Отопительные котлы на опилках – существенная экономия

Поэтапный ход работы

Рис. 3 Общий вид конструкции самодельного котла

Топка

1. От бочки отрезается верхняя часть, она пригодится для создания нижней камеры.
2. Листам тонкой стали придаётся цилиндрическая форма. Один цилиндр должен идеально входить в другой. К верхнему (более узкому) краю цилиндра прикрепляется крышка. Так создаётся конус горения и трамбовочный конус.
3. Крышка и дно котла делаются из толстой стали, для установки дна, собственное днище бочки необходимо вырезать.
4. В днище делается отверстие диаметром 10 см. В него будет вставлен конус горения.
5. Трубы с прямоугольным сечением или швеллера навариваются вертикально внутри бочки. Их размер немного меньше высоты бочки. Это необходимо для того, чтобы они не мешали крышке с трамбовочным конусом легко закрывать котёл. Предварительно в них должны быть высверлены отверстия, соответствующие диаметрам круглых труб.
6. На этом же уровне будут находиться отверстия и в корпусе агрегата.
7. Через эти отверстия вставляются трубы для подачи холодной воды и отведения горячей. Также обстоит дело с дымоходом.
8. Из отрезанной части бочки сооружается камера поджига. Дверцу можно сделать из тонкого листа стали или использовать готовую, приобретённую в магазине. Для хорошей тяги, нужно просверлить внизу камеры несколько отверстий.

Самодельные котлы на опилках, поставленные в подсобных помещениях, кирпичом можно не обкладывать

В жилом помещении эта мера предосторожности необходима, чтобы избежать ожогов. Фундамент под котёл необходимо сделать обязательно

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

Конструкция котла на опилках

Для эффективной и автоматической работы котла необходим комплекс устройств. На рынке представлены в том числе модели, в которые можно добавлять топливо самостоятельно, но они крайне неудобны в эксплуатации – опилки придется загружать каждые 1-2 часа.

Котел правильнее называть целой станцией, состоящей из нескольких элементов:

1. Шнековая система. Она обеспечивает автоматизированный процесс поступления опилок в бункер и топочную камеру.
2. Воздушный насос. Такие отопительные котлы не способны работать без принудительного нагнетания воздуха в топку. Воздушный насос присутствует и в устройствах, предусматривающих ручную закладку опилок. Воздух нагнетается в топку вентиляторами таким образом, чтобы образовалось необходимое давление и завихрение пламени.
3. Камера газогенерации. Она присутствует не во всех моделях, иногда ее приходится устанавливать дополнительно. Отопление опилками возможно и без данного элемента конструкции. Эффективность обогрева при наличии газогенераторного отсека увеличивается на 30-40%, а в дымоход уходит почти полностью остывший воздух. В результате этого все полученное от сжигания опилок тепло аккумулируется и передается теплоносителю.
4. Вытяжной вентилятор. Он необходим в том случае, если присутствует камера газогенерации. Так как остывший газ становится причиной снижения тяги, его выведение возможно только благодаря использованию вытяжного устройства.
5. Автоматика. Она служит для контроля над температурным режимом и скоростью поступления опилок в топочную камеру. Если необходимо, можно купить оборудование, позволяющее управлять дистанционно. При возникновении непредвиденных ситуаций хозяин дома получит оповещение на мобильный телефон.

Стоит учитывать, что котлы на опилках могут иметь разную комплектацию в зависимости от типа оборудования и производителя. Также установки создаются и по индивидуальному заказу.

Устройство и методы изготовления

Принцип, по которому работают котлы на опилках, простой. Сжигание сырья осуществляется при помощи контролируемого длительного горения, трехступенчатой подачи атмосферного воздуха и вторичного дожига продуктов сгорания. При этом топливо проходит несколько стадий:

• загрузку в бункер, где находится шнек, который чаще всего расположен вне помещения;
• поступление при помощи червячной передачи в хранилище для опилок;
• отправка в следующий резервуар, соединенный с топочной камерой;
• попадание в топку котла, в котором и происходит поджигание и сгорание сырья, в результате чего нагревается теплообменник, а нагретый воздух выводится либо в камеру газогенерации (где осуществляется вторичный дожиг горючих газов), либо сразу в дымоотводную систему.

Рекомендуем: Подключение тёплого пола — варианты, схемы, пошаговые инструкции

Конструкция котлов

Как правило, такое оборудование состоит из следующих элементов:

• устройства для подачи сырья;
• колосников, располагающихся в колосниковой части оборудования;
• емкости для сбора отходов;
• распределителя нагретого в топке воздуха;
• топки, где происходит сгорание топлива. Она имеет ряд отверстий, расположенных в особом порядке, позволяющем контролировать подачу воздуха и, соответственно, обеспечивать равномерность длительного горения;
• теплообменного блока, куда выходят газы, нагревающие теплоноситель и следующие затем в дымоотводящую трубу.

Как подается топливо

На одной порции загрузки котел работает длительное время и для обслуживания устройства, обогревающего коттедж или дом до 150-180 м2, достаточно ручной загрузки топлива 1-3 раза в сутки. На такое обслуживание уходит несколько минут.

Для мощной модели, обогревающей большое здание, коммерческие или производственные помещения больших размеров, предусмотрено наличие бункера. Из него засыпанное сырье автоматически подается к топке в требуемом объеме и в назначенное оператором время. Основные узлы системы подачи топлива: ворошитель – периодически рыхлит опилки (предупреждая слеживаемость) и подает их к транспортеру; шнековый (встречается ленточный) транспортер для перемещения сырья в топку.

Защитные системы, режимы работы

Автоматика твердотопливного котла делает управляемыми процессы доставки топлива в газогенератор, подачи в рабочую топку пропорционального количеству сырья объема воздуха, подачи холодной воды, регулирования температуры теплоносителя. Для безопасной эксплуатации котлов важны реализуемые автоматикой функции предотвращения возгорания, обнаружения дыма, сигнализации о возникших проблемах. Отсутствие подобных систем – главный недостаток самодельных котлов.

Твердотопливные котлы с блоком управления работают в следующих режимах:

• Максимальный. При полной загрузке опилками и прогреве воздуха с теплоносителем до требуемой температуры, автоматически снижается интенсивность рабочего процесса котла для получения большей эффективности и экономности от использования загруженного сырья.
• Средний. Режим экономного отопления до снижения температуры (значение выставляется пользователем) помещения. При достижении минимальной величины интенсивная работа котла возобновляется.
• Пауза. Намеренная остановка котла и остывание устройства.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

При выборе котла на опилках и щепе кроме технических характеристик следует обращать внимание на страну и бренд производителя. Северные европейские страны научились выжимать из топлива самые высокие экономические показатели

Для этого они уже давно работают над совершенствованием автоматики именно для частных домов, а учитывая их стремление к комфорту и экологические требования следует обратить внимание на продукцию компаний Hargassner, Froling, ETA. Конечно, если бюджет позволяет.

Котлы российского производства, особенно, если разработчик известный на рынке европейский бренд, вполне могут быть конкурентоспособными. При существенно более низкой цене, они вполне способны обеспечить и надежность, и комфорт частного дома. Кроме того, неприхотливы в сырье и обслуживании, а автоматика даже в европейских твердотопливных котлах часто из КНР.

Специализированные

Это котлы, предназначенные преимущественно для использования сыпучих видов твердого топлива.

Пиролиз Мастер BIO-15

Один из лучших котлов на опилках для отопления частного дома. Работает также на щепе, торфе, лузге подсолнечника. С применением сменных горелок может жечь солому. Благодаря пятиходовому теплообменнику отличается высоким КПД – 91%, имеет бункер объемом 200 литров. Единственным недостатком являются немалые габариты.

Стоимость: 185 000-240 000 руб.

FACI FSS 115

Производится в России, но разработчик – Италия. Это автоматический промышленный котел для сжигания отходов деревообработки. Мощность регулируемая в пределах 25-115 кВт, КПД 92%. В качестве дополнительных опций оборудуется авторозжигом, самоочисткой горелки, ДУ. Емкость бункера 810 литров, подача топлива двумя шнеками. Может сжигать любую биомассу с фракцией, не превышающей 40 мм. Модель мощностью 115 кВт имеет огромный вес 1150 кг, что повышает требования к напольному покрытию и транспортировке.

Стоимость: 450 000-477 000 руб.

Универсальные модели

Котлы, использующие любое твердое топливо: все виды угля, торф, дрова, древесные отходы, лузга семечек, брикеты с разной эффективностью, но конструктивно предназначенные для длительного горения. Они гораздо дешевле специализированных, но и гораздо менее эффективны и практичны при работе с опилками.

Tis Pro DR

Отличный недорогой универсальный котел. В качестве теплообменника используется печная сталь толщиной 5 мм, что очень хороший показатель в плане надежности и долговечности. Также отличается огромной топкой, в зависимости от мощности, объем топочной камеры может составлять 80-116 л. Не использует наддув вентиляторов, энергонезависим. Выпускается в версиях мощностью 17, 22 и 27 кВт, КПД достигает 82%.

Владельцы часто отмечают, что крайне практичным является исполнение колосников: они раздельные, чугунные (надежные и легко сменяемые). Недостатков за практику эксплуатации не обнаружено.

Стоимость: 58 500-72 000 руб.

PEREKO KSP Duo

Высокотехнологичный польский универсальный тт котел высшей ценовой категории. Инновационная горелка позволяет качественно сжигать мелкофракционное топливо от эко горошка до овса максимально эффективно. Водонаполненная решетка в камере сгорания дает возможность жечь древесину и ее отходы.

Оснащен автоматикой под управлением контроллера ST-480, который помимо управления насосами ЦО и ГВС, вентилятором наддува, может также управлять работой смесительного клапана, учитывать сигналы комнатных и уличных датчиков температуры. Выпускается в вариациях мощностью: 12, 18, 26, 36, 52 кВт. Помимо цены из недостатков большие габариты, вес и небольшое допустимое рабочее давление – всего 1,5 бар.

Стоимость: 283 000-498 000 руб.

LIEPSNELĖ L20U

Универсальный литовский котел шахтного типа длительного горения мощностью 20 кВт. Топливом является уголь, прессованные брикеты из угля, торфа древесных отходов, опилки и прочее сырье. КПД достигает 91%, однако это лишь при отоплении углем низкой зольности, при использовании опилок и щепы КПД будет ниже. Теплообменник чугунный, в стальном корпусе. Котел известен своей надежностью, качеством используемых сплавов и сборкой. Даже при использовании опилок и щепы можно достигнуть длительности горения одной загрузки в 2-3 суток.

Единственными недостатками, как и в предыдущем случае являются низкое рабочее давление в 1,5 бар и большой вес.

Стоимость: 110 000-125 000 руб.

Автоматические котлы на угле и щепе

Устройство и принцип действия данных агрегатов мало чем отличается от пеллетных. Шнековый конвейер таким же образом осуществляет подачу угля в топку по команде блока управления, так же работает нагнетание воздуха и розжиг. Разница есть в конструкции самого шнека, для угля он сделан более массивным, соответственно, увеличена мощность электродвигателя. Кроме того, угольный твердотопливный котел с автоматической подачей топлива требует горючее определенного качества и влажности. Это связано с особенностями конструкции ретортной горелки, применяющейся в подобных теплогенераторах.

Отопительные агрегаты, сжигающие щепу, имеют в подающем устройстве одну дополнительную функцию – измельчение древесины. Ведь длина щепы может быть разной и шнек под нее предусмотреть невозможно. Чтобы сделать размеры щепок одинаковыми, в подающий патрубок между бункером и шнеком встраивается поворотный нож-измельчитель. И конвейер, и нож приводятся в движение от одного мощного электродвигателя. Такие изделия предлагают многие европейские производители, например, австрийский автоматический твердотопливный котел на щепе FROLING.

Немного об универсальных агрегатах. Их удобство в том, что в случае недостатка какого-нибудь вида сыпучего топлива можно в любой момент перейти на обычные дрова. Для этого конструкцией предусмотрена дополнительная камера сгорания для закладки деревянных поленьев. Конечно, КПД в этом случае значительно снижается (от 90 до 80%), поскольку отопитель функционирует в режиме простого твердотопливного котла. Следует отметить еще одно обстоятельство: каждый производитель автоматических котлов старается расширить ассортимент сжигаемого топлива, модернизируя систему подачи. Поэтому некоторые изделия помимо пеллет могут использовать угольную пыль, экогорошек и даже лузгу семечек. Пример тому – польские универсальные котлы DEFRO DUO UNI.

Стоимость котла на опилках

Схема работы твердотопливного котла.

Отопление опилками довольно выгодно. Необходимо уточнить, что сама конструкция обычно имеет приличную стоимость, но в процессе эксплуатации она себя оправдывает. Ведь обогревать квартиру можно будет любым мусором, котел длительного горения переработает все. Постоянно искать топливо не придется, оно расходуется весьма экономно. Такой котел может согревать пространство вокруг себя около недели в зависимости от того, сколько сырья будет в него заложено. Конечно, выгоднее всего будет не покупать его в магазине, а сделать своими руками.

Если говорить о том, как долго может работать печь длительного горения нельзя не упомянуть котел Попова. Он имеет очень высокий коэффициент полезного действия, так как способен из 100 г опилок выработать 1кВТ энергии в час. Это довольно приличное количество тепла. На практике такая цифра вызывает множество споров. Некоторые владельцы таких отопительных приборов убежденно заявляют, что они не способны вырабатывать более 500 Вт в час. Верно это утверждение или нет, но на рынке котел длительного горения стоит очень дорого.
Как сделать своими руками котел длительного горения?
Теперь уже никто не сомневается что самодельный котел, работающий на опилках, очень выгодно использовать в хозяйстве. Сделать его своими руками не так сложно как кажется. Хотя необходимо хорошо понимать принципы его работы. Сырье, которое попадает в печь, должно быть хорошо утрамбованным, оно закладывается в несколько слоев. Чем прочнее оно будет утрамбовано, тем лучше, тем самым повысится кпд устройства. Ведь даже обычная печь может показать хорошие результаты, если использовать тщательно высушенные дрова (но сушить их придется не менее 2-х лет). Это слишком трудоемкий процесс, поэтому никто так не делает.

Самый простой самодельный котел на опилках внешне может напоминать привычную всем печку буржуйку. Но такая печь будет способна проработать добрую половину дня только с одной заправки. Использовать подобную конструкцию можно не только для отопления, но и для копчения мяса или рыбы.

Перед началом работы нужно подготовить все материалы:

Схема котла длительного горения.

• резервуар для сырья;
• листы стали толщиной 2-3 мм;
• листы стали толщиной 4-5 мм;
• сварочный аппарат;
• болгарка;
• кирпич;
• цементный раствор;
• прямоугольные трубы с профилем 60х40 мм;
• круглые трубы с диаметром 40 и 50 мм.

Первым делом нужно изготовить из стальных листов 2 цилиндра. Диаметр одного цилиндра должен быть немного побольше, чем у второго. Меньший цилиндр необходимо будет вставить в тот, что побольше, и сверху приделать крышку. Крышку тоже можно сделать своими руками из той же стали. Снизу обязательно приваривается дно. Толщина дна и крышки должна быть вдвое больше, чем у стенок резервуара (примерно 5 мм).

Трубы нужно подбирать так, чтобы они идеально входили друг в друга: тогда собирать конструкцию будет легче. Прямоугольные трубы будут находиться в вертикальном положении, а все остальные должны в них входить. Поэтому в прямоугольных трубах нужно сделать отверстия соответствующего диаметра. К котлу должны подсоединяться 2 трубы. Одна для вывода горячей воды, а вторая для холодной обработки. Поэтому в стенках котла также делаются отверстия диаметром 5 мм.

Теперь можно начинать приваривать трубы. Это нужно делать очень аккуратно, чтобы не оставалось никаких щелей. Трубы для воды должны быть приваренными в самую последнюю очередь. Открытые торцы труб хорошенько завариваются небольшими кусками стали.

Самодельный котел на опилках не должен пропускать воду или дым. Поэтому его необходимо проверить на герметичность. Это легко сделать при помощи обыкновенной воды. Ее просто нужно залить в трубы. Если утечка будет обнаружена, то отверстия нужно будет заделать.

Теперь, когда вся конструкция полностью собрана, ее нужно будет вмонтировать в каркас печи. Этот каркас может выглядеть как обычная коробка. Чтобы ее собрать, потребуется кирпич и цементный раствор. Лучше всего собрать такой каркас заранее, а не в последний момент.

Устройство котла на постоянной основе

«Подземная» установка котла с теплоизоляцией

Если в вашем регионе с опилками нет проблем, а такой способ отопления является самым выгодным, можно установить данный котел более рационально и удобно.

На рисунке показана схема установки котла:

• Для его устройства вырыт котлован соответствующего размера.
• На дне котлована устроен фундамент.
• Стенки котлована необходимо укрепить от обсыпания.
• Котел устанавливается в котлован.
• Вокруг котла, внутри котлована, устраивается теплоизоляция.
• Крышка котла теплоизолируется отдельно, чтобы ее можно было снимать.
• Подключаются трубопроводы теплоносителя.
• Регистр также утепляется.
• Подсоединяется дымоход.
• Котел готов к работе.

Самодельный котел из бочки

Схема тепловой площади нагрева в котле.

Такая печь может обогревать небольшое здание, так как имеет небольшую площадь нагрева. При ее полной загрузке только 1/3 от всей площади будет занимать тепловая площадь. В данном случае много тепла будет уходить через дымовую трубу. Чтобы увеличить отдачу тепла, можно увеличить длину дымохода, но не всегда получается это сделать. Преимуществом такого котла является простота конструкции и то, что на ее конструирование понадобится немного времени.

Схема внешнего контура котла на опилках.

Чтобы котел на опилках можно было использовать для обогрева больших помещений, к нему надо подключать водяной контур. Один из вариантов увеличения КПД котла на опилках — устройство наружного контура. От предыдущей модели он отличается тем, что устраивается дополнительный контур, через который проходят пиролизные газы. Такой котел на опилках должен иметь более толстую крышку, не меньше 0,5 см, иначе ее поведет от большой температуры. Так можно значительно увеличить тепловую площадь котла, при этом не внося изменений в конструкцию дымохода.

Можно сделать контур внутри котла, таким образом также достигается увеличение ее тепловой площади. В данном варианте, как недостаток стоит отметить то, что уменьшается объем опилок, что можно загрузить в печь. Преимуществом является простота устройства, для этого в бочку большего размера надо вставить бочку меньшего размера и переделать дымоход.

Использование регистра

Котел с регистром — это котел который подключен к системе отопления.

Котел на опилках может иметь еще большую эффективность, для этого его необходимо подключить к системе отопления. Такая конструкция отличается от известной бубафони. В этом случае труба, которая проходит через крышку, играет роль поддувала, но она неподвижна.

Для изготовления такого котла на опилках потребуются:

• металлическая труба Ø40 см, толщина стенок не менее 10 мм;
• труба Ø76 мм для поддувала;
• лист металла толщиной 10 мм для крышки;
• труба Ø10 мм, используется для дымохода;
• сварочный аппарат;
• болгарка.

Сначала к трубе большего диаметра приваривают дно. В зависимости от ваших потребностей высота котла на опилках может быть разной, например, при высоте в 150 см и полной загрузке такая печь может работать до 35 ч. Затем вырезают крышку, проще ее делать не круглой, а в виде многоугольника.

Посредине крышки делают отверстие под меньшую трубу. Сделать круглое отверстие в металле такой толщины очень сложно.

Можно вырезать на станке шайбу необходимого размера, а затем вырезать в крышке отверстие и приварить шайбу. Она закроет все неровности, и вы получите идеально ровное отверстие.

В верхней части трубы сбоку делают отвод для дымовой трубы. Для его устройства надо взять трубу Ø100 мм.

Чтобы изготовить поддувало, сначала вырезают отрезок, равный высоте печки. Снизу к нему приваривают арматуру и таким образом длина поддувала увеличивается на 10-15 см, на это расстояние поддувало будет выше крышки котла.

При помощи болгарки вырезают отверстия, их размер приблизительно 100×5-7 мм, в зависимости от размера трубы надо сделать необходимое количество отверстий на 1/3 поддувала.

Система подачи топлива

Твердотопливные котлы длительного горения на щепе и опилках, работающие в автономном режиме, практически не требуют обслуживания.

Топливо подается посредством нескольких транспортеров:

1. Преемник — бункер имеет свободный доступ снаружи здания. В нем установлена шнековая передача, которая соединена с основным хранилищем. После того, как топливо загружено в бункер, включается транспортер, который подает топливо в механизированное хранилище.
2. Выделяют два типа хранилища, с разным способом подачи древесной щепы в котел. В первом случае в виде бункера выступает наклонное основание, которое образует конус, внизу его находится шнековая передача. Во втором используется ворошитель с подсоединенными к нему лопастями. В процессе вращения устройства, щепа попадает в шнек .
3. После хранилища щепа попадает в котел не сразу. Пиролизные отопительные водогрейные котлы, функционирующие на опилках и щепе, осуществляют подачу топлива частями. Каждая новая порция топлива попадает в топку с помощью специального барабана, который соединен со шнековой передачей, подающей щепу на горелку.

Система загрузки топлива из топливохранилища с помощью горизонтального рессорного перемешивателя с поднимающим шнековым транспортером для котлов HERZ firematic 20-301 и HERZ BioMatic 220-500