливается, за счет чего камера сгорания прогревается;
• топливо подается малыми порциями, наддув воздуха нормализуется, факел огня выравнивается;
• когда горелка начнет стабильно работать, то топливо будет расходиться в малых дозах и эффективно прогревать котел.

Сыпучее горючее в горелку подается двумя методами. В первом случае нужно поставить большой бункер, в него погружают пеллеты из расхода на 10 дней при условии непрерывной работы оборудования. С целью подачи топлива в патрубок монтируется шнековый конвейер. Он имеет длину, соответствующую расстоянию между котлом и бункером. Во втором случае он ставится прямо на горелку, а топливо попадает в шнек под своим весом. Такой тип горелки называется гравитационным.

Горелка для пеллетов своими руками помогает существенно разнообразить функции твердотопливного котла. Появится возможность сэкономить уголь и дрова. В обслуживании она тоже проста. Топливо потребуется закладывать всего раз в неделю.

Вариантов конструкций для производства в домашних условиях существует немало. Есть разные чертежи пеллетной горелки своими руками, на них нужно указать размеры каждого элемента и подготовить нужные материалы для работы. В их числе:

• труба на основе жаропрочной стали (форма круга или квадрата);
• листовая жаропрочная сталь для поддона;
• лист металла для внешнего кожуха;
• сталь листовая под фланцевую пластину с толщиной в 3 мм и больше;
• труба стальная;
• подшипники;
• шнек;
• электрический двигатель для конвейера подачи топлива;
• электровентилятор;
• редуктор;
• шланг гибкий;
• инструментарий для работ с металлом и установки крепежей.

Горелку собирают согласно существующим чертежам. Трубу нужно прикрепить на фланцевой пластине, прикрепленной к кожуху. Открытая часть камеры, из которой идет огонь, будет находиться внутри топочной камеры и использоваться для нагрева водяной рубашки.

Под патрубком внутри трубы ставят шнек, который в зону сгорания будет по частям подавать пеллеты. В зависимости от интенсивности воздушной подачи будет регулироваться скорость его работы.

Если поставить ручной регулятор, можно будет устанавливать требуемое количество оборотов двигателя и вентилятора. Это недорого и просто, однако придется внимательно следить за работой устройства и в зависимости от внешних и внутренних факторов менять режим электрических устройств.

Чтобы автоматизировать процесс, потребуется поставить специальный блок управления. К нему присоединяют двигатели вентилятора и шнека, датчики температуры. При получении от них сигналов работа будет управляться в автоматическом режиме.

Самодельный прибор может быть оснащен устройством, позволяющим автоматически разжигать и контролировать пламя. Благодаря датчику заполнения в патрубке можно будет смотреть, как осуществляется подача топлива. Естественно, средства автоматизации увеличат затраты на производство прибора, но он будет более удобным в применении.

Горелки гравитационного типа могут не зависеть от электричества. Топливо поступает сразу в пиролизную камеру, наддув может быть обеспечен благодаря дымоходной тяге. Привести горелку в работу можно в ручном режиме, используя одну заслонку и регулятор тяги в дымоходе. Но устройство такого типа нуждается в серьезном обслуживании.

Энергонезависимые изделия с ручным управлением бывают только самодельными. В продаже имеются только гравитационные полуавтоматические конструкции, где топливо подается посредством «самосыпа».

Чтобы не допустить попадания огня в бункер, нужно поставить шлюз на основе элементов, расширяющихся при нагреве, или же использовать схему с двойным колосником. Он подвижный и периодически отодвигается назад, забирая часть пеллет и перенося их в зону сжигания, одновременно происходит выталкивание золы в зольник. Но есть риск, что между колосниками зазор может быстро забиться золой. Если колосник в заднем положении застрянет, то огонь может попасть в бункер.

Схема гравитационной энергонезависимой горелки следующая:

• Опилки засыпают прямо в пиролизную камеру в виде стальной перфорированной корзины. Она съемная, под каждый размер пеллет требуется изготавливать новую.
• Третичный воздух, который подсасывается сквозь специальные отверстия, не допускает попадания огня в бункер.
• Пиролиз опилок в корзине проводится за счет первичного воздуха.
• Во вторичном виде он вместе с газами поступает в камеру, где и осуществляется горение.
• Из нее выходит факел газов.

Некоторые горелки фабричного типа тоже могут изготавливаться по такой схеме. Но, в отличие от самоделок, они все равно будут зависеть от электричества, поскольку в них присутствует встроенная автоматика.

Как уже говорилось, в основе работы — чертеж с указанием размеров. Они должны быть правильными. От этого зависит последующая эксплуатация изделия.

Корзина — самая важная часть конструкции. Пиролизный процесс может быть нарушен вследствие застревания опилок в наклонной задней стенке. Чтобы подобного не допустить, прорези в ней должны быть изначально не сплошными, а на 2−3 мм меньше размера самих пеллет, но не больше 6 мм.

А в передней стене, которая разделяет пиролизную часть конструкции и камеру сгорания, должны быть сплошные зазоры, желательно открытые с нижней части. Канал вторичного воздуха под дном корзины должен составлять порядка 30 мм при условии, если горелка на 15 кВт, а наклон стенки должен составлять 45 градусов. Для сжигания 2−3 кг топлива в час нужна корзина с лотком в 130 на 130 мм и глубиной от 100 до 120 мм.

Внимание следует уделить и расчетам при производстве бункера. Обычно именно и в него проскакивает огонь. Многие рекомендуют использовать чертежи от заводских горелок Пеллетронов, то же самое касается и параметров камер сгорания. А канал вторичного воздуха рекомендуется сделать Г-образным, причем должен быть обеспечен излом вверх, благодаря чему он смешивается с пиролизными газами.

Для камеры сгорания рекомендуется использовать жаропрочную сталь, ее толщина при этом должна быть от 2 мм и больше. Жаровую сталь варить тяжело, поэтому следует развертку свернуть и проклевать стыки или же сварить точечным методом.

Сами пеллеты в качестве топлива, да и горелки для них, используются далеко не всегда. Технически и сырье, и оборудование, еще нельзя называть идеальными. Однако их совершенствование в этом отношении происходит на регулярной основе. И это касается не только заводских, но и самодельных разработок.

Источник