Котлы щепа своими руками

Как работает котел на щепе длительного горения, и можно ли сделать его своими руками?

Древесная щепа – это продукт переработки непригодной для делового использования древесины, то есть:

• веток;
• кривых стволов;
• различных крупных отходов.

Щепа обладает той же удельной теплотворной способностью, что и исходная древесина, однако ее режим горения сильно отличается от режима горения других видов твердого топлива.

Благодаря своим форме и размерам щепа, попадая в традиционную топку отопительного прибора, рассчитанного на сжигание дров или угля, быстро сгорает, выделяя определенное количество тепла, после чего так же быстро тухнет и остывает.

Поэтому угольные и дровяные отопительные приборы не могут эффективно работать на щепе без серьезной переделки.Более подробную информацию о топливной щепе вы найдете в этой статье (Топливная щепа).

Несмотря на то, что традиционные твердотопливные котлы плохо подходят для работы на щепе, в магазинах можно приобрести отопительные приборы, предназначенные для этого вида топлива. Часть из них также может работать на любых других видах твердого топлива, лишь бы оно подходило по фракции.

Более подробную информацию о типах отопительных приборов и отличиях между ними вы найдете тут.

Как сжигать древесные отходы максимально эффективно?

Максимальный эффект от сгорания этого вида топлива можно достигнуть при соблюдении следующих условий:

• приток воздуха в достаточном количестве;
• постоянное поступление новой щепы;
• высокая температура внутренних стенок котла.

Из-за таких особенностей топка для сжигания щепы сильно отличается от топки, предназначенной для отопления дровами, углем или опилками.

Топка под дрова или уголь заметно больше, ведь необходимо весь объем горючего загрузить сразу. Топка под щепки отличается тем, что максимально эффективное сгорание происходит лишь при подаче воздуха сверху, ведь даже неплотный слой сильно ограничивает его движение.

Если топка слишком большая, то стенки не прогреваются до нужной температуры и не могут увеличивать эффективность горения.

При сжигании щепы в топке котла, изначально предназначенного для работы на дровах или угле при наполнении, обеспечивающем максимально эффективное сгорание, увеличивается отдаваемая тепловым прибором мощность. Из-за этого возможен перегрев котла, если количество получаемой тепловой энергии превышает возможности батарей отопления и в котле не установлен датчик температуры.

При срабатывании автоматики прекращается подача топлива, а в некоторых случаях еще и воздуха, из-за чего щепа сгорает менее эффективно и падает КПД отопительного прибора, что приводит к снижению количества выделяемой тепловой энергии. Однако такое же изменение КПД происходит и при регулировке мощности котлов, работающих на других видах твердого топлива.

Виды бытовых и промышленных котлов, способных работать на щепе

Есть несколько видов котлов, способных работать на щепе и древесных отходах.

Для работы на этом виде топлива чаще всего используют следующие виды котлов и печей:

• автоматические;
• верхнего горения;
• пиролизные (шахтные).

Автоматические

В автоматических отопительных приборах топливо поступает в камеру сгорания (топку) по шнековому транспортеру, работой которого управляет контроллер, отслеживающий температуру в камере сгорания и другие важные параметры.

Благодаря постоянному поступлению топлива количество щепы поддерживается на уровне, необходимом для максимально эффективного сгорания, однако большинство отопительных приборов этого типа поддерживают и экономичные режимы работы. В таких режимах топлива поступает меньше, в результате чего снижается и количество тепловой энергии, выделяемой котлом или печью.

Верхнего горения

Отопительные приборы верхнего горения больше подходят для работы на опилках, однако их можно топить и щепой.

Их КПД несколько ниже, чем у котлов и печей с традиционной топкой и автоматической подачей топлива.

Это вызвано тем, что горение происходит на небольшом участке топлива толщиной 1–3 см, а также расстоянием от места горения до верха отопительного прибора – чем выше, тем меньше КПД.

Причиной такого явления становится зависимость между этим расстоянием и площадью водяной или воздушной рубашки, передающей тепло в систему отопления.

Пиролизные

В пиролизных отопительных приборах щепа не горит, а тлеет при высокой (несколько сотен градусов) температуре, из-за чего древесина распадается на пиролизные газы и небольшое количество золы. Более подробно эти процессы описаны тут.

Затем пиролизный газ поступает в камеру дожига, где и сгорает, смешиваясь с поступающим воздухом. Боковая стенка камеры дожига одновременно является и боковой стенкой пиролизной камеры.

Количество генерируемой тепловой энергии регулируют меняя количество воздуха, который поступает в камеру дожига. При длительном снижении количества воздуха падает температура в пиролизной камере, из-за чего замедляется или прекращается процесс пиролиза.

Способы подачи топлива

В котлах и печах, работающих на щепе, используют ручную и автоматическую подачу топлива.

Ручная

Подходит для пиролизных котлов и отопительных приборов, в которых реализован принцип верхнего горения.

В пиролизных (шахтных) котлах и печах щепу засыпают в глубокую шахту, нижняя часть которой выполняет и функцию пиролизной камеры. Сгоревшие остатки топлива (зола) падают в зольник, расположенный под пиролизной камерой, а остальная щепа опускается под своим весом и заполняет освободившееся пространство.

В отопительных приборах верхнего горения щепу засыпают сверху, откинув верхнюю крышку с регулируемым горение блином. Причем чем плотней утрамбовано топливо, тем дольше проработает такой котел или печь, а также тем более выделит тепловой энергии.

По мере сгорания верхнего слоя топлива регулирующий горение блин, лежащий своими ребрами на щепе, опускается все ниже, пока не достигнет дна, после чего процесс горения полностью прекратится.

Автоматическая

Чаще всего для автоматической подачи топлива используют шнековое устройство, которое состоит из:

• шнека, похожего на применяемый в старых мясорубках;
• желоба, соединяющего топливный бункер и отопительный прибор;
• топливного бункера с системой ворошения/встряски топлива.

Шнек через редуктор с большим коэффициентом передачи подключен к электромотору, благодаря чему его скорость вращения составляет 10–60 об/мин.

Чем больше диаметр шнека и его шаг, тем более крупную щепу он может подавать в отопительный прибор. При этом минимальный размер топлива никак не зависит от размеров шнека.

Бункеры оснащают различными механизмами, которые ворошат и встряхивают щепу, препятствуя ее слеживанию. Ведь если топливо слежится, то перестанет поступать в шнековый механизм и отопительный прибор прекратит вырабатывать тепловую энергию.

Эти способы подачи топлива используют как в бытовых, так и в промышленных котлах. Ведь единственная разница между этими отопительными приборами в объеме камеры сгорания и количестве производимой тепловой энергии.

Исключение составляют котлы верхнего горения, ведь в них невозможно получить достаточное для промышленного применения количество тепловой энергии.

Все эти способы подачи топлива не подходят для кирпичных печей из-за особенностей их конструкции. Максимально эффективно печи обогревают дом, когда топливо сгорает за 1–3 часа, нагревая тело печи и грубу (отопительный щиток).

На чем еще могут работать такие отопительные приборы?

Автоматические котлы, предназначенные для работы на щепе, могут также работать на:

При работе на опилках и лузге КПД и максимальная мощность котла снижаются из-за особенностей горения этих видов твердого топлива. При работе на стружке КПД и максимальная мощность зависят от размеров стружки и породы древесины.

При работе на угле или пеллетах котел выдает более высокую мощность, чем на щепе.

Ведь уголь обладает больше теплотворной способностью, а у пеллет гораздо выше удельная плотность, благодаря чему при том же объеме масса древесины оказывается несколько больше.

Как устроена котельная?

Вне зависимости от вида теплоносителя — воздух или вода -, котельная для работы на щепе устроена одинаково.

Ее основа – водогрейный или воздухогрейный котел с подключенным к нему шнековым транспортером и небольшим бункером, в который помещается запас топлива на 10–40 часов работы.

Неподалеку от котельной устраивают хранилище топлива с достаточным на всю зиму запасом щепы, причем между хранилищем и бункером должны быть 1–2 стены из негорючего материала.

В бюджетном варианте котельной бункер загружают вручную, таская и засыпая в него щепу ведрами или мешками.

В более дорогом — бункер и хранилище соединяют пневматическим или ленточным транспортером, который по мере необходимости наполняет бункер топливом.

В котельной обязательно устанавливают датчики дыма и возгорания, а также другие элементы противопожарной системы.

При обнаружении дыма система блокирует подачу воздуха в котел и отключает двигатель шнекового привода. Если же помимо дыма датчики обнаружили увеличение температуры, то противопожарная система сначала отключает подачу электроэнергии в котельную, затем подает воду, разбрызгивая ее с помощью специальных насадок.

Как можно сделать агрегат своими руками?

В первую очередь необходимо определить, какой именно отопительный прибор нужен и что он будет обогревать. Ведь за исключением котлов верхнего горения, которые отличаются невысоким КПД и очень требовательны к влажности топлива, остальные отопительные приборы сжигают щепу одинаково.

Поэтому на их базе можно реализовать как воздушный или водяной котел, так и теплообменный щиток, присущий кирпичным печам. Поэтому мы приведем пример изготовления такого отопительного прибора на советского твердотопливного водяного котла.

Переделку необходимо начинать с поиска шнекового транспортера, который можно снять с какой-нибудь техники или изготовить самостоятельно.

При этом необходимо, чтобы наружный диаметр шнека был меньше внутреннего диаметра трубы на 5 мм, это защитит механизм от заклинивания во время долгой работы.

Кроме того, потребуются электромотор и редуктор, которые обеспечат вращение шнека со скоростью 10 об/мин.

В наружной части котла прорезают отверстие, диаметр которого в 2–3 раза больше диаметра трубы шнекового механизма, причем центр отверстия должен быть выше колосниковой решетки на 20–40 см (чем выше, тем меньше будет нагреваться вал). При этом верх отверстия должен быть хотя бы на 5 см ниже нижней части дымохода.

Затем прорезают отверстие во внутренней стенке котла и вваривают в него трубу шнекового механизма так, чтобы со стороны топки труба была заподлицо со стенкой. После этого восстанавливают наружную стенку и проверяют герметичность котла.

Если все нормально, то к шнековому механизму присоединяют бункер и устанавливают любой механизм ворошения содержимого. Бункер подпирают ножками, чтобы не возникало перекоса шнека.

В котел врезают датчики температуры воды и отходящего дыма, затем на базе любого микроконтроллера собирают управляющий блок. С этой работой справится даже начинающий радиолюбитель, поверхностно знакомый с микроконтроллерами.

Когда отопительный прибор полностью собран, его заполняют водой и запускают в ручном режиме, чтобы составить таблицу температуры воды и дыма на различных режимах работы, включая небольшой перегрев. На базе этой таблицы радиолюбитель составит программное обеспечение для микроконтроллера.

Мощность такого котла при работе на щепе окажется на 15–40% ниже, чем при использовании дров или угля. Это связано с особенностями сгорания щепы, поэтому для переделки желательно использовать котел увеличенной мощности.

Вывод

Благодаря невысокой стоимости и возможности применения в автоматических отопительных приборах, топливная щепа является одним из наиболее эффективных и выгодных видов твердого топлива. Теперь вы знаете:

• в каких условиях щепа сгорает максимально эффективно;
• как работает автоматическая подача топлива;
• какие отопительные приборы подходят для работы на щепе;
• как можно переделать обычный котел, чтобы он смог работать на щепе.

Источник

Как сделать котел на опилках

Поскольку энергоносители постоянно дорожают, домовладельцы задумываются о переходе на альтернативные виды топлива. Самый доступный из них – это биомасса (уголь, дрова, щепа, опилки). Некоторые виды твердого топлива начали тоже расти в цене, да и котельное оборудование для их сжигания стоит немалых денег. Одно из самых практичных решений при таких обстоятельствах – это сделать котел на опилках своими руками, используя простые и доступные материалы. От вас потребуется одно: умение выполнять ответственные сварные соединения либо просто хороший знакомый сварщик.

Самодельный котел на опилках

Преимущества самодельного котла

Очень часто в личных подсобных хозяйствах остаются в виде отходов древесные опилки и щепа. Однако, далеко не каждый отопительный агрегат в состоянии их перерабатывать. По этой причине, и по целому ряду других, самодельные твердотопливные котлы имеют свои достоинства:

• Низкая стоимость. Даже если вы станете покупать все материалы для изготовления агрегата в торговой сети и достойно оплачивать услуги квалифицированного сварщика, то самодельный котел обойдется как минимум в 3 раза дешевле. На практике часть материалов всегда можно отыскать в собственном хозяйстве, поэтому цена станет еще меньше.
• Невысокие требования к качеству топлива. Предлагаемая конструкция в состоянии сжигать любой вид твёрдого топлива, и даже мусор. Влажность дров или опилок может быть достаточно высокой, древесина хвойных пород или береза сгорает так же успешно, как и любая другая. При этом выделяющийся деготь и смолы не наносят никакого вреда агрегату.
• Котлы на опилках для дома конструктивно просты, их легко обслуживать и чистить.
• Удобство в эксплуатации. В зависимости от вида биомассы загрузку топки надо производить не чаще чем 1 раз в 8 часов, это при самых скромных размерах камеры сгорания. Если её увеличить, горение может длиться сутки и более.
• Абсолютная независимость от внешних источников энергии.

Из недостатков агрегата можно выделить такие как неприглядный внешний вид и отсутствие всяческих гарантий качества и надежности сварных соединений, о чем будет сказано ниже.

Принцип действия

Топка котла не имеет дверец и зольника, а загружается топливом сверху, от самого дна и до среза дымоходной трубы. Загруженная биомасса придавливается по всей плоскости грузом круглой формы из толстой листовой стали, а к нему приварена вертикальная труба, по которой подается воздух в топку. Эта труба проходит сквозь закрытую верхнюю крышку и свободно торчит наружу. Розжиг котла производится через ее верхний конец. Особенность заключается в том, что горит верхний слой топлива, процесс идет по направлению сверху вниз, прогревая водяную рубашку.

Котел на опилках своими руками

В принципе действия, а также в изготовлении помогут разобраться чертежи котла на опилках, сделанного своими руками. На конце трубы устанавливается заслонка произвольного исполнения, чтобы регулировать количество поступающего воздуха и скорость сгорания. В процессе работы агрегата груз в топке опускается, пока все топливо не сгорит. Продукты сгорания из топки удаляются через дымоход.

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.

Состав работ

Самодельные котлы на опилках

Вначале изготавливается корпус топки из газового баллона. Для этого надо отрезать его верхнюю часть по существующему сварному шву, остатки шва после этого тщательно зачистить с наружной стороны. Получившаяся крышка должна будет прилегать к топке плотно, поэтому нужно выполнить окантовку из полосы толстого металла по окружности баллона, выступающую выше края на 15–20 мм. После этого можно прикрепить к корпусу защелки для крышки произвольной конструкции, а к самой крышке приварить сверху 2 удобные ручки из металлического прутка. В ней же следует выполнить отверстие по наружному диаметру трубы для воздуха.

Котел, работающий на опилках, должен иметь традиционный выход дымовых газов в верхней части, поэтому в корпусе нужно будет прорезать под него отверстие. Можно сразу же приваривать патрубок дымохода, но это может создать неудобства при монтаже водяной рубашки, здесь последовательность производства работ каждый выбирает для себя сам.

Следующий этап – изготовление груза, который будет придавливать топливо. Диаметр детали должен быть несколько меньше внутреннего размера баллона. Вырезав ее из толстого листового металла, к одной плоскости изделия привариваются ребра для рассеивания воздуха, а по центру выполняется отверстие, равное наружному диаметру воздушной трубы. Последняя вставляется в него и герметично обваривается по кругу.

Остается изготовить водяную рубашку. Корпус баллона имеет круглую форму, поэтому тут придется повозиться с листовым металлом, чтобы повторить такую форму. Но вначале нужно вырезать из толстого листа и снаружи приварить к корпусу топки ребра жесткости, которые не дадут играть металлу водяной рубашки вследствие теплового расширения. После этого металл рубашки следует приварить к каждому ребру жесткости. Последний этап – прорезка отверстий под штуцеры для теплоносителя и приварка резьбовых сгонов для присоединения к системе отопления. Ниже приведено видео с рекомендациями по изготовлению котла.

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.

Контроль качества

Перед тем как загружать и разжигать агрегат, нужно обязательно проверить герметичность водяной рубашки и проконтролировать качество сварных соединений. Для этого потребуется воздушный компрессор. Испытать швы можно двумя способами, которые весьма надежны:

• Гидравлический. Вся ёмкость заполняется водой, к штуцеру герметично подключается компрессор, который должен создать избыточное давление 2–3 Бар. Вода не имеет свойства сжиматься, поэтому потечет через все непроваренные места.
• Пневматический. Давление создается без воды, а все сварные швы промазываются мыльной пеной с помощью кисти. Пузырьки покажут места, через которые проникает воздух. Во время испытания падение давления можно контролировать по манометру на компрессоре.

Существует такая разновидность твердотопливного источника отопления, как шахтный котел на опилках. Конструкция и принцип работы у него другие и более сложные, хотя изготовить его собственными силами тоже вполне возможно. Работает он за счет того, что опилки сжигаются в нижней части агрегата, ссыпаясь туда из бункера, это можно видеть на рисунке.

Процесс продолжается в дымогарных трубах, которые интенсивно нагревают теплоноситель. Используется принцип дожигания древесных газов (пиролиз). Эффективность работы повышается установкой нагнетателя воздуха – дутьевого вентилятора. Сделать котел на опилках и тырсе своими руками на практике не так уж сложно, зато точно даст ощутимый экономический эффект как при изготовлении, так и при дальнейшей эксплуатации.

Источник