Пеллетная горелка своими руками с поддувом

Как сделать пеллетную горелку своими руками: описание и чертежи

Среди всего многообразия современных твердотопливных котлов особое место занимают пеллетные горелки. Главным их преимуществом является возможность работы в полностью автономном режиме на протяжении длительного времени. В отличие от дровяных и угольных агрегатов, подача топлива в камеру сгорания происходит в автоматическом режиме, а поддержание заданного температурного режима осуществляется с помощью электронного блока управления.

Пеллетная горелка своими руками

Производительность и КПД пеллетного котла зависит, прежде всего, от эффективности работы горелочного устройства, именно этот модуль обеспечивает равномерное сгорание топлива нагрев теплоносителя до заданной температуры. В статье будут проанализированы устройство и принцип работы пеллетных модулей и приведены рекомендации по самостоятельному изготовлению этого агрегата.

Устройство и принцип действия пеллетной горелки

Большинство пеллетных горелок предусматривает наличие следующих модулей:

• Шнекового конвейера, посредством которого осуществляется подача гранулированного топлива в камеру сгорания;
• Приводного электродвигателя;
• Электронным контроллером, отслеживающим параметры сгорания топлива и обеспечивающим внесение своевременных корректив в работу устройства;
• Специального датчика, контролирующего количество кислорода в отработанных газах;
• Гофрированного рукава, позволяющего предотвратить возгорание пеллет в бункере при возникновении обратной тяги;
• Камеры сгорания со встроенной колосниковой решеткой;
• Нагнетающего вентилятора, обеспечивающего подачу воздуха, необходимого для эффективного сжигания пеллет. Количество подаваемого в камеру сгорания воздуха зависит от частоты вращения вентилятора и регулируется автоматикой в зависимости от выбранного температурного режима;
• Электрического ТЭНа, обеспечивающего автоматический розжиг гранул в камере сгорания.

Принцип работы пеллетной горелки

Из внешнего бункера гранулы попадают в загрузочное окно шнекового транспортера, который доставляет пеллеты в камеру сгорания горелки. Интенсивность горения зависит от количества поступающего в камеру сгорания топлива, непосредственно связанного с частотой вращения вала приводного электродвигателя. Необходимая для обеспечения заданного температурного режима частота вращения двигателя регулируется электронным контроллером.

Не менее важным фактором для обеспечения стабильности процесса горения и полного сжигания топлива является наличие в камере сгорания достаточного количества кислорода. В пеллетных модулях подача воздуха в камеру сгорания осуществляется с помощью специального вентилятора, также управляемого электронным контроллером.

Схема регулировки температуры теплоносителя выглядит следующим образом:

1. Из бункера, с помощью шнекового транспортера пеллеты поступают в камеру сгорания. Одновременно с этим, включается вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха.
2. По сигналу контроллера происходит воспламенение гранул с помощью электрического ТЭНа;
3. Как только температура теплоносителя достигает заданного значения, термодатчик передает соответствующий сигнал электронному блоку управления, который переводит устройство в ждущий режим;
4. В случае снижения температуры теплоносителя ниже запрограммированного значения, датчик температуры снова подает сигнал на электронный контроллер. Автоматический блок управления включает вентилятор, обеспечивая тем самым дополнительный приток кислорода в камеру сгорания. Избыток кислорода приводит к увеличению интенсивности процесса горения и теплоноситель вновь разогревается до заданной температуры.
5. Если в ждущем режиме произошло затухание гранул, АСУ подает соответствующий сигнал на электрический ТЭН, обеспечивающий автоматический розжиг.

Несмотря на то что принцип работы пеллетной горелки не отличается особой сложностью, стоимость этого агрегата достаточно высока. Для сокращения материальных затрат, связанных с переоборудованием котла на пеллетное топливо, некоторые владельцы твердотопливных отопительных агрегатов изготавливают пеллетную горелку своими руками. Как и любое другое производство, изготовление этого устройства начинается с создания комплекта технической документации, проще говоря, чертежей.

Как составить чертеж пеллетной горелки

Прежде чем приступить к разработке чертежей, необходимо тщательно изучить существующие конструкции. Это позволит правильно подобрать материал и избежать ошибок при проектировании.

Наличие чертежей существенно упрощает процесс изготовления агрегата. Комплект чертежей пеллетной горелки должен включать в себя деталировку основных узлов и сборочный чертеж агрегата, на котором обязательно обозначаются:

1. Камера сгорания;
2. Емкость для загрузки пеллет;
3. Шнековый транспортер;
4. Нагнетающий вентилятор.

При индивидуальном использовании, элементы конструкции могут отображаться схематично, без проработки конкретных деталей, однако габаритные и присоединительные размеры должны быть указаны с максимальной точностью. Чертежи отдельных деталей должны содержать исчерпывающую информацию о конфигурации и используемом материале.

В зависимости от выбранного типа чертежи агрегата могут иметь ряд существенных отличий.

Гравитационная пеллетная горелка: изготовление

Самостоятельное изготовление этого модуля позволит сэкономить от 300 до 2500$. Кроме этого, использование гравитационной пеллетной горелки позволяет полностью отказаться от подключения котла к электросети. В этом случае гранулированное горючее поступает в камеру сгорания непосредственно из бункера, а подача воздуха обеспечивается за счет естественной тяги. Регулировка интенсивности сгорания топлива регулируется изменением положения шиберной заслонки дымохода.

К недостаткам таких систем относятся:

• Возможность возгорания пеллет в бункере при возникновении обратной тяги;
• Снижение КПД установки до 85-90%;
• Необходимость ручной регулировки подачи гранул и положения шиберной заслонки.

Материалами для самостоятельного изготовления гравитационной горелки могут служить:

• Труба из жаростойкой стали с толщиной стенки не менее 4 мм используется для изготовления камеры сгорания;
• Листовая конструкционная сталь толщиной 3 – 4 мм применяется для изготовления фланца крепления;
• Основной бункер может быть сварен из листовой стали толщиной 2-3 мм.

Поскольку данный тип горелки не предусматривает подключения к электросети, установку автоматической системы управления и электродвигателя, затраты на изготовление агрегата будут минимальны.

Факельная пеллетная горелка: изготовление

В отличие от гравитационной, факельная горелка оснащается шнековым транспортером, вентилятором и электронным контроллером, что существенно увеличивает материальные расходы на изготовление агрегата. Несмотря на это, такая конструкция получила широкое распространение благодаря следующим достоинствам:

• Высокой производительности;
• Неприхотливостью к качеству используемых гранул;
• Возможности работы в автономном режиме, при этом длительность работы обусловлена исключительно емкостью топливного бункера;
• Высокой степени пожарной безопасности.

Для изготовления фекальной пеллетной горелки своими руками потребуется приобрести:

• Низкооборотный электродвигатель (или два, в зависимости от конструкции подающего механизма);
• Вентилятор, который будет обеспечивать принудительную подачу воздуха в камеру сгорания;
• Электронный контроллер, отслеживающий изменения температуры теплоносителя и подающего соответствующие сигналы на исполнительные механизмы устройства.

Что касается самого процесса изготовления, он значительно сложнее чем процесс изготовления гравитационной горелки, поскольку возникает необходимость монтажа термодатчиков и подключения электронной системы управления. Материалы для изготовления агрегата не отличаются от предыдущего варианта.

Ретортная пеллетная горелка: изготовление

Подача гранулированного горючего в таких устройствах, также как и в факельных, осуществляется с помощью шнекового транспортера. Отличием является то, что гранулы подаются снизу. Необходимый для горения воздух нагнетается через специальные отверстия в стенках реторты. Для эффективной работы такого устройства необходим контроллер, своевременно реагирующий на изменение температуры теплоносителя и вносящий необходимые коррективы в работу шнека и вентилятора.

В отличии от факельных устройств, пламя в ретортной пеллетной горелке направлено вверх, поэтому конструкция теплообменника у этих агрегатов сильно отличается. К недостаткам ретортных систем относятся:

• Возможность частого засорения отверстий воздуховода, приводящего к затуханию устройства;
• Необходимость ручной очистки реторты от продуктов сгорания и остатков гранулированного топлива;
• Отсутствие разрывов в подаче гранул. В случае возникновения обратной тяги сохраняется возможность возгорания находящихся в бункере пеллет.

В качестве материала для чаши могут быть использованы жаростойкие марки стали и чугун. В некоторых моделях реторта может быть изготовлена из керамобетона или шамота.

Трудоемкость изготовления такого устройства в бытовых условиях довольно велика, поскольку помимо слесарных и сварочных работ потребуются навыки в области подключения электронных систем управления.

Автоматика для пеллетной горелки своими руками

Наиболее сложным этапом в изготовлении пеллетной горелки является изготовление и монтаж электронных модулей управления. Если рассматривать этот вопрос с теоретической точки зрения, при наличии специальных знаний, можно изготовить контроллер своими руками, однако на практике это практически невозможно. Кроме того, стоимость комплектующих сведет экономию средств к минимуму, а результат может оказаться весьма сомнительным. Поэтому даже при самостоятельном изготовлении горелки, контроллер, датчики и другую автоматику лучше приобрести в специализированном магазине.

Для эффективной работы горелки автоматика должна обеспечить:

• Дозировку подачи пеллет и управление шнековым транспортером;
• Автоматический розжиг и гашение;
• Регулировку подачи воздуха за счет изменения частоты вращения вентилятора;
• Оценку количества теплоносителя в отопительном контуре;
• Контроль температуры теплоносителя в водяной рубашке котла;
• Оценку параметров тяги в дымоходе.

Невыполнение даже одного из этих условий может привести к выходу из строя не только отопительного котла, но и всей отопительной системы.

Изготовление пеллетной горелки трудоемкий и ответственный процесс, однако, при наличии необходимых знаний и оборудования, изготовить такое устройство самостоятельно вполне возможно. Особое внимание следует уделить выбору параметров и монтажу электронных управляющих систем, именно от корректности их работы будет зависеть эффективность работы котла.

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