Шахтный котел на опилках. Самодельная печь на опилках и щепе для отопления дома. Знания и навыки — залог безопасности и успеха

Идея использовать древесные отходы в качестве топлива – не нова. Еще в шестидесятые годы прошлого столетия советские инженеры придумали котлы для обогрева промышленных объектов, в которых использовались опилки. Но в последующем идея распространения так и не получила. В то время экономить никто и ничего не хотел. А тем более энергоносители, слишком дешевые они были. Так, котел на опилках и остался только на бумаге.

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.

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.

Недостатки агрегата

Что можно сказать о таких котлах? Во-первых, это энергозависимые отопительные установки. Во-вторых, они обладают большими габаритными размерами. Так что под них придется обязательно организовывать котельную или топочную.

В-третьих, чтобы добиться выделения тепла, равного 25 кВт, в этот котел необходимо каждый час загружать 40 кг опилок. То есть придется обеспечивать систему отопления дома бесперебойной поставкой топлива.

В-четвертых, на щепе эти отопительные приборы не работают. А ведь это вместе с опилками один из самых распространенных видов отходов деревообрабатывающей промышленности.

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.

Распространенные модели

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

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.

Требования к топливу

Чтобы работа агрегата соответствовала заявленным характеристикам, и обогрев помещений осуществлялся в полном объеме без использования дополнительных источников тепла, необходимо следить за качеством используемого топлива.

Влажность

Котлы на опилках и щепе будут работать эффективно только в том случае, если их влажность не превышает определенные нормы – 15-20%. Это в полной мере относится к котлам, изготовленным своими руками.

Но на рынке присутствуют заводские модели, которые могут работать и на влажных опилках (до 40%). Для этого в их конструкции присутствует так называемый ворошитель. Это подвижная колосниковая решетка, которая периодически вращается. Это делается для того, чтобы влага под действием теплоты не оставалась внутри материала, а выходила из его массы.

Некоторые российские умельцы неподвижную колосниковую решетку устанавливают под небольшим наклоном. И это создает эффект вывода влаги за счет осыпания части топлива.

Плотность

На эффективность сгорания опилок влияет не только показатель их влажности. Большое значение имеют и размеры самого материала, а значит, плотность топлива. Вот несколько примеров:

• плотность составляет 250 кг/м³, это опилки от ленточной пилорамы, при сгорании полкилограмма в час выделяется 1 кВт тепловой энергии;
• плотность 100-150 кг/м³, это опилки от фрезерного станка, при сгорании 0,25 кг в час получается 1 кВт тепла.

То есть, чем меньше плотность, тем больше тепловой энергии выделяется при сгорании опилок. А соответственно меньше затрат на отопление дома. Но здесь палка о двух концах.

Нужно ли прессовать опилки?

Этот вопрос поставлен в плане удобного использования опилок. То есть удобно или нет? Несомненно, этот вариант удобен. Но прессованные опилки выделяют столько же тепла, сколько и обычные дрова. И это при одинаковом объеме. Хотя стоимость их в несколько раз ниже дров. Кстати, организовать прессовку своими руками у себя на приусадебном участке несложно.

Преимущества и недостатки отопления на опилках

Рассматривая котел на опилках, нельзя обойти стороной плюсы и минусы его эксплуатации. К неоспоримым плюсам относятся:

1. Дешевое топливо.
2. Выработка большого количества тепла.
3. Минимальные выбросы угарных газов.

Но выбирая подобное оборудование, следует учесть и некоторые минусы его использования:

1. Образование большого количества золы и сажи, их придется утилизировать.
2. Сложность хранения опилок и щепы.

2. Хранение опилок

3. Расположение котла на опилках, теплогенератора

4. Подача топлива в бункер котла

5. Модели котлов на опилках GRV

6. Модели теплогенераторов на опилках GRV

7. Отдельные горелки на опилках GRV

8. Отличие поршневой подачи топлива от шнековой

9. Оперативный бункер на котле, теплогенераторе

10. Пожаротушение, риски

11. Экономическая эффективность

12. Особенности эксплуатации котлов на опилках

13. Зарубежные котлы на опилках, опыт

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

Хранение опилок

Основа для хранения: чем выше влажность тем ниже теплотворная способность опилок.

Опилки могут содержать в себе много влаги, достаточного для процесса гниения и разложения. По этому хранение опилок не должно долго протекать под атмосферными осадками. В процессе гниения опилок меняется их структура (рис. 1 – З) и теряется теплота сгорания. Перед непосредственно сжиганием опилки должны быть подсушены, храниться под навесом (рис. 2).

Рис. 2 Складирование опилок под навесом вентилируемого склада

Сушка опилок производится в сушильных барабанах, на площадках с защитой от осадков обязательно проветриваемом. Для просушки опилок, щепы ее следует переворачивать с нижних слоев на верхние. Дополнительно можно организовать принудительную подачу под давлением воздуха через воздуховоды с нижних слоев опилок. При хранении опилок следует соблюдать все нормы и правила пожарной безопасности. Если опилки являются вторичным сырьем после обработки древесины то следует учитывать их влажность, и при не высокой влажности в 20-30% желательно как можно раньше отправить опилки на сжигание в котел или теплогенератор.

Расположение котла, котельная

Первым правилом любой котельной является – не горючие стены, крыша. К опилкам так же добавляется требования к расположению основного склада топлива, оно не должно находится в том же помещении что и котел или теплогенератор. На оборудовании предусмотренный бункер называется оперативным, так как его объема хватает только на несколько часов работы, это прежде всего связанно с требованиями по пожарной безопасности. В котельной обязательно должна быть приточно вытяжная вентиляция, или возможность проветривания помещения. Так как воздух для процесса горения забирается изнутри котельной то следует предусмотреть наличие приточки.

Рис. 3 Котлы на опилках GRV и основной бункер для хранения опилок

Размеры котельной так же зависят от способа наполнения оперативного бункера. При использовании транспортера или шнека размеры котельной меньше чем при заезде в нее спец техники для выгрузки опилок. Возможно расположение оперативного бункера котла в отдельном помещении для того чтобы уменьшить размеры основной котельной.

Часто на мебельных производствах используют накопительные бункера закрытого типа, что очень удобно и максимально безопасно (см. рис. 3).

Рис. 4 Котел на опилках и котельная не большой мощности GRV

Для котлов на опилках мощностью до 50- 400 кВт можно обойтись одним бункером под топливо, при этом не нужно организовывать транспортную систему от основного склада топлива к оперативному бункеру.

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.

Модели котлов на опилках GRV

В основном преобладают универсальные котлы на опилках, дровах, щепе и угле. Автоматически подается сыпучие топливо, например опилки в вихревую горелку. Факел от горелки далее вырывается во внутрь топки, в которой полностью происходит догорание топлива. Стенки топлива воспринимают тепловую энергию и передают теплоносителю, продукты горения в виде смеси газов раскалены и перемещаются в теплообменник котла, за счет развитой площади теплообменника происходит теплопередача от продуктов горения к теплоносителю.

Рис. 5 Модели котлов на опилках производства GRV

А) – Универсальные котлы мощностью до 300 кВт с использованием вихревой горелки; Б) – Котел универсальный на опилках с подвижным колосником, без подогрева воздуха; В) – Котлы универсальные на опилках, щепе, пеллетах без подвижного колосника, с автоматической выгрузкой золы; Г) – Универсальный котел на опилках, щепе с прочисткой колосниковой решетки, подогревом дутьевого воздуха

Отличительная особенность котлов универсальных на опилках:

· Бункер для топлива используется с ворошителем опилок препятствующий зависанию

· Все универсальные котлы GRV имеют колосниковую решетку которая так же как и стенки топки охлаждается теплоносителем

· Увеличенные размеры топки универсальных котлов

· Вместительный зольный отдел котла, площадь зольного отдела перекрывает полностью площадь топки

· Теплообменник только с протеканием продуктов сгорания снаружи трубок, а не наоборот что существенно увеличивает интервалы между прочисткой от нагара, накипи

· Универсальные котлы на опилках, так же на полную мощность работают на ручной загрузки, при этом размеры (длина и ширина топки) позволяют сжигать обзол, поддоны, утилизировать крупные ветки и т.д.

· Отдельный дутьевой вентилятор устанавливается для горения на дровах, при этом у горелки на опилках свой вентилятор дутьевой. Данная конструкция более надежная, всегда можно перейти на резервное топливо без изменений в настройках и конструкции котла на опилках

· Использование стали от 5 до 12 мм обеспечивает высокий ресурс оборудования

Рис. 6 Котел на опилках. Бункер для котла с системой ворошителя и подвижным дном

Рис. 7 в процессе производства

На рис. 6 и 7 представлена технология GRV для котлов на опилках, с системой подогрева дутьевого воздуха для процесса горения. Такие системы используются на больших ТЭЦ работающих на отопления для выработки электроэнергии. Использование тепло от уходящих продуктов сгорания на нагрев дутьевого воздуха в данном случае обеспечивает устойчивую работу котла на опилках с влажностью в 50-55%, что существенно экономит расходы на подготовки топлива.

Рис. 8 без системы подогрева дутьевого воздуха

Использование сухих опилок с влажностью W<20% позволяет использовать котлы серии GRV (показанной рис. 8 и рис. 5 А, Б, В) в которых нет предварительного подогрева воздуха. Данные котлы имеют на 7-8% меньшее аэродинамическое сопротивление и их можно устанавливать для работы на естественной тяги, требования к дымоходу в таком случае – до 10-12 метров, исключение котлы мощностью свыше 400 кВт.

Рис. 9 Котел GRV на опилках, можно рассмотреть привод подачи топлива

Модели теплогенераторов на опилках GRV

Универсальные теплогенераторы на опилках представлены в разделе нашего сайта:

Отдельные горелки на опилках марки GRV

Горелка на опилках часто используется для модернизации уже существующего оборудования, или установки в составе сушильных комплексов, сушильных барабанов.

Раздел нашего сайта посвященный горелкам:

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.

Оперативный бункер на котле и теплогенераторе

Оперативный и промежуточные бункера разъединены между собой воздушным пространством. Для контроля подачи порции и для соблюдения пожарной безопасности.

Пожаротушение, риски, предупреждение

Перед тем как использовать в виде топлива опилки, стружку нужно в полной мере осознавать опасность возгорания, изначально предпринять все меры для соответствия пожарной безопасности.

Утилизация опилок, и древесной массы в котлах в десятки раз более эколочно чем хранение опилок на полигонах, в связи с тем что в результате это приводит к пожару и опилки сгорают с большим химическим недожогом больше относящимся к процессу пиролиза, при этом отравляется не только воздух но почва продуктами пиролиза, в том числе кислотами. На рис. 11 приведен пример горения опилок в зимнее время под слоем снега.

Рис. 10 Пожары свалок горбыля и опилок

Рис. 11 Тление свалок опилок в зимнее время

Меры предосторожности и контроля предусмотренные на котле, теплогенераторе:

1. Контроль за положение поршней, при отклонение положения поршня от заданного включается сигнализация и котел на опилках останавливает свою работу

2. Контроль включения дымососа, при отключенном дымососе для того чтобы избежать возможность обратной тяги и задымления помещения дутьевые вентиляторы котла GRV и автоматическая подача топлива прекращается

3. Контроль температуры туннеля подачи топлива, при превышении нормально заданной температуры котел останавливает свою работу, туннель может нагреваться из за не своевременной прочистки теплообменника

4. Закрытие бункера с топливом автоматической заслонкой после подачи топлива

5. Обязательный контроль за температуры теплоносителя, в том числе на теплогенераторах марки GRV

6. Конечно же следует проектировать отдельно склад топлива от котельной, на самом котле используется только промежуточный бункер и оперативный объем оперативного бункера ограничен

7. Прочистка теплообменника должна происходить при включенном дымососе, и без процесса горения в котле

8. Все люки для прочистки теплообменника снабжены специальными отражающими пластинами

Экономическая эффективность котлов на опилках

Котлы и теплогенераторы используются для получения тепла при сжигании топлива, в данном случае БИО массы в виде опилок. На экономическую эффективность влияет транспортные расходы, стоимость сырья, обслуживание оборудования. Вы можете влиять на все эти факторы, но самым основным показателем в данном случае является теплотворная способность топлива. Опилки влажностью в 30% и влажностью в 50 % будут в два раза отличаться по теплотворной способности. Для того чтобы довезти влажность опилок до 30% нужны площади, склады для хранения возможно дополнительные сушильные установки все зависит от масштабов переработки опилок в тепло.

Перспективным направлением над которым трудятся специалисты компании GRV является получение пиролизного газа из массы опилок в ретортных установках, очистка газа и использование его в ДВС. Данная технология достаточно давно известна. Мы работаем над совмещением выработки газа и получения тепла на нужны производства, систем отопления. За счет того что установка размещается на улице, то в таком случае не требуется решать массу вопросов по защиты от угарного газа.

Использование пиролизной установки совмещенной с теплогенератором или котлом позволяет разместить ТЭС на своем предприятии лесопереработки, сельскохозяйственном предприятии, а так же на тепличных комплексах и т.д.

Особенности эксплуатации котлов на опилках, теплогенераторы на опилках

Использование опилок в виде топлива подразумевает наличие минимальной инфраструктуры под хранение опилок, наличие котельной и ответственного лица за эксплуатацией котельного оборудования.

Обзор моделей зарубежных производителей

На рис. 12 представлен конструктив Австрийского производителя котельного оборудования, котел на опилках данного производителя имеет подвижную колосниковую решетку. Подача опилок осуществляется сразу несколькими шнеками для того чтобы равномерно по большой площади подавать опилки, щепу. Топка для поддерживания нужно температуры выложена огнеупорным кирпичом, удаление золы производится шнеками, теплообменник трубчатого типа, газы проходят внутри трубок.

Данный конструктив не работает на крупных отходах деревообработки, режимы старт стоп из за наличие футеровки так же не желательны. Теплообменники данного типа имеют хороший КПД только при постоянной прочистки, иначе снижается проходное сечение падает мощность и снижается теплоотдача. Так же существенное ограничение по влажности топлива. Наличие подвижно колосниковой решетки и большого числа шнеков приводит к высокой стоимости оборудования.

В целом преимуществ у данного типа несколько а именно: компактные размеры, автоматическая выгрузка золы, хорошая работа на сухом топливе и в постоянном режиме.

Рис. 12 Котел на опилках и щепе Австрийского производства

Таблица №2 Прайс на универсальные котлы GRV. Для работы котла на опилках, щепе он комплектуется автоматической подачей топлива представленной на рис. 6

КОНТАКТЫ

• +79094663995 Анна Олеговна
• +79181650301
• +79654613474 Инженер-конструктор Груздев Василий

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.

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.

В последние годы наблюдается тенденция подорожания традиционных энергоносителей, включая газ, дизельное топливо и электричество, из-за чего большинство потребителей начинают обращать внимание на альтернативные виды топлива, которые более экономичны. И среди них все чаще используются опилки для обогрева.

Хотя об использовании отходов задумывались и раньше, все же, чтобы оборудование по сжиганию древесного мусора демонстрировало высокий КПД , нужно правильно подойти к реализации этого замысла. Помня о том, какими свойствами обладает материал, не так уж сложно уменьшить затраты на отопление, добившись от используемой установки требуемой мощности.

Конструкция котла на опилках

Наибольшее распространение древесные опилки получили в водяных отопительных системах. Имеется в виду, что они служат топливом для водогрейных котлов и печей с водяной рубашкой.

В классическом исполнении отопительный котел на опилках представлен следующими элементами:

В самом низу корпуса расположена колосниковая часть, которая является местом для размещения колосников и емкости, в которую поступает образующаяся в процессе горения зола. Встречаются и такие модели, у которых к колосниковой части прикреплен автомат подачи топлива .

Важно! Хотя преобладающее количество котлов для отопления частного дома используют в качестве топлива рассыпные опилки, все же встречаются такие модели, в которые поступают брикеты взамен уже прогоревших.

Над колосниками выделено место под топку, где и сжигаются опилки. Чтобы топливо горело равномерно, в топке предусматривают отверстия или размещают специальный нагнетатель воздуха. Топка изготавливается со стенками, обладающими достаточной толщиной и прочностью, тем самым это исключает ее прогары и не позволяет уходить теплу.

Над топкой отведено место под теплообменник . Именно сюда направляется раскаленный газ, доводит температуру водяной рубашки до необходимого уровня, после чего покидает модуль через дымоход.

Выпускаемые сегодня водонагреватели, использующие для работы древесные отходы, предусматривают систему автоматизации. Благодаря ей удается поддерживать на постоянном уровне температуру воды в теплообменном баке, ограничивать доступ кислорода в топку или сокращать количество подаваемых опилок, что приводит к замедлению горения. У подобных моделей имеется собственное название - «устройства длительного горения».

Требования к материалу

Если кто-то задается целью перейти на использование системы отопления, работающей на древесных отходах, то чаще всего предполагается, что весь процесс сводится к подаче щепы или стружки в топку, ее поджиганию, а это в конечном счёте позволяет добиться требуемой температуры.

Но при этом нужно не забывать, что некоторые из опилок не подходят в качестве топлива . Чтобы сделать правильный выбор, необходимо обращать внимание на такие характеристики, как влажность и плотность материала. Как раз эти параметры и влияют и на эффективность работы котла.

Многое могут сказать следующие цифры:

1. Для влажных мелких опилок, изготовленных на ленточной пилораме, характерна плотность порядка 250 кг/м3. Чтобы котел вырабатывал 1 кВт тепла, нужно при непрерывной эксплуатации установки сжигать 0,5 кг/час.
2. Для пористой сухой стружки, полученной в результате работы на фрезерном станке, характерна плотность порядка 100-150 кг/м3. Чтобы котельная установка могла стабильно поддерживать 1 кВт тепловой энергии, каждый час нужно расходовать 0,25 кг топлива.

Таким образом, становится ясно, что лучше всего использовать для поддержания работы котла топливо, прошедшее операцию сушки . В этом случае аппарат сможет демонстрировать наиболее эффективную работу при минимальных затратах опилок.

В то же время следует иметь в виду, что среди всех узлов отопительной системы, которая работает на сыпучих отходах деревообрабатывающего производства, наибольшего внимания заслуживает место, где хранится топливо. При использовании котла, мощность которого составляет 25 кВт, в условиях средней отрицательной температуры необходимо ежедневно тратить порядка 0,5 куб. м. опилок. Поэтому для снабжения аппарата топливом придется решить проблему регулярного подвоза древесных отходов либо организовать достаточно просторный склад.

Нужно ли прессовать?

Рассмотренные выше особенности обогрева относились к сыпучим материалам. Но в последние годы стали доступны новые технологии, при помощи которых можно придать топливу небольшие размеры. Речь идет о прессовании стружки с целью получения компактных брикетов.

В целом технология изготовления общеизвестна, поэтому имеет смысл остановиться на общих рекомендациях:

• несмотря на то что сегодня известно множество способов изготовления топливных брикетов, самый легкий из них сводится к использованию гранулятора промышленного производства. В то же время следует иметь в виду, что грануляторы можно применять для создания топлива при условии, если они обладают необходимой влажностью и плотностью;
• при наличии возможности проблему изготовления прессованного топлива может решить и самодельный ручной пресс. Для подобных прессов используют цилиндрические пеллеты, которые без труда входят в любую топку;
• альтернативным решением может стать и композитное топливо, для производства которого берут опилки и 10% глины. Эту смесь нужно смешать с водой, довести до однородной консистенции и поместить на солнечное место для высыхания.

Вне зависимости от того, какая была выбрана технология, конечным продуктом будут выступать компактные горючие бруски, во время сжигания которых образуется большое количество тепла.

Плюсы и минусы системы обогрева опилками

Для получения максимально полного представления о стружке, которая может выступать в качестве топлива для современных отопительных систем, весьма полезно рассмотреть преимущества и недостатки , присущие рассматриваемому методу.

Достоинства

Недостатки

При всех своих достоинствах установки, использующие опилки, обладают и рядом недостатков. К ним следует отнести трудности, возникающие с хранением топлива . Хотя прессованная щепа и стружка отличается компактными размерами, все же нужно позаботиться о наличии достаточно большого помещения, чтобы в нем можно было держать запас этого горючего.

Следует иметь в виду, что в процессе сжигания древесины возникает много золы и сажи. Многие знают, что зола может служить удобрением. Однако извлечь выгоду от сажи нельзя. По этой причине такая операция, как чистка дымоходов должна проводиться на регулярной основе.

Вывод

Большинство потребителей считают, что, используя отопительные котлы на опилках, они смогут решить наиболее острые для себя вопросы, касающиеся отопления. На самом деле это заблуждение. Однако все же этот метод обогрева позволяет уменьшить затраты. К тому же нужно помнить о том, что эти аппараты работают на экологически чистом топливе . Поэтому у этого горючего достаточно преимуществ, чтобы остановить на нем выбор.

Но прежде чем решиться на установку таких котлов, нужно решить все вопросы, касаемые создания условий для работы подобного оборудования. Ведь в любом деле очень важно все правильно рассчитать. Причем это нужно делать в самую первую очередь, чтобы сразу получить представление о будущих затратах и выгоде, которую принесет выбранный вариант обогрева.

Если учесть все детали, то даже такой способ отопления будет более предпочтителен , нежели традиционные варианты. Причем это касается не только фактора экономии, но и удобства в обслуживании отопительного прибора.

В связи с постоянным повышением цен на энергоресурсы многие потребители ищут способ сэкономить на источниках тепла для своих .

Доступным и недорогим сырьем для обогрева помещения служат – обычные древесные опилки.

Одна проблема: для обогрева с помощью опилок в доме нужно установить специальный отопительный котел, который способен этот вид топлива продуктивно переработать.

Рассмотрим характеристики нескольких различных отопительных котлов.

Котлы Liepsnele

Среди продуктов этой марки различают те, что работают:

• на дровах и древесных отходах. Различают следующие наименования по мощности: L10, L20, L40 – от 10 до 40 киловатт;
• как на древесных отходах, так и на торфе, угле и . Маркировка U- обозначает универсальные. L7U, L10U, L20U, L40U, мощность – 10–40 кВт.

Длительность горения «Липснеле» – 22–26 часов при условии закладывания в топку опила или другого древесного мусора мелкого размера. При сгорании происходит практически 100% переработка продуктов сгорания, что отвечает экологическим требованиям.

Помимо этого, способность «Липснеле» перерабатывать в тепловую энергию древесные отходы снимает вопросы утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.

Высокая продолжительность горения обуславливается техническими особенностями строения котла: тепловое воздействие на сырье осуществляется не снизу, как это обычно принято, а сверху, что позволяет продлить процесс до максимума.

Фирма-производитель – Liepsnele.

Рассмотрим характеристики на примере L10U:

Следует учесть, что допустимая влажность употребляемого сырья – 15–30 %. При более высокой влажности отопительная печь не сможет выделить достаточно тепла для обогрева дома. Цена на модель L-10U будет колебаться от 60 до 66 тысяч рублей.

Котел Unica Sensor мощностью 10-60 киловатт

Производитель – компания «ООО Moderator», Польша.

«Модератор» приспособлен для сжигания с целью обогрева помещения щепок, коры, опилок, другого мелкого древесного мусора. Для отопления может применяться и уголь, но нельзя использовать картон, отходы из пластика или пластмассы.

Помимо отопительной, в «Модераторе» подразумевается и функция качественного подогрева воды.

Как и «Липснеле», «Модератор» работает в системе верхнего сгорания, что обеспечивает .

Главное условие хорошего обогрева помещения: влажность используемого для обогрева сырья не должна превышать 30%. К тому же чрезмерно влажное топливо понижает коэффициент полезного действия и уменьшает срок эксплуатации котла.

Технические характеристики «Модератора уника сенсор» мощностью 10 кВт:

Стоимость «Модератора» мощностью 10 кВт от 54 до 60 тысяч рублей.

Шахтный котел длительного горения «Яик» марки кс-ш-25

Производитель – ОАО «Новосергиевский механический завод».

«Яик» – простой в обслуживании и неприхотливый котел, отапливающий помещение путем сжигания сыпучих материалов: щепок, опилок, стружки, подсолнечной шелухи.

Отличительной чертой «Яика» является наличие камеры для дожига образующихся при горении газов, из-за чего время горения одной партии топлива увеличивается. Управляется котел микропроцессорным регулятором, что максимально оптимизирует процесс горения.

Технические характеристики:

Цена «Яика» от 90 до 94 тысяч рублей.