Как не прекращает работу дровяной котел долгого горения, и можно ли его сделать собственными руками?
Мульча – это продукт переработки неподходящей для делового применения древесины, другими словами:
- веток;
- кривых стволов;
- разных больших отходов.
Щепа обладает той же удельной теплотворной способностью, что и исходная древесина, однако ее режим горения кардинально отличается от режима горения прочих видов твёрдого топлива.
Благодаря собственным форме и габаритам щепа, попадая в классическую камеру сгорания радиатора, рассчитанного на сжигание дров или угля, быстро горит, выделяя некоторое количество тепла, после этого также быстро тухнет и стынет.
Благодаря этому угольные и дровяные устройства для обогрева помещения не могут хорошо работать на щепе без серьезной переделки.Более детальную информацию о топливной щепе вы сможете найти в данной публикации (Топливная щепа).
Не обращая внимания на то, что классические тт котлы плохо подойдут для работы на щепе, в точках продажи можно выбрать устройства для обогрева помещения, предназначающиеся для данного вида топлива. Часть из них также будет работать на любых иных видах твёрдого топлива, только бы оно подходило по фракции.
Более детальную информацию о типах радиаторов и отличиях между ними вы сможете найти здесь.
Как сжигать отходы древесины очень эффективно?
Самый большой эффект от сгорания данного вида топлива можно достичь при воплощении следующих условий:
- воздушный приток в необходимом количестве;
- постоянное поступление новой щепы;
- высокая температура внутренних стенок котла.
Из-за этих свойств камера сгорания для сжигания щепы кардинально отличается от камеры сгорания, предназначенной для отапливания дровами, углем или опилками.
Камера сгорания под дрова или уголь ощутимо больше, ведь нужно весь объем горючего загрузить сразу. Камера сгорания под щепки выделяется тем, что максимально эффективное сгорание происходит лишь при подаче воздуха сверху, ведь даже неплотный слой сильно уменьшает его движение.
Если камера сгорания очень велика, то стены не прогреваются до необходимой температуры и не могут наращивать результативность горения.
При сжигании щепы в камере сгорания котла, изначально который предназначен для работы на дровах или угле при наполнении, обеспечивающем максимально эффективное сгорание, становится больше отдаваемая тепловым прибором мощность. Благодаря этому возможен перегрев котла, если кол-во получаемой энергии тепла превосходит возможности батарей теплоснабжения и в котле не поставлен температурный датчик.
При срабатывании автоматики заканчивается топливоподача, а в большинстве случаев так же и воздуха, благодаря чему щепа горит менее хорошо и падает КПД радиатора, что приводит к уменьшению количества выделяемой энергии тепла. Однако такое же изменение КПД происходит и при регулировке мощности котлов, работающих на иных видах твёрдого топлива.
Виды бытовых и промышленных котлов, способных работать на щепе
Различают два вида котлов, способных работать на щепе и деревянных отходах.
Для работы на этом виде топлива очень часто применяют такие варианты котлов и печей:
- автоматизированные;
- верхнего горения;
- газогенераторные (шахтные).
Автоматизированные
В автоматизированных отопительных приборах горючее поступает в топку (камеру сгорания) по шнековому транспортеру, работой которого управляет контроллер, отслеживающий температуру в топке и другие основные параметры.
Благодаря постоянному поступлению топлива кол-во щепы поддерживается на уровне, необходимом для очень эффективного сгорания, однако большинство радиаторов данного типа поддерживают и экономные рабочие режимы. В этих режимах топлива поступает меньше, из-за чего уменьшается и кол-во энергии тепла, выделяемой котлом или печью.
Верхнего горения
Устройства для обогрева помещения верхнего горения лучше подойдут для работы на опилках, но их можно топить и щепой.
Их КПД немного ниже, чем у котлов и печей с классической камерой сгорания и автоподачей топлива.
Это потому, что горение происходит на маленьком участке топлива толщиной 1–3 см, а еще расстоянием от места горения до верха радиатора – чем выше, тем меньше КПД.
Основой подобного явления становится зависимость между данным расстоянием и площадью водяной или воздушной рубашки, передающей тепло в систему обогрева.
Газогенераторные
В газогенераторных отопительных приборах щепа не горит, а тлеет при высокой (пару сотен градусов) температуре, благодаря чему древесина распадается на газогенераторные газы и минимальное количество золы. Более детально данные процессы описаны здесь.
Потом газогенераторный газ поступает в камеру дожига, где и горит, смешиваясь с поступающим воздухом. Боковая стенка камеры дожига вместе с тем считается и боковой стенкой газогенераторной камеры.
Кол-во генерируемой энергии тепла регулируют меняя кол-во воздуха, который поступает в камеру дожига. При долгом снижении количества воздуха падает температура в газогенераторной камере, благодаря чему замедляется или заканчивается процесс пиролиза.
Способы топливоподачи
В котлах и печах, работающих на щепе, применяют ручную и автоподачу топлива.
Подойдет для газогенераторных котлов на твердом топливе и радиаторов, в которых реализован принцип верхнего горения.
В газогенераторных (шахтных) котлах и печах щепу засыпают в глубокую шахту, часть снизу которой исполняет и функцию газогенераторной камеры. Сгоревшие останки топлива (зола) падают в зольник, разместившийся под газогенераторной камерой, а остальная щепа опускается под собственным весом и заполняет пространство которое освободилось.
В радиаторах верхнего горения щепу засыпают сверху, откинув крышку находящуюся сверху с регулируемым горение блином. Причем чем плотней утрамбовано горючее, тем длительнее проработает подобный котел или печь, а еще тем более выделит энергии тепла.
По мере сгорания лицевого слоя топлива выверяющий горение блин, лежащий собственными ребрами на щепе, опускается все ниже, пока не достигнет дна, после этого процесс горения полностью закончится.
Автоматическая
Очень часто для автоподачи топлива применяют шнековое устройство, состоящее из:
- шнека, похожего на используемый в устаревших мясорубках;
- желоба, объединяющего топливный бункер и устройство для обогрева помещения;
- топливного бункера с системой ворошения/встряски топлива.
Шнек через редуктор с высоким коэффициентом передачи подключен к электрическому мотору, за счёт чего его частота вращения составляет 10–60 оборотов в минуту.
Чем больше диаметр шнека и его шаг, тем более крупную щепу он может подавать в устройство для обогрева помещения. При этом очень маленький размер топлива совсем не зависит от размера шнека.
Бункеры оборудуют самыми разными механизмами, которые ворошат и встряхивают щепу, мешая ее слеживанию. Ведь если горючее слежится, то перестанет поступать в механизм подачи со шнеком и устройство для обогрева помещения прекратит генерировать энергию тепла.
Данные способы топливоподачи применяют как в бытовых, так и в промышленных котлах. Ведь только одна разница между этими устройствами для обогрева помещения в объеме топки и количестве производимой энергии тепла.
В виде исключения могут быть котлы верхнего горения, потому что в них нельзя получить достаточное для промышленного использования кол-во энергии тепла.
Все данные способы топливоподачи не подойдут для печей сделанных из кирпича из-за свойств их конструкции. Очень эффективно печи обогревают дом, когда горючее горит за 1–3 часа, нагревая тело печи и грубу (отопительный щиток).
На чем еще как правило будут работать такие устройства для обогрева помещения?
Автоматизированные котлы, предназначающиеся для работы на щепе, могут также работать на:
Во время работы на опилках и лузге КПД и самая большая котельная мощность уменьшаются из-за свойств горения таких видов твёрдого топлива. Во время работы на стружке КПД и самая большая мощность зависят от размера стружки и породы дерева.
Во время работы на угле или пеллетах котел выдаёт более большую мощность, чем на щепе.
Ведь уголь обладает больше теплотворной способностью, а у прессованных топливных гранул намного больше удельная плотность, за счёт чего это при том же объеме масса древесины оказывается чуть больше.
Как устроена котельная установка?
Не зависимо от варианта носителя тепла — воздух или вода -, котельная установка для работы на щепе устроена одинаково.
Ее база – водонагревательный или воздухогрейный котел с подключенным к нему шнековым транспортером и маленьким бункером, в который помещается запас топлива на 10–40 рабочих часов.
Недалеко от теплогенерирующей установкой устраивают хранилище топлива с достаточным на всю зиму запасом щепы, причем между кладовкой и бункером обязаны быть 1–2 стенки из материала который не горит.
В экономном варианте теплогенерирующей установкой бункер загружают ручным способом, таская и засыпая в него щепу ведрами или мешками.
В намного дорогом — бункер и хранилище объединяют пневматическим или ленточным транспортером, который если для этого есть необходимость наполняет бункер топливом.
В котельной установке в первую очередь устанавливают детекторы возгорания и загорания, а еще иные элементы противопожарной системы.
При выявлении дыма система блокирует подачу воздуха в котел и выключает мотор шнекового привода. Если же кроме дыма датчики выявили увеличение температуры, то противопожарная система в первую очередь выключает подачу электрической энергии в теплогенерирующую установку, потом подает воду, разбрызгивая ее при помощи специализированных насадок.
Как можно создать аппарат собственными руками?
Первым делом нужно определить, какой собственно устройство для обогрева помещения необходим и что он будет обогревать. Ведь кроме котлов верхнего горения, которые выделяются низким КПД и достаточно капризны к влаге топлива, другие устройства для обогрева помещения сжигают щепу одинаково.
Благодаря этому на их базе можно осуществить как воздушный или водяной котел, так и теплообменный щиток, свойственный кирпичным печам. Благодаря этому мы приведем пример изготовления подобного радиатора на советского твердотопливного водяного котла.
Переделку Начать надо с поиска шнекового транспортера, который можно снять с какой-то техники или сделать своими руками.
При этом нужно, чтобы внешний диаметр шнека был меньше внутреннего трубного диаметра на 5 мм, это убережет механизм от заклинивания во время длительной работы.
Более того, понадобятся мотор который работает от электричества и редуктор, которые обеспечивают вращение шнека со скоростью 10 оборотов в минуту.
В наружной части котла прорезают отверстие, диаметр которого в 2–3 раза больше трубного диаметра шнекового механизма, причем центр отверстия обязан быть выше колосниковой решётки на 20–40 см (чем выше, тем меньше будет разогреваться вал). При этом верх отверстия обязан быть хотя бы на 5 см ниже части которая находится снизу дымоотвода.
Потом прорезают отверстие во внутренней стенке котла и вваривают в него трубу шнекового механизма таким образом, чтобы со стороны камеры сгорания труба была заподлицо со стенкой. После чего возрождают наружную стенку и выверяют непроницаемость котла.
Если все хорошо, то к шнековому механизму присоединяют бункер и устанавливают любой механизм ворошения содержимого. Бункер подпирают ножками, чтобы не появилось перекашивания шнека.
В котел врезают термопреобразователи воды и отходящего дыма, потом на базе любого микроконтроллера собирают управляющий блок. С данной работой управится даже начинающий радиолюбитель, поверхностно знакомый с микроконтроллерами.
Когда устройство для обогрева помещения полностью собран, его наполняют водой и запускают в ручном режиме, чтобы составить таблицу температуры воды и дыма на самых разных режимах работы, включая маленькой перегрев. На базе этой таблицы радиолюбитель будет составлять ПО для микроконтроллера.
Мощность котла такого типа во время работы на щепе окажется на 15–40% ниже, чем во время использования дров или угля. Связано это со спецификами сгорания щепы, благодаря этому для переделки лучше всего применять котел увеличенной мощности.
Благодаря низкой цены и возможности использования в автоматизированных отопительных приборах, топливная щепа считается одним из самых эффективных и рентабельных видов твёрдого топлива. Сейчас вы знаете:
- в каких условиях щепа горит очень эффективно;
- как не прекращает работу автоподача топлива;
- какие устройства для обогрева помещения подойдут для работы на щепе;
- как можно переделывать котел прямого сжигания, чтобы он смог работать на щепе.
Дровяные котлы 15-1000 кВт
Промышленные дровяные котлы и опилках серии BIO VULKAN PRO 100-1000 кВт
Котлы делаются по ГОСТ-30735-2001. Рабочее давление в рубашке котла — 6 атм. Температура подачи телпоносителя до 115 гр.ц. Работа на любой биомассе с фракцией до 40мм и влажность до 50%.
Доп. опции: Автоматическая пневмоочистка теплообменного аппарата, автоматическое золоудаление, дымомос, мультциклон, бункер увеличенного запаса.
Дровяные котлы для дома
Идея применять в качестве топлива отходы и обрезки строевой и промышленной древесины давно воплощена во многих конструкциях котлов на гранулированном топливе. Но топливные гранулы обходятся в изготовлении не дешево, не меньше 7-8 долл. за тонну, благодаря этому на данное время более важными становятся дровяные котлы и опилках. В данном случае затраты на горючее уменьшаются приблизительно на 40-50%.
Как устроен котлоагрегат для сжигания щепы
Значительная часть узлов и деталей дровяного котла унифицирована с пеллетными и дровяными агрегатами. Все таки, в устройстве котлов, работающих на щепном топливе, имеются собственные специфики:
- Камера сгорания или топка делается из листовой легированной стали, которая обладает очень высокой стойкостью к появлению окалины и действию паров воды;
- Размеры жаровой части камеры сгорания увеличены практически в два раза против топок на твёрдом или газожидкостном топливе;
- Котлы отопления, которые работают на чистой щепе, оснащаются надувочным вентилятором и специализированной системой топливоподачи в территорию горения;
- В агрегатах для котельной товарного производства в первую очередь ставится регенерационный теплообменный аппарат воздушного подогрева дымовыми газами.
К примеру, германские и шведские дровяные котлы, не считая наддува, оснащаются датчиками оценки влаги топлива, встроенной в систему розжига, и даже устройством автоматической чистки колосниковой чашки от накопившейся золы. Благодаря хорошей подаче котел способен работать в режиме автомат месяцами.
Способы устройства агрегатов для котельной на щепе
Котел промышленного изготовления после того как произошла установка и введения в эксплуатирование попросит первоначальных настроек и регулировок подачи щепы собственными руками или при помощи профессионалов, и дальше, если не меняется состав и влажность щепы, аппарат способен работать на протяжении двух-трех месяцев почти что в независимом режиме.
Камеры сгорания дровяных котлов в большинстве случаев делают в нескольких типах:
- Камеры горения газогенераторного типа;
- Топочные камеры прямого сжигания щепы в воздушном потоке;
- Конструкции для смешанного горения, в которых щепа может сжигаться параллельно с сложно воспламеняемыми видами топлива.
По оценкам профессионалов, через 10-15 лет парк дровяных котлов для дома становится больше на 70%, и половину из них будут составлять агрегаты с многотопливными камерами горения и независимой топливоподачей.
Рабочий принцип ключевого узла котла
Важным элементом котла считается его камера сгорания и система теплообменных аппаратов.
Для газогенераторных типов устройство топки рассчитано на сжигание щепы самого плохого качества, благодаря этому значительная часть топлива подается шнеками в нижнюю часть камеры сгорания, где рубленая древесина сначала подсушивается, после этого подвергается пиролизу, или процессу гниения с выделением немалого количества горючих газов, паров смолы, дегтя и воды.
Меньшая часть щепы подается на колосники, где, собственно, и горит в потоке газогенераторных газов. Данная схема дает возможность очень эффективно сжигать даже очень переувлажненную щепу.
Применение подсветки газогенераторными газами дает возможность добиться больших температур по фронту горения, сокращается количество токсичных веществ.
Новые вариации котлов оборудуются 2-мя бункерами для разных видов топлива. Один из контейнеров заполняется сухой рубленой древесиной, иные могут применяться под сырую стружку, обрезки веток и даже отходы гидролизного производства. В данном случае стоимость одной гигакаллории тепла станет меньше на 40-50%.
Тип второй топочной камеры котла известен давно, и раньше применялся для отапливания английских каминов угольной пылью и крупкой. Устройство камеры отвечает традиционному печному топочному своду с колосниками. Преимуществом такой камеры считается конструкционная простота.
Система топливоподачи в камеру
независимо от характеристик конструкции топки, все котлоагрегаты на щепе оснащаются бункером промежуточного хранения рубленой древесины и устройством топливоподачи в котел.
Так как щепа, особенно с очень высоким содержанием влаги, способна слеживаться и уплотняться, в топливном бункере в большинстве случаев устанавливают пневматические или механичные разрыхлители.
Подача щепы в топку может выполняться тремя способами:
- При помощи аэролифта или потока воздуха;
- Шнековыми винтами;
- Осыпанием щепы под своей тяжестью.
Первые два способа используются в основном для газогенераторных камер горения и камер сгорания на смешанном топливе. Данное устройство дает возможность точно дозировать подачу топливной щепы в камеру, обеспечивая эффективное горение при любой температуре и воздушной влажности. Шнековая подача не зависит от состояния топлива, влаги щепы, степени ее лежалости. К минусам относят зависимость шнекового привода котла от наличия электрического питания.
Незамысловатые схемы топливоподачи могут иметь воздушный лифт, при котором часть потока воздуха применяется для захвата и заброса стружки на колосники. Труба для подвода топлива устанавливается сверху топки котла, закинутая воздухом щепа падает на раскаленные угли под своей тяжестью.
Наиболее обыкновенный способ топливоподачи применяет осыпание части стружки под своей тяжестью. В данном случае топливный подвод делается в боковой стене камеры в близи к колосникам. По мере прогорания нижних слоев топлива свод стружки проседает и обрушивается на колосники. Приблизительно раз в две-три недели зольник и решётку требуется чистить от собравшейся золы собственными руками.
Как выполнить дровяной котел собственными руками
Несмотря внешнюю простоту, схема топливоподачи самоосыпанием позволяет выстроить собственными руками собственную версию дровяного котла. Для корпуса котлоагрегата можно применять отрезок трубы водопровода большого давления, диаметром 30-40 см. Снизу устанавливают колосники от обыкновенной угольной печки или сваренные из арматурного прутка.
В боковой стенке на высоте 20-25 см режут окно размером 100-120 мм, к которому с наружной стороны приваривают колено с подающим коническим бункером стружки. Чтобы выполнить процесс осыпания более управляемым, в бункер вмонтируют маломощный электрический двигатель с приваренным к валу отрезком арматуры. Во время вращения вала стержень подбивает стружку к входному отверстию и повышает кол-во осыпавшейся щепы на колосниках. Для правильной работы самодельного котла понадобится выполнить вытяжную трубу, высотой как минимум несколько метров.
Заключение
Дровяные котлы применяют, в первую очередь, из-за меньшей цене топлива. Такой котлоагрегат можно ставить, если есть неистощимый ресурс для пополнения запасов щепы, или агрегат для отопления предполагается установить в помещении, где отсутствует газ, а применение угля нереально по экологическим соображениям. В остальных случаях переход на применение отходов лесопильного производства в качестве топлива особенной выгоды не даёт.
