Автоматизированные котлы на опилках и щепе
Оборудование работающее на твердом топливе для отапливания уже давно представляет большую конкуренцию очень распространенным в использовании газовым водогреям. За прошедшее время резко возросла автоматизация данных устройств, а еще их КПД. Применение новых новых технологий, а еще использование видов топлива, которые раньше не применялись, дало возможность выполнить оборудование такого рода более выгодным и успешным. [toc]
Очень очень популярны домашние отопительные дровяные котлы и опилках, это можно объяснить доступностью сырья и полной автоматизации процесса работы.
Рабочий принцип
Необходимо рассмотреть рабочие принципы котлов на опилках и щепе, чтобы понимать благодаря чему получается добиться большой эффективности данного оборудования.
Схема котла работающего на опилках и щепе
База котла такого типа состоит в топке и теплообменнике размещенным в ней. Щепа и опилки сгорают в камере сгорания на специализированной решётке, благодаря чему весь пепел и зола остаются в специализированном контейнере, он называется зольник. Иногда этот зольник нужно очищать. В среднем чистить зольник необходимо примерно 2-3 раза за месяц.
Потому как щепка и опилки это отходы деревообрабатывающее промышленности и большого пламени не делают, теплообменный аппарат в подобных котлах нагревается горячими газами, которые проходят сквозь него.
С целью оснащения лучшего нагрева делается теплообменный аппарат в виде параллельно скреплённых трубок или спирали, из материала не предрасположенного коррозии и действию большой температуры, а еще владеет замечательной проводимостью тепла. Пары, отдав собственное тепло, выводятся уде в охлажденном состоянии через дымоотвод.
Для того чтобы добиться более большой коэффициэнт полезного действия используются котлы на твердом топливе с пиролизным сжиганием отопления на щепе и опилках, которые греются не только за счёт тепла от сжигания топлива, но и за счёт газогенераторного газа который выделяется при сжигании древесины. Для сжигания этого газа камера сгорания котла состоит из 2-ух отдельных камер. В первой горит само горючее, а уже во второй камере горит газ, который поступает из первой камеры.
Как и прочие отопительные агрегаты, котлы на опилках и щепе производятся одноконтурными, которые предоставляют только теплоснабжение помещения и с двумя контурами, которые могут подавать горячую воду. Подобные котлы прекрасно подойдут для установки в приватизированных домах, давая возможность обеспечить как теплоснабжение помещения, так и выполнить водомерный узел в доме.
Система топливоподачи
Постоянная топливоподача дает возможность держать одну температуру воздуха в помещении.
схема самодельных котлов на опилках
Генератор тепла, действующий на щепе, дровах и опилках будет работать на любом из видов твёрдого топлива из дерева, от обыкновенных дров до биобрекетов. Правда полностью автоматические режимы доступные только во время использования прессованных топливных гранул, щепы и опилок. (См. также: Пеллеты топливные собственными руками.)
Для оснащения работы дровяного котла, требуется переделать камеру сгорания. В большинстве моделей все, что необходимо для переоборудования комплектуется с котлом.
Главное! Во время использования любого вида топлива, для работы дровяных котлов важна сухость топлива. В котле на твердом топливе около 30% мощности тратится для просушивания влажненького топлива.
Отдельно необходимо рассмотреть систему топливоподачи, которая может выполняться при помощи 2-ух устройств:
Шнековый транспортер, который транспортирует горючее из бункера в котел.
Ворошитель, который перемешивает горючее в бункере, благодаря чему выполняться неизменная загрузка шнека.
Система непрерывной подачи, применяющаяся в автоматических котлах, позволяет создать подземный бункер, чтобы сохранять горючее. Такое подземное хранилище не только отлично сбережет горючее, но и не попросит лишнего места. Часто бункер обстраивают так, чтобы Верхняя кромка котла располагалась в одном уровне с основанием. Там же оснащается и люк для топливные загрузки. Бункер обязан быть выполнен соседним с тем помещением где поставлен котёл отопления, чтобы выполнить транспортер для топливоподачи.
Виде по теме
Плюсы и минусы котлов этого типа
Как и любое оборудование тт котлы обладают некоторыми преимуществами и минусами. Почти что все минусы данного оборудования происходят в виду того, что в них используется мульча. Первым делом щепа обладает не высокими сыпучими характеристиками, что ее делает перевозку более проблемной. У щепы опилок высокая влажность, а значит показатели горения намного ниже если сравнивать с древесиной и углем.
Немаловажных достоинств у котлов отопления на дровах, щепе и опилках в десять раз больше.
- Низкая цена топлива, из-за того что оно из себя представляет отходы и раньше его просто выбрасывали.
- Полная автоматизация работы котлов на твердом топливе позволяет использовать их даже при отсутствии в доме людей.
- Инновационные средства автоматизации дают возможность не только тонко настроить оборудование, но и автоматично смотреть за его исправностью, предотвращая таким образом возникновение поломок тех или других элементов котла.
- Все горючее из дерева считается абсолютно чистым с экологической точки зрения, благодаря чему эти приспособления не могут представить никакого ущерба для внешней среды.
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 эффектное 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.
Обзор котлов на твердом топливе с автоподачей топлива
Среди обширного семейства теплогенераторов, сжигающих разные варианты биомассы, особенное место занимают тт котлы с автоподачей топлива. Они становятся очень популярными, потому как в отличии от классических агрегатов на дровах полностью удовлетворяют одному из основных требований клиентов – удобству в обслуживании и эксплуатации. В этом материале мы проведем обзор существующих котлов с автоматизированной загрузкой и попытаемся разобраться, какие разновидности твёрдого топлива они могут применить для своей работы.
Виды автоматизированных котлов
Основным минусом твердотопливного теплогенератора считается нередкая загрузка древесины или угля. Чтобы убрать его, необходимо автоматизировать топливную подачу, но это не очень просто, устройство для загрузки головешек пока еще не придумано. Однако если горючее имеет сыпучую структуру, то обсудить вопрос намного легче, что и было выполнено в соответствующих отопительных агрегатах. По типам сжигаемой сыпучей биомассы они разделяются на такие варианты:
- гранульные котлы с автоподачей топлива;
- угольные автоматизированные теплогенераторы;
- агрегаты, которые работают на щепе;
- комбинированные котлы.
Рассмотрим любой из представленных видов детальнее.
Пеллетные твердотопливные котлы
Топливные гранулы – универсальное биологическое топливо, изготавливаемое в виде твёрдых цилиндрических гранул. Универсальное оно из-за того что в качестве сырья для его изготовления применяются разные отходы древесины и продукции сельского хозяйства: опилки, щепа, лузга подсолнечника, солома и так дальше. Со своей стороны, пеллетный твердотопливный котел – это совершенный полностью автоматический аппарат, требующий внимания человека не больше 1—2 раз на протяжении недели. Плюс к этому положительные качества, теплогенератор обладает и остальными:
- cамая большая эффективность работы среди всех котлов на твердом топливе – до 90%;
- большая степень автоматизации, включая розжиг;
- полное отсутствие инерции и опасности перегрева носителя тепла. Как только заканчивается топливоподача и воздуха в территорию горения, пламя тухнет почти что сразу;
- экологичность и чистота в помещении топочной.
Из плохих качеств необходимо отметить лишь два значительных: это большая цена оборудования и обслуживания по гарантии, а еще необходимость хранения гранул в сухом помещении, чтобы они не отсырели и не рассыпались.
Все положительные качества, которыми обладает котел на гранулированном топливе, проистекают из удачной конструкции системы подачи топлива и горелочного устройства. Сам аппарат собой не представляет ничего особого – стальная либо чугунная топка с 2-ух – или трехходовым теплообменным аппаратом, окруженные водяной рубашкой. В тело котла установлены разные датчики, функционирующие одновременно с контроллером и передающие ему информацию о наличии тяги, температуре, давлении, уровне воды в котловом блоке и так дальше.
Примечание. Агрегаты некоторых заграничных изготовителей рассчитаны для работы с разными типами факельных горелок. В одинаковый корпус можно встроить горелку на природном газе, дизельном топливе или пеллетах – на выбор.
Куда больший интерес представляет то, как устроена автоподача топлива в топку котла на пеллетном топливе. Тут основным элементом считается шнековый конвейер, перемещающий гранулы в территорию горения.
Вовнутрь шнека горючее сыпется под своей тяжестью из бункера для загрузки, а дозируется в зависимости от температуры носителя тепла. Ее отслеживает контроллер при помощи соответствующего датчика и изменяет расход прессованных топливных гранул, управляя электрическим двигателем шнека и вентилятора – компрессора, таким образом меняя теплопроизводительность агрегата. Если загрузочный бункер близок к опустошению, то по сигналу датчика контроллер информирует об этом владельца дома, а после задерживает работу.
Многие автоматические системы подачи прессованных топливных гранул могут управляться на расстоянии через GSM – связь или мобильное приложение для смартфона. Это зависит от наличия подобающей функции у контроллера.
Автоматизированные угольные котлы и щепе
Устройство и рабочий принцип данных агрегатов мало чем разнится от пеллетных. Шнековый конвейер точно также выполняет подачу угля в топочную камеру по команде управляющего блока, также не прекращает работу нагнетание воздуха и розжиг. Разница есть в конструкции самого шнека, для угля он осуществлен более тяжелым, исходя из этого, увеличена мощность электрического двигателя. Более того, угольный тт котел с автоподачей топлива просит горючее конкретного качества и влаге. Связано это с характеристиками конструкции ретортной горелки, применяющейся в аналогичных теплогенераторах.
Устройства для отопления, сжигающие щепу, имеют в подающем устройстве одну добавочную функцию – измельчение древесины. Ведь длина щепы может быть самой разной и шнек под нее предусматривать нереально. Чтобы выполнить размеры щепок похожими, в подающий отрезок трубы между бункером и шнеком встраивается поворотный нож-измельчитель. И конвейер, и нож приводятся в движение от одного мощного электрического двигателя. Подобные изделия рекомендуют многие производители из Европы, к примеру, австрийский автоматизированный тт котел на щепе FROLING.
Чуть-чуть о многофункциональных агрегатах. Их удобство в том, что при дефиците какого-либо вида сыпучего топлива можно всегда перейти на традиционные дрова. Для этого системой предусматривается добавочная топка для закладки древесных головешек. Разумеется, КПД в данном случае существенно уменьшается (от 90 до 80%), потому как отопитель функционирует в режиме обычного котла на твердом топливе. Необходимо отметить еще одно обстоятельство: любой производитель автоматизированных котлов пытается увеличить выбор сжигаемого топлива, модернизируя систему подачи. Благодаря этому определенные изделия кроме прессованных топливных гранул могут применить угольную пыль, экогорошек и даже лузгу семечек. Пример тому – польские комбинированные котлы DEFRO DUO UNI.
Заключение
Мы уже привыкли к мысли, что работа твердотопливного котла предусматривает постоянный присмотр за ним, постоянные загрузки и обслуживание. Но прогресс на месте не стоит, ежегодно на выставках и рынке возникают новые образцы автоматизированных агрегатов, избавляющих нас от обязанностей домашнего кочегара.
