Пеллетная горелка своими руками с вентилятором

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

Чертежи пеллетной горелки своими руками

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.

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.

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

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. За эту функцию отвечает вентилятор. Вторым энергозависмым устройством, обеспечивающим бесперебойную работу котла, является вращающийся шнек. Обеспечить работу этих устройств можно либо с помощью простейшего регулятора (механический процесс), либо установить электронный блок управления.

Основная задача при запуске пеллетного котла – достижение баланса между скоростью подачи воздуха и объемом топлива. Только в этом случае пламя будет стабильно ровным, а теплообменник – нагретым.

В полной мере за работу котла отвечает электронный блок управления. В идеале стоит приобрести новый, к которому получится подключить электродвигатели шнека и вентилятора. Возможно, на существующем котле уже есть электроника, с которой можно будет сделать соединение посредством свободных контактов. Задача этого оборудования заключается в контроле оборотов вентилятора и скорости подачи топлива.

Обязательно на шнеке должен быть установлен датчик заполнения, который контролирует необходимость подачи топлива. При заполнении шнека пеллета датчик подает сигнал и подача топлива прекращается.

Электронный блок управления твердотопливным котлом не предназначен для контроля работы пеллетной горелки и ее розжига, поскольку не предусмотрены соответствующие управляющие контакты. Такой элемент необходимо приобретать отдельно.

Заключение, отзывы, советы

Если вы понимаете, как работает данный вид горелки, и по какому принципу осуществляется работа всего котла, можно попробовать самостоятельно ее собрать. Но, учитывая стоимость материалов и электронных блоков управления, речи об экономии не идет. Мы рекомендуем обратить внимание на заводское оборудование и приобрести съемную пеллетную горелку, что позволит использовать не только сыпучее топливо, но и традиционное сырье – дрова и уголь.

Как сделать пеллетную горелку своими руками

Помимо дров и угля есть другие виды твердого топлива, доступные многим домовладельцам. Это древесные гранулы, опилки, шелуха семечек, отходы обработки зерновых. Из-за их сыпучей структуры сжигать такое топливо классическим способом неудобно и малоэффективно. Получить больше тепла и автоматизировать процесс можно, установив на котел специальное горелочное устройство. Последние имеются в продаже, но они приспособлены для работы на пеллетах. Чтобы сжигать шелуху и мелкие опилки, потребуется дополнительное устройство, одно из решений — пеллетная горелка, изготовленная своими руками.

Пеллетная горелка своими руками

Строение изделия и назначение его элементов

Задача любого горелочного устройства – создать мощный ровный факел пламени для нагрева водяной рубашки котла, интенсивность которого можно регулировать. В этом отношении конструкция пеллетной горелки преследует ту же цель и представляет собой небольшую камеру сгорания в виде аэродинамической трубы, в которую подается топливо и нагнетается воздух. Для подачи гранул или шелухи используется шнековый конвейер, а топливо в него попадает из загрузочного бункера. Объем последнего определяет длительность работы установки. Воздух в зону сжигания поступает принудительно от вентилятора – нагнетателя.

Камера сгорания может быть как прямоугольного, так и круглого сечения. Последняя встречается чаще, так как она проще в изготовлении. Если рассмотреть чертежи конструкции пеллетной горелки, то в камере круглой формы надо установить плоский поддон для горящего топлива, а сама она прикреплена к фланцевой плите, которая прилегает к фронтальной плоскости котла снаружи. Наружная часть устройства состоит из шнекового конвейера с верхним входным патрубком, через который внутрь попадает топливо из бункера. Второй элемент – это вентилятор, установленный под шнеком и подающий воздух в нижнюю часть камеры.

Механизм пеллетной горелки

Сыпучие виды твердого топлива после сгорания образуют очень мало отходов в виде летучего пепла, поэтому устройство пеллетной горелки предусматривает ее самоочищение от потока воздуха, подаваемого нагнетателем. В результате весь пепел скапливается в зольнике, который нужно чистить не чаще 1 раза в неделю.

Описание рабочих режимов

Сам принцип работы пеллетной горелки заключается в следующем: порция топлива попадает в камеру, оно поджигается и включается минимальная подача воздуха. По мере того как топливо разгорается и камера прогревается, воздух нагнетается больше. В результате возникает устойчивый ровный факел пламени, греющий теплообменник с водой. В заводских горелочных устройствах процесс автоматизирован полностью, розжиг обеспечивается электрическим элементом накаливания, его работу контролирует фотодатчик. Количество воздуха и пеллет, подаваемых в камеру, регулирует электронный блок, получая сигналы от датчиков температуры и давления. Разобраться в работе устройства поможет схема пеллетной горелки.

Топливо в виде древесных гранул или шелухи семечек может подаваться в шнек для пеллетной горелки различными способами:

• Традиционный способ – это подача пеллет из отдельно стоящего бункера больших габаритов, чтобы его вместительности хватало не менее чем на 7 дней работы котла, который раз в неделю нужно чистить. Из бункера топливо перемещается к горелочному устройству дополнительным шнековым конвейером необходимой длины.
• Более простой подачей топлива может быть оборудована гравитационная пеллетная горелка, выполненная своими руками. В ней шелуха и гранулы под собственным весом ссыпаются в шнек из бункера, установленного прямо над горелочным устройством, а тот подает нужное количество в камеру сжигания. Тогда запас хода котла будет составлять от 1 до 3 суток в зависимости от интенсивности работы.

Подобрать материалы для изготовления устройства несложно. Учитывая температурный режим работы камеры сгорания, для нее лучше взять трубу из жаропрочной стали с толщиной стенки не менее 4 мм. Фланцевая пластина, с помощью которой самодельная пеллетная горелка крепится к корпусу котельной установки, может быть сделана из стали обыкновенного качества толщиной 3 мм. Подающий конвейер есть возможность приобрести в сборе, а можно изготовить самостоятельно из обычной трубы, поместив в нее шнек. Для вращения подбираются низкооборотный электродвигатель, редуктор и подшипники. Вентилятор надо купить и закрепить на пластине, подготовив для него посадочное место. Саму пластину нужно изготавливать, изучив чертежи пеллетной горелки, и в зависимости от конструкции дверцы котла.

Детали пеллетной горелки

Средства автоматизации

Соотношение подачи воздуха и топлива в камеру сгорания надо регулировать, иначе работа горелочного устройства будет нестабильной либо все время на максимальной мощности. Простейший способ менять обороты двигателей шнека и вентилятора – это поставить простой ручной регулятор. Но тогда возникнут неудобства в виде постоянного присмотра и настройки отопительного агрегата в зависимости от температуры теплоносителя и окружающего воздуха. Самостоятельная настройка пеллетной горелки заключается в том, чтобы подобрать на разных режимах работы соотношение воздуха и топлива, при котором факел пламени будет ровным и устойчивым. Добиться этого поможет автоматизация устройства.

Пеллетная горелка с бункером

Сначала потребуется купить электронный блок управления. Если ваш котел уже снабжен таковым, то изучить возможность его использования. Как правило, контроллеры ведущих производителей имеют свободные управляющие контакты, к которым можно присоединить электродвигатели вентилятора и шнека. В этом случае на основании сигналов датчиков контроллер будет увеличивать или уменьшать подачу пеллет и регулировать обороты вентилятора.

В плане розжига и контроля над пламенем самодельная пеллетная горелка, изготовленная своими руками, также может быть автоматизирована. Нужно купить электрический элемент накаливания и фотодатчик. Первый будет включаться в самом начале, поджигая топливо, а второй при появлении устойчивого пламени будет сигнализировать об этом на контроллер, который отключит элемент накаливания.

На подающем патрубке можно поставить датчик заполнения, его роль – подавать импульс на электронный блок, когда шнек и верхний патрубок заполнены горючим, чтобы остановить подачу пеллет. Все эти средства автоматики позволяют эффективно сжигать пеллеты и создать определенный комфорт при обслуживании отопительной установки. Однако здесь есть свои недостатки:

• Самодельную пеллетную горелку можно подключить не ко всякому контроллеру.
• Существующий электронный блок агрегата отопления зачастую не приспособлен для работы с устройствами розжига и контроля горелки, тогда придется покупать новый.
• Стоимость изготовления устройства увеличивается.

Заключение

Зная, как работает пеллетная горелка, можно взяться за ее самостоятельное изготовление. Но часто это сводится к закупке комплектующих и приборов автоматики, после чего они ставятся на самодельную камеру сжигания. В этом случае снижение стоимости изделия незначительно. Следует задуматься о покупке комплектного устройства заводского изготовления.

Источник