Котел на опилках и на щепе длительного горения, самодельный агрегат и его постройка своим руками

Промышленные котлы на древесных отходах, дрова, опилки, щепа недорого с установкой предлагает приобрести Автоматик-Лес. Огромный выбор котельного оборудования, работаем с регионами. Звоните.

Опилки и щепа: их эффективность в качестве твердого топлива

Измельченная древесина, полученная в результате обработки бревна или специально подготовленная из отходов производства, называется опилками и может быть топливом. Сырьем для котлов становятся такие древесные отходы, как:

• горбыль различных пород, обзольные доски, щепа разных форм и размеров;
• свежие опилки или уличного хранения, разной влажности и срока давности;
• стружка сухая, мелкая и длинная, лежалая, различной степени сохранности;
• мебель, пришедшая в негодность, остатки строительных конструкций, дверей, поддонов.

Сырье, которое готовится стать топливом, должно соответствовать требованиям ГОСТ 33103.1 – 2014:

• не иметь ядовитых химических соединений, выделяющихся при горении и металлических включений (гвозди, петли в остатках ДВП, ДСП);
• содержать не более 0,5% минеральных примесей, 5% гнилья и 8% коры деревьев.

Полученная биомасса просеивается до получения фракций опилок размером до 30 мм. Этот параметр критичен для работы механизмов подачи автоматических котлов и влияет на процесс горения. Более мелкие опилки требуют больше наддува воздуха для полного сгорания, чем обозначенные требованиями ГОСТ.

Так выглядит сыпучее топливо на фото. Слева – опилки, справа – щепа.

Зольность – это параметр, который определяет количество получающихся отходов сгорания топлива. Чем выше зольность, тем чаще чистка котла, тем меньше теплотворная способность топлива. Наличие же формальдегидов и другой ядовитой химии в опилках, используемых в качестве топлива в бытовых котлах недопустима и требует иной утилизации. Самым важным параметром, определяющим количество тепла, произведенного из опилок, является влажность. Она может в разы менять способность автоматического котла выполнять свои функции. Этот параметр желательно контролировать перед загрузкой и иметь возможность приводить опилки в соответствии с требованиями производителя котла.

При заключении контрактов по поставке опилок на топливо автоматического котла имеет значение не только цена, но и качество поставляемой продукции. Опираясь на требования ГОСТ 33103.1 – 2014, мы рекомендуем четко прописать параметры опилок в договоре. Соблюдение этих пунктов позволит эксплуатировать агрегат долго и с полной отдачей тепла. Иметь рядом поставщика с хорошей ценой и приличным качеством топлива – главный пункт при выборе твердотопливного котла для отопления дома.

Опилки как топливо автоматических котлов обладают следующими достоинствами:

• КПД даже у бюджетных автоматических котлоагрегатов на опилках до 90%;
• доступность качественного сырья для топлива;
• низкая стоимость исходного материала с деревоперерабатывающих производств;
• правильно выбранный и настроенный котел сжигает экологически чистое топливо с минимумом дыма, копоти и золы;
• перебои с качественными опилками легко перекрываются любым твердым топливом (щепой, дровами, углем, сырыми опилками) с потерей эффективности, но без катастрофы.

Но и недостатки опилок тоже существенны:

• транспортировка из деревообрабатывающих производств требует соответствующей тары так как эти древесные отходы материал сыпучий и объемный, особенно в сухом виде;
• оборудование сезонного склада опилок нуждается в отдельном здании с хорошей вентиляцией и соблюдением противопожарных норм СНИП и ППБ;
• периодическое обслуживание транспортера опилок к котлу, чистка дымохода, контроль за влажностью сырья.

Чтобы определить насколько эффективны опилки и щепа в качестве топлива для котлов отопления, мы сопоставили характеристик наиболее распространенных видов топлива в одной таблице:

Вид топлива (W – влажность)	Теплотворность кВт/кг	КПД,%	Цена топлива, руб./тонна(м3)	Стоимость кВт энергии, руб.
Бурый уголь (w до 40%)	3,6	70	3 200	1,27
Каменный уголь (w от 7 до 15%)	7,5	70	7 000	1,34
Антрацит (w от 1% до 3%)	8,7	70	8 500	1,40
Природный газ	10,3	90	5 700	0,65
Дрова (w 60-50%)	2,2	60	1 500	1,05
Дрова (w 30-20%)	3,1	60	1  800	0,83
Гранулы (пеллеты)	4,7	85	9000	2,25
Щепа дробленая (w до 20%)	2,0	95	200	1,33
Опилки (w до 20%)	0,81	95	120	1,33
Брикеты (евродрова)	4,3	85%	8500	1,65 – 2,32

Отопительный котёл на опилках для частного дома своими руками

Много видов отопления существует для обогрева частных домов. Всё большую популярность приобретают отопительные котлы. Твердотопливные, газовые, электрические. Все эти виды агрегатов изготавливаются промышленным способом, но топливо для них довольно дорогое. Более экономичным будет котёл на опилках.

К сожалению, в массовое производство такой котёл не запущен.

Но топить опилками можно и твёрдотопливный котёл. Опилки считаются отходами деревообрабатывающего производства. Что делает топливо бесплатным. Отопительный элемент довольно долго сохраняет тепло. Что делает расход топлива экономичным. Опилки – сырьё почти безотходное, прогорая, они оставляют минимум золы. Конструкция котла, рассчитанного на длительное горение, одна.

В корпусе содержится:

Есть конструкции с одной секцией горения, но это не практично.

Устройство и принцип работы котлов, способных сжигать опилки

Устройство на примере специализированного на сжигании опилок и щепы «Пиролиз Мастер» BIO

Небольшие размеры фракций опилок плотно прилегают друг к другу, не позволяя воздуху циркулировать в массе даже без утрамбовки. Из-за сложности доступа кислорода температура горящих опилок и щепы меньше, чем у другого твердого топлива и горит только его внешний слой (до 15 мм). Малое количество пиролизных газов при таком горении в разы уменьшает мощность универсального твердотопливного котла при переходе на опилки.

Специализированный газогенераторный котел, где основным твердым топливом назначены опилки и щепа, оснащен вертикальным теплообменником вокруг дымохода из не менее, чем трех колен. В центре вертикальной топки с отверстиями для поступления кислорода воздуха размещена чаша горелки. Розжиг опилок возможен автоматически. Процесс сжигания щепы и опилок происходит под давлением воздуха, нагнетаемого в чашу специальными вентиляторами для обеспечения ровного столба пламени.

Компьютер, управляющий котлом, обычно обеспечивает три режима работы автоматического котла на щепе:

1. Максимальное горение для обеспечения выхода системы обогрева жилья и ГВС на заданные параметры при запуске в работу. Требует повышенного расхода топлива.
2. Средний — основной рабочий режим поддержания температуры теплоносителя в рамках, определенных пользователем или производителем агрегата. Расход опилок умеренный.
3. Пауза. Климатические условия не требуют обогрева и процесс горения прекращен.

Внутри котла может быть размещен механизм самоочищения от сажи и движущиеся колосники. По мере накопления сажи и золы агрегат автоматически сбрасывает их и шнеками отправляет в накопитель. Такая конструкция обеспечивает высокую температуру сгорания опилок и щепы, обеспечивая полное их сжигание практически без «недогара». Высокий уровень автоматизации котлов с применением лямбда-зонда позволяет плавно управлять выдаваемой мощностью от 30% до 100% номинала и достигать КПД 92%.

В отопительных системах промышленного назначения применяются пиролизные котлоагрегаты (шахтные печи), их эксплуатация при одинаковых целях имеет различную реализацию. Бытовой автоматический котел на щепе и опилках должен обеспечить пользователю максимальный комфорт и безопасность при надежной работе. Комфорт заключается в минимальных затратах времени владельца на обслуживание системы обогрева и ГВС.

Одним из условий непрерывной работы котла является обеспечение загрузки бункера агрегата опилками из хранилища и создание разрывов в потоке топлива из хранилища до горелки, чтобы не превратить подачу топлива в бикфордов шнур. Такой разрыв создается за счет сочетания шнека и барабана. Их поочередная работа создает необходимый разрыв, а контроль за наполнением бункера котла и включением шнеков, барабана и ворошителя опилок осуществляет процессор.

Обустройство сезонного хранилища опилок и котельной для частного дома требует тщательного соблюдения норм противопожарной безопасности, строительных нормативов и электробезопасности для таких помещений. Не лишним будет установка автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения.

Автоматизация очистки золы

Для удаления продуктов горения предусмотрены такие элементы и узлы:

1. Движущиеся колосники. После переработки опилок пластина переворачивается, пыль высыпается в зольник.
2. Узел самоочистки. Под топкой установлен шнек. На него падает зола. Периодически он запускается и перемещает отходы в отдельно стоящий отсек.
3. Конструкция для очистки канала. Дымоход оснащен пружинами. Специальный механизм их натягивает и отпускает. При этом нагар, сажа из каналов просыпается вниз. Откуда отводится с помощью узла самоочистки зольника.

Отопительные котлы на опилках — существенная экономия

Теплогенератор на опилках в настоящее время встречается нечасто, хотя с его помощью можно эффективно обогревать частный дом. В основном отопительные котлы на опилках производятся зарубежными компаниями.

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.

Подача топлива — опилок в бункер котла

Для мощностей оборудования свыше 1 МВт следует использовать основной склад с топливом с системой «подвижное дно» данный склад заполняется с использованием погрузчика фронтального типа или же самосвалами. Из основного склада опилки подаются с помощью транспортеров в оперативный бункер котла. Следует отметить что топливо в виде стружки (рис. 1 – М) практически не возможно подавать стандартными транспортерами и шнеками, очень высокая степень зависания такой стружки, по этой причине следует выбирать на первоначальном этапе все характеристики топлива, в том числе и геометрическую форму. Отлично подходит для транспортировки следующие виды: рис. 1 — В – К.

Расчет минимально необходимой мощности

Определение минимальной тепловой мощности, необходимой для обеспечения комфортного проживания начинается с принятия решений пользователем о:

• количестве контуров (обогрев жилья, ГВС, теплый пол).
• регионе проживания (местный климат, роза ветров и т.д.).
• количество этажей, материал стен, высота потолков, площадь и количество окон здания.

Используя нормативы и коэффициенты СНиП 2.04.01-85, на нашем и других примерах можно сделать довольно точный расчет.

На практике, в начальных расчетах, определяют суммарную площадь отапливаемого здания и, исходя из нормы 1 кВт тепла на 10 м2, получают необходимую мощность, расходуемую на отопление, затем добавляют 20% для контура ГВС и еще 20% на возможные неточности и создание запаса прочности.

Например, для двух контуров потребления тепла в сооружении суммарной площадью 200 м2 достаточно на отопление (200х1)/10 = 20 кВт, ГВС и запас прочности добавят еще 20*0,4= 8 кВт, всего 28 кВт. При выборе конкретного котла принимается ближайшая большая, чем минимально необходимая, стандартная мощность агрегата.

Для промышленных зданий необходимо производить индивидуальный расчет с учетом всех корректирующих коэффициентов.

Технология работ

Зная устройство пеллетной горелки, ее можно изготовить своими руками. Существуют разные виды самодельных горелочных устройств – их рекомендуется изучить и подобрать оптимальный вариант конструкции.

Чертеж пеллетной горелки

Подготовительные работы

На предварительном этапе готовятся подробные чертежи устройства с указанием размеров всех элементов, а также подбираются необходимые материалы.

Для изготовления горелки требуется

:

• труба (квадратная или круглая), выполненная из жаропрочной стали, с толщиной стенок от 5 мм – в противном случае камера сгорания быстро прогорит или деформируется под воздействием высоких температур;
• листовая жаропрочная сталь для изготовления поддона в горелку из круглой трубы;
• листовой металл для изготовления внешнего кожуха устройства;
• листовая сталь для изготовления фланцевой пластины (толщина металла – от 3 мм);
• стальная труба, шнек, редуктор, подшипники, электродвигатель, работающий на низких оборотах – для конвейера, подающего топливо в камеру сгорания;
• электрический вентилятор;
• гибкий шланг для подачи топлива из большого бункера, удаленного от горелки (соединяет шнековый транспортер и патрубок камеры сгорания);
• инструменты для работы по металлу и монтажа крепежных элементов.

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.

Особенности котлов на опилках

В последнее время в качестве источника тепла в системе водяного отопления довольно часто используют котлы, работающие на опиле или щепе. И это вполне оправдано, учитывая немалое количество его достоинств по сравнению с другими видами подобного оборудования, включая экологичность и определенную экономию при использовании такого не слишком традиционного топлива.

Тем более что цены на привычные энергоносители становятся все выше, а котел на опилках и его характеристики таковы, что с его помощью легко поддерживать тепло и в жилом доме, и в теплице, и даже в производственных помещениях значительной площади.

Достоинства и недостатки

Как и любое другое отопительное устройство, твердотопливные котлы имеют свои плюсы и минусы. Большинство недостатков, связаны именно с видом топливом — древесной щепой. У нее низкие сыпучие свойства, за счет чего ее сложно транспортировать. Щепе и опилкам характерна повышенная влажность, поэтому и горят они хуже, чем древесина или уголь.

Однако, несмотря на ряд отрицательных моментов, выделяются и положительные стороны таких устройств:

• недорогое топливо, т.к. в качестве его используются отходы;
• благодаря абсолютной автоматизации работы твердотопливных котлов, они могут функционировать даже если в доме нет людей;
• все топливо из древесины — экологически чистое, поэтому никакого вреда для окружающей среды не будет;
• высокий КПД (90 % и более);
• отличаются экономичностью, на одной загрузке топлива могут обогревать помещение 10-12 часов;
• нагрев происходит быстро, спустя 30-40 минут после розжига;
• конструкция таких устройств простая, но в то же время надежная.

На рынке можно найти различные варианты подобных котлов от иностранных (например, Termal, Faci, HERZ, Hargassner) и российских производителей (например, Zota).

Поэтому стоит повнимательнее присмотреться к твердотопливным котлам на опилках и других отходах деревообработки.

Самостоятельное изготовление и монтаж

Вместо того чтобы покупать такое нужное и эффективное для отопления устройство, его можно изготовить своими руками. Для создания котла на опиле понадобятся следующие инструменты и материалы:

• несколько труб: с прямоугольным профилем 60-40 мм и круглых, диаметром 4 и 5 см;
• аппарат для сварки и электроды к нему;
• угловая шлифовальная машина («болгарка»).

Участки труб следует подбирать таким образом, чтобы они поместились внутри котла размерами 36х40х80 см. При этом конструкции прямоугольного сечения будут использоваться в качестве вертикальных стоек, в которых вырезаются круглые отверстия для остальных деталей. Стоит учитывать, что с той стороны, где будет располагаться дверца, диаметры трубопроводов будут равны 50 мм. В задней же части котла размеры первых 4 вырезанных прямоугольников должны быть равны 5х6 см, а следующих четырех – 4х4 см.

Подведение труб для холодной и нагретой воды обеспечивается вырезанием круглых отверстий диаметром по 5 см.

Сварка передней и задней частей устройства производится следующим образом:

Отличие поршневой подачи топлива от шнека

Использование поршневой подачи от пневмоцилиндра обеспечивает быстрое заполнение топливом, безопасность так как поршень которым сдвигается топливо так же является затвором для предотвращения обратного горения. Сама по себе пневматика используется во многих сферах автоматизации, как наиболее надежная и не прихотливая. При попадании посторонних предметов, контроллер который управляет котлом не за медлительно включает сирену оповещения, останавливает подачу дутьевого воздуха. Данная система разработанная инженерами компании GRV проверена на таких видах топлива как пеллетные гранулы, опилки разной влажности, щепа, древесная масса, уголь.

На чем еще могут работать приборы

Топливом выступают:

• щепки;
• опилки;
• лузга;
• стружка;
• мелкий уголь;
• пеллеты.

ВАЖНО: Второй и третий варианты обеспечивают низкий КПД. Наибольшей мощности добиваются при использовании пеллет из-за высокой плотности древесины.

Установка и настройка

Монтаж выполняют по правилам, описанным в инструкции по эксплуатации. Также можно доверить процедуру профессионалу. Участок пола для агрегата заливают стяжкой толщиной не менее 7 мм. Предусматривают места обустройства бункера, хранилища, с учетом удобства подачи топлива.

Первый запуск лучше поручить специалисту. Он проверит систему на герметичность, оценит соответствие температурных показателей паспортным, работоспособность группы безопасности. Выполнит необходимые настройки, чтобы повысить экономичность.

Видеоматериал

Самостоятельная переработка древесных отходов при помощи шнекового пресса собственного производства будет рациональной лишь при наличии свободного времени и доступного по стоимости сырья. Поэтому тщательно взвесьте все “за” и “против” такого решения прежде чем приступать к процессу создания оборудования.

Обзор трех бытовых котлов (печей) работающих на опилках

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

Доступным и недорогим сырьем для обогрева помещения служат отходы лесопиления и деревообработки — обычные древесные опилки.

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

Особенности использования печи

Эксплуатация печей на опилках имеет существенные отличия от традиционных дровяных или угольных устройств. Загрузка топлива осуществляется в специальную топливную камеру, которая полностью заполняется до дымоходной трубы. Сверху на опилочную массу выкладываются тонкие ветки, бумага или ветошь, пропитанная горючей смесью. Далее устанавливается пресс, а камера закрывается крышкой.

После начала процесса горения заслонка остается неподвижной, а устройство находится на прогреве до следующей топливной подачи.

Важно! В печи на древесных опилках длительного горения нельзя делать дозагрузку топлива в середине процесса. Устройство не открывается до момента полного сгорания опилок.

Сам процесс горения начинается в центре заложенной топливной массы, далее переходит на окружности стенок. По мере тления спрессованные опилки существенно уменьшаются в объеме, что и обеспечивает продолжительность горения до 10 часов.

Коэффициент теплоотдачи буржуйки на опилках напрямую зависит от диаметра и объема топливной камеры. Длинные и суженные конструкции обеспечивают ускоренный нагрев, а устройства большого диаметра – медленный и с высокой теплоотдачей.

Технология изготовления брикетов из растительных отходов

Сжигать топливное сырье без обработки невыгодно, и производство брикетов, их широкое использование в быту и на предприятиях – неоспоримое доказательство этому. Прессованное топливо из растительных отходов, для изготовления которого используются обрезки древесины, щепа, древесные опилки, шелуха подсолнечника, кукурузные стебли, солома и пр. производится с использованием специальных технологий, среди которых:

Оборудования для производства

• RUF – метод прессования растительной массы, без специальной защиты поверхности от влаги. Оборудование – пресс для изготовления топливных брикетов в форме кирпича. Использование технически несложного оборудования не требует квалифицированного персонала, поэтому стоимость такой продукции невысока. Однако из-за неустойчивости к воздействию влаги брикеты для отопления этого вида нельзя перевозить на дальние расстояния – в результате насыщения влагой продукт теряет часть своих специфических качеств.
• Nestro – изготовление топливных брикетов удлиненной цилиндрической формы (50×10 см) происходит на высокопроизводительных прессах, при незначительных энергозатратах. Полученная продукция подлежит ускоренной реализации и использованию, в противном случае из-за повышенной влажности теряет форму и способность к транспортировке.
• Экструдерная технология (Pini&Kay) известна как наиболее эффективная, предусматривающая получение продукции высшего качества. На экструдерных прессах производят различные виды прессованного топлива, включая угольные брикеты с повышенными техническими достоинствами, устойчивые к повышенной влажности и механическим воздействиям. Производство брикетов на экструдерных (шнековых прессах) отличается высокой степенью термообработки продукции, что, в комплексе с прессованием, обеспечивает конечному продукту повышенную плотность за счет выделяющегося под воздействием повышенных температур лигнина, обладающего склеивающими и уплотняющими свойствами.

Каждая представленная технология производства топливных брикетов разработана с учетом условий, в которых данная продукция будет использована. Так, брикеты из опилок, торфяные брикеты, для которых характерна сравнительно невысокая теплоотдача, чаще используются как брикеты для печки при отоплении небольших помещений в частных домовладениях. Популярные отопительные приборы для этого вида топлива – котлы на торфе и печи, рассчитанные на торфяные брикеты для отопления.