Шахтный котел длительного горения: устройство, принцип работы, чертежи

Изготовление шахтного пиролизного котла

Большим спросом сегодня пользуются модифицированные ПК, с высокими КПД, позволяющими сэкономить значительное количество топлива и функционирующие от одного заполнения более суток. Простота конструкции позволяет изготовить котел при наличии даже небольшого опыта сварочных работ.

Чертеж обыкновенного пиролизного котла

Основание для создания эффективного котла Холмова своими руками послужит надежная конструкторская документация: чертежи, спецификации и расчеты, которые сегодня можно найти в интернете.

Алгоритм создания котла своими руками.

1. Выполняют основную частью устройства и разделяют его на две камеры, устанавливая перегородки и задвижки, для воздухоподачи.
2. На металлический лист переносят схему деталей и вырезают их автогенном.
3. Сваривают боковые элементы усиленным швом.
4. Между бойлером и топкой в перегородке прорезают 2 отверстия — вверху и снизу около колосника.
5. Устанавливают детали топки и обваривают их.
6. Крепят задвижку у верхнего отверстия и закрепляют ее.
7. Выполняют колосники с нарезкой узких продольных щелей.
8. Размещают колосники на металлических уголках (чугунные) или приваривают (стальные).
9. Выполняют дверки топки и зольника.
10. Устанавливают и обваривают бойлер из труб 25 мм с водяной рубашкой.
11. Обустраивают камеру дожига дымогазовой смеси, приварив перегородку рядом с колосником.
12. Внизу выполняют отверстие, для установки воздушной трубы 50 мм с глухой заслонкой на выходном конце и множеством отверстий для создания равномерного воздушного потока.
13. Топочную камеры изолируют шамотом, а далее она доутепляется базальтовой ватой, что повышает теплоэффективность котлоагрегата.
14. Далее выполняют установку изготовленного оборудования, обвязку водяного и дымогазового трактов, монтаж отопления, после чего опрессовку системы.

Правила эксплуатации

При соблюдении правил поведения с твердотопливными приборами продолжительного действия отопительное оборудование будет служить долго и надёжно. Если в традиционных котлах, где предусматривается полноценное горение топлива с поступлением достаточного количества воздуха можно оставлять место для проникновения кислорода, но и приборах продолжительного горения такой необходимости не возникает. Здесь топка загружается настолько, насколько это возможно.

Количество выделяемой тепловой энергии зависит от правильности загрузки топлива в котёл. Выполняется это в такой последовательности:

Система функционирования твердотопливного котла

• Для начала нужно снять верхнюю крышку котла отопления.
• Теперь следует вынуть воздушный регулятор.
• Далее в котёл загружается максимальное количество топлива так, чтобы оно достигало уровня отводящей трубы.
• Чтобы топливо быстрее разгорелось и эффективнее горело, следует сверху полить небольшим количеством разжигающего состава. Это может быть солярка, техническое масло.
• Теперь можно обратно установить воздушный регулятор и максимально открыть заслонку.
• Далее при помощи бумаги разжигаем котёл, закрываем заслонку.

Нет ничего сложного в том, как самому сделать твердотопливный котел длительного горения. Для этого необходима схема, чертежи, подготовка материалов и инструментов. В зависимости от того, из чего будет изготовляться отопительное оборудование, подготавливаются инструменты. Если это будет стальной или чугунный котёл, не обойтись без сварки и болгарки.

Эффективность функционирования отопительного оборудования зависит от того, какая площадь теплового контакта. За это отвечает теплообменник. Сконструировать его своими руками довольно непросто. Как правило, теплообменники выполняются из стали или чугуна.

Условия эксплуатации твердотопливного котла

При составлении чертежа или схемы отопительного оборудования следует учитывать все комплектующие детали, их расположение, размеры. От правильности расчёта зависит работоспособность отопительной системы. В процессе составления схемы котлов на твердом топливе длительного горения следует также позаботиться о безопасности прибора. Малейшая ошибка при составлении чертежа или выполнении монтажных работ может обернуться тем, что повысится риск возникновения несчастного случая, а также значительно уменьшится срок службы оборудования.

Определение с параметрами проекта

Точного определения данному понятию нет. Соответствующее оборудование появилось, как ответ на требования потребителей повысить уровень комфорта в процессе эксплуатации, увеличить выработку тепла в расчете на единицу использованных энергетических ресурсов.

Основным недостатком классических котлов является необходимость регулярного добавления топлива в топку. Сложности создают также следующие факторы:

• высокая интенсивность горения;
• сложность оперативной регулировки и контроля этого процесса;
• неполное использование тепла, которое удаляется вместе с дымом через систему вентиляции.

Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров

Разные конструкции

Для решения отмеченных выше задач используют различные решения. Чтобы не закладывать часто новые порции топлива увеличивают размеры топки. Сделать процесс горения равномерным помогает размещение сверху прижимного устройства, дозированная подача воздуха.

Схема типичного котла этого класса

Создать чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками будет проще после подробного изучения стандартной конструкции:

• В начальном положении прижимное устройство (10) находится в верхнем положении.
• Через дверцу (6) в топку загружают крупную партию дров.
• После поджигания происходит регулируемый механическим приводом (16) процесс горения.
• Свежий воздух подается нагнетателем через телескопическую полую внутри штангу. Он распределяется равномерно через прижимной диск (10).
• Подача кислорода сверху обеспечивает постепенное сгорание топлива, слоями.
• Золу после завершения цикла удаляют через нижнюю дверцу (13).
• Для поднятия диска (10) в верхнее положение используют лебедку (2) с электроприводом.

Недостатком данной конструкции является невозможность произвольной закладки дров в топку. Существенное преимущество – повышенная до 24 часов и более длительность одного рабочего цикла.

В следующей конструкции топливо можно подкладывать по мере необходимости. Здесь использована технология пиролиза. Она характерна дозированной подачей кислорода и низкой интенсивностью горения. Тлеющие дрова выделяют горючий газ. Он сгорает в дополнительной камере.

Пиролизный котел

Эта установка полноценно использует топливо. В продуктах сгорания содержится минимальное количество сажи. Сложной является оптимальная регулировка рабочих процессов.

Газовые и дизельные агрегаты лишены упомянутых недостатков по причине простоты дозирования соответствующих видов топлива. Подобный результат можно получить, если использовать специальным образом спрессованные гранулы из отходов деревообработки, шелухи семечек, иного горючего сырья.

Пеллетный котел

В данном варианте гранулы (пеллеты) засыпают в бункер, откуда они подаются шнековым механизмом в топку. Понятно, что такая конструкция позволяет при необходимости быстро увеличивать и уменьшать подачу топлива. Гибкое изменение производительности котла пригодится для оптимизации работы при изменении внешней температуры, подключении дополнительных потребителей. С гранулами не слишком сложно работать при транспортировке, хранении.

Теплообменник для подогрева воды

Повышают эффективность котлов с помощью сложных структур выходных узлов. В таких конструкциях повышается температура теплоносителя. Аналогичные функции выполняют полые стенки корпуса.

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

Прежде чем искать соответствующую документацию, необходимо точнее определиться с конструкцией. Предпочтительной является первая схема твердотопливного котла длительного горения, своими руками ее будет создать проще.

Принципиальная схема котла

Для отопления сравнительно небольшого частного дома с общей площадью 150-250 м. кв. достаточно будет следующих размеров:

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

При высоте чуть более 1,5 метра и ширине около 40 см не сложно будет найти подходящее место для установки. Но надо учитывать необходимость создания технологических проходов для обслуживания. Понадобится свободное пространство сверху для монтажа лебедки и другого оборудования.

Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов

Для реализации частных проектов не обязательно соблюдению ГОСТов. Но чем подробнее получился чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, тем проще будет исключить ошибки на ранних стадиях.

При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор

Способы реализации длительного горения

Основная проблема, преследующая пользователей котлов на дровах, заключается в отсутствии длительного горения. Нам приходится регулярно подбрасывать в их топки все новые порции дров. И если днем с этим еще можно как-то смириться, то ночью проблема обостряется – если не уделить оборудованию должного внимания, то топливо потухнет. Уже через час после затухания температура в комнатах начнет падать.

Данную проблему можно решить довольно интересным способом – встроить в котел на дровах электрический нагреватель (ТЭН). Длительного горения мы здесь не получим, но ТЭН сможет поддерживать в контуре определенную температуру, обеспечивая пользователей теплом. Правда, такой подход чреват большим расходом электроэнергии – за месяц может «нагореть» до нескольких тысяч рублей, в зависимости от площади домовладения и мощности самого ТЭНа.

Твердотопливные котлы длительного горения, работающие на дровах и угле, полностью решают проблему с частой загрузкой горючего. Некоторые из них могут гореть до нескольких дней, обеспечивая потребителей теплом. Длительное горение реализуется несколькими способами:

• Увеличением объема камеры сгорания в несколько раз;
• Применением схемы пиролизного горения;
• Путем частичной автоматизации подачи топлива.

Давайте посмотрим, что нам даст применение тех или иных методик.

Как избежать проблем при строительстве и эксплуатации

Оборудование устанавливают только на бетонное основание. Стальной прокат не выдерживает вес и котел проседает. Это приводит к потере плотности соединений и повреждению труб.

Использовать самодельную дверь для топки и зольника не рекомендуют. Малейшие неровности снижают эффективность сжигания дров.

Кроме того, возможно выпадение углей через щели с последующим возгоранием. При самостоятельном изготовлении дверцы ее делают строго под отверстие, обеспечивают заслонками и теплоизоляцией между слоями.

Если котел с теплообменником используют в локальной отопительной сети, циркуляционный насос устанавливают на обратку. Так устройство работает в щадящем режиме на протяжении 6 или более лет. Для решения проблемы низкотемпературной коррозии на байпасе (перемычке) устанавливают трехходовой термостатический клапан и настраивают на 55 градусов.

Стойкий запах креозота и задымление в котельной говорят о низком качестве топлива. Дешевые деревянные шпалы не подходят для обогрева и образуют зольно-угольные остатки на стенках менее, чем за сутки горения. Чтобы исключить теплопотери через дымоход, последний оборудуют заслонкой. Она предотвращает выход нагретого воздуха, снижает скорость сжигания топлива.

Двухконтурные или с водяным контуром для дома

Твердотопливные котлы длительного горения могут снабжаться одним или двумя теплообменниками для подготовки теплоносителя в систему отопления и ГВС. Принципиальных различий от конструкции обычных твердотопливных китолов при этом нет. Контуры могут объединяться в одном битермическом теплообменнике или располагаться по отдельности друг от друга.

Вид и конфигурация теплообменника подбирается производителем исходя из габаритов и формы топочной так, чтобы максимально использовать тепловую энергию по назначению.

Котлы длительного горения работают на меньшем объеме воздуха и с более низкой температурой исходящих продуктов горения. Теплообменники делаются с как можно большей площадью теплообмена.

Преимущество котлов длительного горения – это возможность контролировать и регулировать тепловую мощность горения, только лишь регулируя подачу воздуха, без оглядки на количество загруженного топлива.

Если в обычных котлах приходится ограничивать порции дров или угля и чаще делать закладки, чтобы снизить температуру теплоносителя, то в котлах длительного горения достаточно ограничить поступление воздуха так, чтобы дрова только тлели.

Лучшие шахтные котлы

ШК пиролизного типа сегодня востребованы у населения, проживающего в одноэтажных и двухэтажных домах, поскольку они доказали свою эффективность и продемонстрировали простоту эксплуатации.

Рынок довольно быстро отреагировал на запросы покупателей и наполнился большим разнообразием агрегатов отечественных и зарубежных производителей.

В рейтингах покупок в сети 2019 году наибольшим спросом пользуются агрегаты со сроками эксплуатации более 20 лет и инновационными поверхностями нагрева.

Основные характеристики шахтных котлов.

Показатели	Пиролиз 43 Кп-10	Heiztechnik ( 12 кВт	Wirbel ECO CK Plus 25
Цена	67100 руб.	215760 руб.	277845 руб.
Модель	66694	90128	80023
Производитель	Пиролиз 43	Heiztechnik	Wirbel
Краткое описание	Продолжительность работы на 1 закладке до 10 час. КПД 85% до 90%. Энергоемкость, Низкое потребление топлива Автоматическое поддержание температуры отопления.	Мощность 12 кВт, новинка ЕС, инновационная техника. Экологический чистая установка отопления с усовершенствованной горелкой с автоподжогом и системой самоочистки . КПД — 91 %, температура нагрева – 85 С.	Универсальный агрегат для жидкого и твердого топлива. Диапазон нагреваемой среды – 40/90 С, КПД на твердом топливе – 85 %, на жидком – 90 %
Мощность кВт:	10	12	25
Вес, кг	210	350	271
Габариты (ВхШхГ), мм	1070х500х800	1370х1150х550	1260x915x1070
Диаметр дымохода, мм	160	150	160
Страна производитель	Россия	Польша	Германия

Таким образом, подведя черту, можно утверждать, что котлы шахтного типа – эффективные устройства с низким удельным расходом топлива. Такие агрегаты сегодня применяется для индивидуального отопления жилых и общественных, существенно снижая расходы владельцев на обогрев.

Котлом длительного горения называют котлоагрегат, способный поддерживать горение топлива и теплообразование в течение более длительного периода: сутки и более. Большинство моделей рассчитаны именно на 24-30 часов активности. Однако существуют твердотопливные котлы длительного горения, предполагающие загрузку раз в неделю, что существенно упрощает процесс топки.

Чтобы достичь такой продолжительности теплообразования на одной закладке, важно выбрать не только соответствующую модель, но и вид топлива, его характеристики и размер фракций. Читайте в статье

Читайте в статье

Котёл Холмова

Эта модификация печи отличается тем, что она оборудована двумя камерами — для установки теплообменника и отдельно для сжигания топлива. Эти устройства с нижним горением и высотой топки на всю высоту, что стало названием для них. Принцип действия зависит от конструкции.

Самыми популярными сегодня являются две конструкции:

• пиролизные котлы Холмова (ПК);
• обычного горения.

Топливо сгорает внизу закрытого топочного пространства. Вторая шахта меньшего размера, служит для дожига уходящих газов и охлаждения их в бойлере подогрева воды на отопление.

Энергонезависимые устройства контролируют температуру термостатом RT3, установленного на фронте конструкции. Для полноты горения топлива Подача воздуха в него, регулируется дверкой поддува расположенной на основной двери зольника.

Котел Холмова. Вид сверху и сбоку

Специальный ограничивающий затвор установлен для того, чтобы обеспечить минимальный воздухопроход. В верхней тыловой части агрегата находится патрубок для присоединения дымовой трубы, обеспечивающей естественную тягу.

Котел оборудован клапаном-отсекателем и компенсаторами на наружной части и внутри корпуса, предназначенных для предотвращения от разрыва сварных швов во время аварийного перегрева.

Конструкция котла Холмова

Различия по мощности

Котлы Холмова различаются по тому, какую мощность могут выдать. Таких разновидностей существует три: на десять, двенадцать и двадцать пять киловатт. К примеру, прибор на двенадцать киловатт весит около двухсот пятидесяти пяти килограмм. При этом его высота составляет сто двадцать четыре сантиметра, ширина сорок восемь с половиной, а длина шестьдесят шесть сантиметров. Однако котёл на десять киловатт не сильно отличается от своего более мощного товарища внешне, однако устройство внутри него совсем другое.

Дверца сверху котла двойная, между ними находится теплоизолятор, из-за чего они не нагреваются выше восьмидесяти градусов по Цельсию. Края дверцы обклеены асбестовым шнуром, а покрашены краской с устойчивостью к теплу. Внизу же дверца не так хорошо защищена, но её температура редко превышает девяносто градусов благодаря тому, что её постоянно обдувает ветер.

Энергозависимые и энергонезависимые

Котлы Холмова также различаются на энергозависимые и энергонезависимые. Как понятно из названия, энергозависимые зависят от электричества. Они оснащаются дымососом и вентилятором для лучшего отвода дыма, а также позволяют непосредственно контролировать процесс горения. Но чаще всего покупатели выбирают энергонезависимые, контроль за горением в котором осуществляется при помощи старых-добрых терморегуляторов.

Поддувало в приборе используется для поддержания горения топлива внутри. Конечно, можно будет его закрыть, но конструкцией всё равно будет предусмотрен зазор для минимального поступления кислорода к котлу.

Сзади котла находится патрубок, к которому подсоединяется труба для отведения дыма. Именно благодаря этому и создаётся естественная тяга кислорода: воздух идёт через поддувало и выходит через трубу, при этом попадая в котёл. Именно благодаря этому огонь может достигать высоких температур.

Безопасность в конструкции

Для безопасности в конструкции котла Холмова также предусмотрены компенсаторы расширения. Дело в том, что из-за сильного жара прибор может начать набухать, и вскоре сварные швы разойдутся. Благодаря компенсаторам шанс этого значительно сокращается. Они имеются практически во всём приборе кроме непосредственно котла, ведь его размеры помогают ему удерживать свою форму без риска.

Контролируемое горение

Немаловажным условием организации процесса горения и отбора тепла является обустройство поступления воздуха. Оно возможно тремя способами:

• посредством регулирования угла наклона заслонки на поддувальной дверце
• принудительным наддувом;
• посредством установки дымососа на дымовой патрубок котла.

Механическое регулирование тяги

В первом случае заслонка приоткрывается как вручную, так и механически. Принцип действия таков, что в зависимости от температуры теплоносителя приоткрывается или закрывается заслонка подачи воздуха. Регулятор, находящийся в специальной погружной гильзе, крепится в определенное место корпуса так, чтобы осуществлялся контакт с теплоносителем. Термочувствительный элемент реагирует на температуру воды и, изменяясь в объеме, воздействует на шток. К штоку и рычагу заслонки присоединена цепочка. Ослабляя и натягивая цепочку, рычаг меняет угол наклона заслонки и, соответственно, количество поступающего воздуха.

Принудительный наддув

Принудительная подача воздуха нужна:

• в период розжига;
• в случае некачественного топлива;
• при использовании сырья с низким содержанием летучих веществ (угли, кокс);
• в случае ускоренного запуска котла для быстрого прогрева помещений.

Вентилятор позволяет исключить влияние плохой тяги и колебаний погоды. Регулировка осуществляется специальной автоматикой. Управляемое сжигание топлива дает возможность экономить его количество, получая при этом более высокую теплоотдачу.

Использование дымососа

Дымосос также является вентилятором, но защищенным от высоких температур и летучих включений. Дымосос, в отличие от вентилятора, создает не повышенное давление, а разрежение топки, величиной 20–25 Па.

Так же как и вентилятор наддува, дымосос позволяет управлять процессом горения. Кроме того, он исключает возможность задымления помещения при дозагрузке топлива в процессе работы котла. Использование дымососа устраняет проблемы горения, связанные с дымоходами. Поскольку разрежение создается во всем газовоздушном тракте, то именно дымосос ограждает от излишнего дыма при открытой дверце камеры сгорания. А также от протечек токсичного угарного газа, который, как известно, не имеет ни цвета, ни запаха.

Принцип работы котла шахтного типа. Особенности конструкции

Среди отопительных котлов длительного горения агрегаты шахтного типа выделяются неприхотливостью к качеству топлива

Условие немаловажное, учитывая тот факт, что другие нагревательные приборы на твердом топливе капризнее в плане выбора топлива. Технологически допускается использование для топки котла поленья, влажность которых превышает 40-45%

Шахтный твердотопливный котел способен не только переварить сырые дрова, но и выдавать необходимое тепло в течение продолжительного времени. Между очередными загрузками топлива, как правило, проходит 12 часов и более. Есть модели, где эти показатели еще выше.

Свое название агрегат получил благодаря особенностям конструкции. Камера сгорания или топка в этом приборе имеет вид шахты.  В агрегатах этого типа имеется две шахты: топливная и камера теплообмена. В топливной камере топливо располагается не в горизонтальном положении, а загружается, как в колодец, слой за слоем. Горение в таких аппаратах осуществляется снизу вверх, поэтому эти приборы еще называют агрегатами с  нижним горением. Рассмотрим, как это выглядит на практике:

• перед самой закладкой на колосниках создается очаг;
• основная закладка укладывается уже на горящее топливо, послойно, сверху.
• постоянный поток воздушной массы не дает верхним слоям топлива разгореться;
• под собственным весом, дрова опускаются вниз, занимая место прогоревших поленьев;
• дрова, расположенные в верхней части успевают за время работы котла подсохнуть;
• в самом низу топливный шахты, при отсутствии кислорода происходит пиролиз, процесс образования древесного (пиролизного) газа.

Вторая — топочная камера или шахта теплообмена, представляет собой зону, где протекает основной процесс горения. В устье второй топки поступает пиролизный газ, который и является основным источником тепловой энергии.

Топочная шахта может иметь различное исполнение. Одни модели нагревательных приборов имеют шахту теплообмена с плоским теплообменником. Нередко в конструкции отопительного агрегата имеется водогрейный теплообменник или жаротрубное теплообменное устройство, установленные непосредственно в топочной шахте. Такой тип и расположение теплообменников является максимально эффективным. Для того, что бы получить реальное представляете о том, как устроен шахтный котел, достаточно посмотреть на рисунок —  разрез устройства.

В камеру сгорания для повышения интенсивности горения подается горячий вторичный воздух. Стенки устья камеры сгорания обкладываются шамотным кирпичом, благодаря которому достигается максимально высокая температура в топке. Шамотный кирпич не только способствует лучшему дожигу пиролизного газа, но и продлевает эксплуатационные характеристики котельного оборудования.

Выше уже было подмечено, что данный вид обогревательного котельного оборудования прекрасно справляется с топливом низкого качества. За счет принципа работы отопительной техники этого вида, дрова успевают достичь необходимых параметров влажности. Характерный для агрегатов классического типа конденсат, выделяемый в больших количествах влажными дровами, для шахтных приборов не помеха. За счет высокой производительности КПД таких агрегатов составляет 75-80%.