Твердотопливный котёл длительного горения: чертёж своими руками

Содержание:

Твердотопливный котел своими руками
- Теплообменник для твердотопливного котла своими руками
- Как правильно собрать котел
Принцип работы твердотопливных котлов и их устройство
Процесс сборки в домашних условиях.
Самостоятельная сборка котла на дровах
Пиролизный котел с нижней камерой
Процесс сборки
Разновидности котлов
Принцип работы котлоагрегата длительного горения
Процесс сборки
Устройство и принцип работы котла
- Что подразумевается под названием пиролиз

Твердотопливный котел своими руками

Рассмотрим на примере наиболее популярного котла с верхним горением (рис.3). В случае необходимости размеры можно менять пропорционально указанным в чертеже. Отличительной особенностью конструкции является труба, которая служит регулятором подачи воздуха и теплообменником одновременно. Газы, выделяемые в процессе тления топлива, поднимаются вверх и воспламеняются в верхней топке.

Для изготовления необходимы материалы, описанные в разделе 2: трубы, листовая сталь, уголок, утеплитель, асбокартон, электроды.

Первый этап самодельного котла включает следующие шаги:

Сваривают цилиндрический корпус из трубы диаметром 45 см длиной 150см.
Днище закрывают вырезанным из листовой стали кругом с помощью сварки.
В трубе нижнего диаметра (нижняя часть) вырезают прямоугольное отверстие под дверку зольника. Ее можно изготовить также из стального листа или приобрести готовую под размер.
Топка располагается в верхней части, под ее дверку также вырезают прямоугольник. Дверку обязательно изолируют асбокартоном и асбошнуром по периметру. Все дверки должны закрываться задвижками.
Из профильной трубы сваривают патрубок для выхода дыма, который будет вставляться в дымоход.

Важно! На поверхности патрубка из-за перепада температур будет образовываться влага (конденсат), ведущая к коррозии, поэтому сварочные швы должны быть высокого качества

К корпусу котла приваривают ножки из равнополочного уголка.
Вырезают верхнюю крышку диаметром 46 см, которая будет одеваться сверху на цилиндрический корпус.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Второй этап – производство теплообменника:

Из металлического листа сваривают трубу теплообменника диаметром 40 см длиной 130 см.
Вставляют ее в цилиндрический корпус, фиксируют зазор в 5 см между трубами, благодаря чему будет образовываться «водяная рубашка».
Разница в длине труб теплообменника и наружной должна быть не менее 20см. Трубу в трубе фиксируют сваркой, используя заготовленные металлические кольца.
В верхней и нижней зоне водяной рубашки устанавливают патрубки: один – для подачи, другой – для выхода теплоносителя. Для их изготовления используют трубу диаметром 5 см, на внешней стороне накручивают резьбу, через которую они будут подсоединены к трубам отопительной системы.
Распределительную трубу, через которую будет подаваться воздух, сваривают из металла большей толщины, чем для корпуса и теплообменника (не менее 5 мм диаметром 6 см). Длину трубы делают на 10 см меньше длины трубы теплообменника (120 см).

Важно! Распределительная труба находится в зоне высоких температур и со временем деформируется и прогорает, поэтому для ее изготовления используется металл толщиной 5 мм и более

Труба вставляется в подготовленный диск с готовым отверстием. Металлический стальной диск диаметром 38 см приваривается к трубе.
К основанию диска приваривают минимум 4 уголка, выполняющие роль крыльчатки.
К верхней части трубы устанавливают задвижку для порционной подачи воздуха и приваривают петлю, на которой фиксируют цепь для поднятия трубы.

Внимание! Чтобы улучшить теплообмен в верхней части трубы устанавливают вентилятор для принудительного наддува

Как правильно собрать котел

После выполнения двух основных этапов приступают к завершающему.

Третий этап – сборка котла:

Выбирают место установки котла, проверяют уровнем, чтобы не было никаких перепадов, которые могут ухудшить работу теплогенератора.
Крышку с распределительной трубой натягивают на корпус, предварительно проложив асбошнур. Крышку можно также приварить к корпусу.
Дымовой патрубок вставляют в дымоход.
Через выходящие патрубки с резьбой котел подсоединяют к системе отопления дома.
Систему заполняют водой и выполняют проверку работы котла при неполной его загрузке.
Если тест прошел нормально, котел загружают на полную мощность.

Принцип работы твердотопливных котлов и их устройство

Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи и инструкция по сборке

Твердое органическое топливо является самым древним источником энергии для человечества. Отказаться от него полностью, даже в современном мире, невозможно. Тем более, что кроме дров и каменного угля сегодня появилось множество других видов горючих твердых веществ:

брикеты из торфа – высушенный и спрессованный торф выделяет много тепла при сгорании;
брикеты из отходов деревообрабатывающего производства – сжатые опилки, стружка и кора деревьев;
березовый уголь – такой же, как для мангала;
переработанный мусор со свалок;
топливные отопительные гранулы – мелкое топливо, полученное прессованием опилок. Могут подаваться автоматически;
обычные сухие опилки.

Различные варианты сырья для использования в твердотопливных котлах

Ясно, что все это топливо получено путем переработки различных отходов, что решает проблему утилизации на предприятиях и идет в русле «зеленой» экономики.

Полезный совет!Самым доступным топливом, из перечисленных выше, являются древесные опилки. Если вы намереваетесь использовать их для отопления – следите, чтобы они были с влажностью менее 20%. Большие показатели этого параметра не позволят вырабатываться пиролизному газу, так как большая часть энергии нагрева будет идти на просушку топлива.

В результате деятельности человека образуется колоссальное количество отходов, которые могут быть преобразованы в высокоэнергетическое топливо, что и обусловило появление на рынке котлов отопления на твердом топливе длительного горения. В отличии от обычных печей, эти агрегаты работают не на сгорании самого топлива, а на его расщеплении в результате нагревания. В рабочей камере таких котлов сгорают газообразные продукты распада твердого топлива. Такая схема работы является в несколько раз более эффективной, чем обычное сжигание органического топлива. Пиролизный газ, отдает большое количество энергии.

Принцип работы твердотопливного котла длительного горения

Устройство такой газогенераторной установки не очень сложное. Можно даже соорудить своими руками котел твердотопливный длительного горения. Чертеж простейшего варианта выглядит следующим образом:

закрытый цилиндрический бак, который имеет люк для закладки топлива, поддувало и отверстие для установки дымохода;
внутри бака расположен распределитель воздуха, который создает завихрение пиролизного газа. Он крепится к подвижной телескопической трубе. Вся эта конструкция, похожая на поршень, давит на топливо сверху. Сгорание газа происходит над поршнем, а топливо тлеет под ним;
теплообменник встроен в верхней камере, где достигается максимальная температура.

Медленное тление твердого топлива происходит в нижней камере. Оно достигается регулировкой подачи воздуха в поддувало. Выделяемый газ интенсивно горит в верхней камере и нагревает теплоноситель.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла

Полезный совет!Не стоит использовать простейшую конструкцию для изготовления котла, который будет обогревать жилой дом на постоянной основе. Для этого нужно, либо приобрести готовое изделие, либо сделать более сложный и надежный вариант.

Котлы на твердом топливе длительного горения могут быть незаменимы в частных домах, в хозяйственных сооружениях, гаражах и теплицах. Особенно они будут выгодны там, где имеется крупное деревоперерабатывающее производство, так как отходы на таких предприятиях отдают практически бесплатно. Необходимы эти агрегаты и в местностях, где бывают регулярные перебои с газоснабжением. У таких установок есть много преимуществ, но существует и один важный недостаток – очень высокая стоимость. Именно поэтому сегодня актуально изготовление своими руками котлов твердотопливных длительного горения. Чертежи для этого можно использовать разной степени сложности. Это зависит от уровня мастерства.

Водяное отопление частного дома своими руками, схемы конструкций. Плюсы и недостатки. Различие естественной и принудительной циркуляции воды.

Процесс сборки в домашних условиях.

Как выбрать твердотопливный котел длительного горения для дома

Во время сборки в домашних условиях стоит выполнять такие нехитрые правила:

все отопительные котлы нуждаются в снабжении приборами контроля их работы – манометр и термометр;
если агрегат дополняется автоматическим комплектом, в который входит нагнетательный вентилятор, стоит не забыть сделать место для размещения последнего в корпусе. Он устанавливается в крышке, а сам электронный блок выносной, потому крепится недалеко от котла, в том же помещении, на стене;
показатели температуры жидкости и давления монтируются в корпус для непосредственного контакта с водяной рубашкой;
показывающие приборы можно выбирать самые обычные, которые способны работать без участия электросети;
после окончания сборки все котлы длительного режима работы на дровах обязательно проверяются на проницаемость швов. Перед тестовой проверкой швы очищаются от шлаков;
критическое давление при проверке должно быть не ниже 3 Бар.

Как собирать котлы длительного режима, работающие на дровах в домашних условиях, собственноручно можно подробно научиться благодаря уроку из видео ниже.

Самостоятельная сборка котла на дровах

Как сделать самую эффективную печь длительного горения своими руками

Разобраться с процессом, как сделать дровяной котел, поможет инструкция по его сборке.

Начинать следует с изготовления элемента, предназначенного для подачи воздуха, для чего нужно:

Взять трубу с толстыми стенками, протяженность которой равна высоте топочной камеры, приварить к ней болт.
Из листа металла вырезать круг, имеющий диаметр, немного превышающий сечение трубы.
Просверлить в нем отверстие для болта.
Соединить между собой трубу и болт, а затем закрутить гайку. При этом воздуховод должен свободно прикрываться листом металла, чтобы была возможность менять величину просвета и тем самым корректировать интенсивность горения топлива.

Далее, делая котел на дровах своими руками, следует поступить так:

Используя болгарку в воздуховодной трубе выполнить вертикальные прорезы шириной1 сантиметр, через которые в топочное отделение будет проникать воздух.
Вырезать из листа металла круг, имеющий диаметр немного меньший, чем этот же параметр у топки.
Внутри круга создать отверстие для монтажа воздуховода.
В него вставить трубу для воздуха, предварительно отступив от ее края 20 –30 сантиметров, после чего приварить.

Потом необходимо изготовить корпус самодельного котла на дровах:

при использовании старого газового баллона нужно отрезать у него верхнюю часть;
если выбраны листы металла, их надо скрутить в виде цилиндра, скрепить и приварить дно.

Дымоход выполняют так: в боковой части цилиндра делают отверстие и к нему приваривают трубу с минимальным диаметром10 сантиметров.

Затем в корпус агрегата надо вставить трубу подачи воздуха, для чего в днище топки обустроить отверстие. Нужно, чтобы поддувало выступало за пределы агрегата. Труба воздухоподачи должна располагаться ниже места нахождения дымохода.

На следующем этапе, когда делается своими руками дровяной котел для отопления дома, требуется сделать теплорассеивающий диск. Для этого из листа металла толщиной10 миллиметров вырезается блин диаметром чуть меньшим корпуса. Используя стальную проволоку или арматуру делается ручка, которую прикрепляют к диску.

Пиролизный котел с нижней камерой

Схема пиролизного котла длительного горения с нижней камерой догорания древесного газа несколько сложнее и его изготовление потребует немного больше затрат и усилий.

Прежде всего нужно уяснить, что котлы такого типа тоже бывает двух видов: с наддувом и с дымососом. Не вдаваясь в подробности физики и теплотехники, обозначим принципиальное отличие.

В первом случае в камеру догорания вторичный воздух нагнетается при помощи вентилятора. Это создает в камере избыточное давление (выше атмосферного). К достоинствам такой конструкции можно отнести то, что вентилятор вам подойдет любой, хоть компьютерный кулер и можно совместить топку с камерой дожига, т. к. при помощи наддува можно обеспечить достаточно большой объем избыточного воздуха. Однако это «достоинство» можно рассматривать и как недостаток, т. к. оно не позволяет поднять КПД котла выше 80–82%. Под давлением часть воздуха просто не попадает в середину процесса горения, потому топливо сгорает не полностью. Плюс к этому, из-за избыточного давления, некоторая часть пирогазов просто не успевает сгорать и улетает в дымоход в чистом виде, поэтому обеспечить КПД 90% практически невозможно. И самое главное, если наддув будет слишком сильным такой котел может взорваться.

Пиролизый котел с нагнетанием воздуха

Во втором случае при помощи вытяжного вентилятора создается недостаточное давление (ниже атмосферного), поэтому наружный воздух, повинуясь силе Кориолиса, попадает прямо куда надо, ввинчивается в самый центр горения. Прирогазы сгорают полностью, котел работает во всю мощь и способен выдавать КПД 90%, а иногда даже больше.

Котлы с нижней камерой сгорания гораздо сложнее конструктивно. Один из них, который сделан своими руками мастером-сварщиком, продемонстрирован в видео.

Процесс сборки

Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.

Устройство подачи воздуха

Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.

В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.

С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.

Корпус (топка)

Для корпуса потребуется цилиндр с герметичным дном диаметром 400 мм и длиной 1000 мм. Размеры могут быть иными, в зависимости от имеющегося свободного пространства, но достаточными для закладки дров. Можно использовать готовую бочку или приварить к стальному толстостенному цилиндру днище.

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

Дымоход

В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.

Теплорассеивающий диск

Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.

Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.

Крышка

Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.

Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.

Ножки

Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).

Поздравляем, вы изготовили дровяной котел своими руками. Можно приступать к обогреву дома. Для этого достаточно загрузить дрова и поджечь их, открыв крышку и теплорассеивающий диск.

Разновидности котлов

Все существующие твердотопливные котлы можно условно разделить на 3 группы:

Существует и ряд иных классифицирующих признаков, но именно принцип сгорания топлива является определяющим при выборе котла.

Пиролизный

В котлах подобного типа топливо сгорает медленно при минимальном доступе воздуха, за счет чего увеличивается количество горючего газа и при повторном его сгорании КПД котла повышается до 85-90%. И хотя некоторые считают, что изготовить собственноручно такой котел очень сложно, мы расскажем и, главное, покажем, как правило сделать пиролизный твердотопливный котел длительного горения своими руками (чертежи см.ниже).

Фото 1 Схема устройства пиролизного котла на дровах

Классический

Конструктивно это стандартная деревянная печь, где за счет меньшего размера топочной камеры топливо сгорает чуть медленнее. Как правило, именно такие котлы предпочитают изготавливать самостоятельно. О том, как сделать такой классический агрегат, вы также узнаете в статье.

Фото 2 Схема классического котла длительного горения

Конструкция таких котлов примечательна не только простотой изготовления, но и возможностью подключения второго контура для получения горячей воды одновременно с отоплением.

Это наиболее эффективные котлы, коэффициент полезного действия которых приближается к 95%. Основное преимущество в полностью автоматическом процессе, где загруженные в бункер пеллеты посредством шнека пересыпаются в камеру сгорания. Сложная конструкция и автоматика делают его самостоятельное изготовление затрудненным.

Фото 3 Схема твердотопливного котла с автоматической подачей пеллет

Разновидности топлива

На сегодняшний день твердое топливо на российском рынке представлено в большом ассортименте. Это:

дрова, в том числе евро (спрессованные хвойные или лиственные опилки),
гранулированные биопеллеты (спрессованные опилки, торф, отходы сельского хозяйства и т.д.);
уголь – все разновидности и фракции каменного и антрацит;
отходы деревообрабатывающего и сельскохозяйственного производства.

Для того, чтобы отопление было рентабельным, рекомендуется приобретать или изготавливать универсальный котел, который может функционировать на любом виде топлива

Если вы решили приобрести такое оборудование, обратите внимание на комбинированные котлы отопления. которые работают на альтернативных видах топлива, причем переключение осуществляется очень быстро и легко. Это могут быть следующие варианты:

Это могут быть следующие варианты:

электрические комбо;
твердотопливные комбо;
универсальные, использующие любые комбинации топлива.

Конструкция и принцип работы

Принцип работы такого котла относительно прост – снизу подтягивается холодный воздух, проходя через стенки камеры, он нагревается, поднимается вверх и обогревает помещение.

Фото 4 Делаем котел из подручных материалов

В котлах длительного горения, в отличие от традиционных, доступ воздуха должен быть максимально ограничен. Для того, чтобы увеличить продолжительность горения и сократить количество свободного пространства в камере сгорания, необходимо загружать топливо как можно больше и плотнее.

Необходимые материалы и инструменты:

труба 0,3-0,5 см;
металлический лист 0,5-0,8 мм;
уголки металлические;
арматура;
труба диаметром 25 см (можно использовать пустой газовый баллон);
сварочный аппарат и электроды;
болгарка;

Принцип работы котлоагрегата длительного горения

Самыми инновационными, считаются установки с верхним горением. Он имеет существенное отличие от традиционных котлов, поскольку в конструкции отсутствует зольник и колосниковая решетка.

Поддержание рабочего температурного режима осуществляется за счет технологии верхнего горения. Воздух тоже подается сверху в центр горящего слоя топлива через подвижный распределитель воздушного потока.

При загрузке топлива он поднимается в верхнее положение. Во время протекания процесса сгорания распределитель подпирает дрова, тем самым опуская их и продвигаясь вместе с ними, по мере сгорания топлива.

Продукты сгорания с золой поступают вверх топочного пространства и отделяются от первичной области горения массивным железным диском. За ним пиролизный газ смешивается с воздухом, летучие вещества догорают, отдавая выработанную тепловую энергию теплообменному аппарату.

В таких котлах заводского изготовления на входе в камеру дожига, устанавливают авторегулятор разряжения. Он определяет значение температуры теплоносителя, в соответствии с которой подстраивает скорость движение топочных газов. Его работу может заменить дымосос для твердотопливного котла, выполненного своими руками.

Теплообменник выполнен вдоль всей корпусной части котла. Циркуляция теплоносителя протекает сверху вниз. Самая большая сложность данной конструкции — выполнить удаление золы и шлака. Эту особенность нужно учитывать, перед тем как изготовить твердотопливный котел длительного горения своими руками

Процесс сборки

Устройство подачи воздуха

Корпус (топка)

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

Воздухоподающая труба должна заканчиваться на несколько сантиметров раньше начала дымохода.

Теплорассеивающий диск

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Устройство и принцип работы котла

Ранее было уже сказано, что котлы этого типа имеют камеры. Топка разделена на газифицирующую камеру, в которую осуществляется загрузка топлива и непосредственно — камера сгорания.

На рисунке схеме показано внутреннее устройство твердотопливного котла пиролизного типа

В первую камеру, куда ограничен приток воздуха, загружается топливо. Котел запускается и работает в обычном режиме. При медленном горении топливо начинает пиролизироваться, выделяется древесный газ, который поступает уже во вторую часть топки, в камеру сгорания. С этого момента твердотопливный котел выходит в рабочий режим. Теперь начинается процессы, которые в корне отличают пиролизный тип горения, твердотопливные отопительные котлы длительного горения от процесса прямого сжигания и от традиционных котлов.

В первой камере потери тепла минимизируются. Обычно в моделях твердотопливных котлов длительного горения пространство между первой и второй камерой заполняют колосники, на которые укладывается топливо.

Вторая часть топки — камера сгорания, куда поступает горючий древесный газ. Камера наполняется вторичным, разогретым воздухом. Здесь уже действует принцип двойного дутья.

После выхода котла на нормальный, рабочий режим, доступ воздуха в первую камеру существенно ограничивается. Процесс горения практически прекращается, переходя в состояние тления. Топливо прогорает постепенно. Каждый предыдущий слой топлива в процесс тления постепенно задействует последующий слой. Медленное тление сопровождается постоянным выделением древесного газа. За счет этого процесса, твердотопливные пиролизные котлы еще принято называть котлами длительного горения.

Во второй, основной камере сгорания горит только древесный газ, который при контакте с вторичным воздухом (нагретый до t 3000 С) дает огромное количество тепловой энергии. Только сейчас тепловая энергия вступает в работу, нагревая теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике. Т.е в конструкции твердотопливных котлов пиролизного типа подогрев теплоносителя осуществляется не за счет прямого горения твердого топлива, а уже за счет сжигания вторичного продукта горения – пиролизного газа, горючего газообразного вещества. В этом и есть основное отличие котлов данного типа от твердотопливных котлов других видов.

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».