Шахтный котел длительного горения

Интересный факт: среди всего разнообразия твердотопливных котлов, имеющихся в продаже, непросто выбрать агрегат, способный работать на дровах или угле хотя бы 6 часов и при этом выделять требуемое количество тепла. Продавцы отопительной техники декларируют и больше, но их слова редко соответствуют действительности. Отсюда вывод: если купить желаемое изделие невозможно либо слишком дорого, то ничего не остается, кроме как сделать котел длительного горения своими руками. Хорошо владеете сваркой и желаете приступить к изготовлению? Тогда эта статья для вас.

Выбор подходящей конструкции

Прежде чем рассматривать разные варианты дровяных и угольных отопительных агрегатов, мы предлагаем прояснить вопрос, откуда берется продолжительность горения как таковая. Благодаря усилиям продавцов и рекламщиков у большинства пользователей сложилось мнение, что этому способствует тлеющий режим работы котла, при котором древесина сжигается очень медленно.

В реальной жизни вы не сможете постоянно эксплуатировать теплогенератор в режиме тления и вот почему:

• при невысокой температуре в камере падает эффективность сжигания твердого топлива (КПД установки снижается от 75 до 60%);
• хорошо тлеет только сухое дерево, а влажное начнет затухать, если вы не откроете подачу воздуха;
• агрегат попросту не обеспечит необходимое для обогрева дома количество тепловой энергии.

На самом деле торговые представители лукавят либо сами не понимают, о чем говорят. Настоящие твердотопливные котлы длительного горения располагают топкой повышенного объема. Чем больше в нее помещается дров, тем дольше они горят и эффективно отдают тепло. Конкретно в цифрах это выражается так: объем топки обычного агрегата мощностью 20—22 кВт не превышает 65 литров, а время работы – 6 ч. Наша цель – сделать теплогенератор долгого горения с топливником на 80—100 литров, который с 1 закладки древесины проработает не менее 7—8 часов, а угля – до 1 суток.

Справка. Приведем несколько примеров котлов заводского изготовления, отвечающих данному требованию (показаны выше на фото). Это Viessmann Vitoligno 100-S VL1A024–25 кВт (объем 100 л), Atmos C 20S (20 кВт – 100 литров) и, конечно же, Stropuva с гигантской камерой 260 л (это и есть секрет продолжительного горения). Сюда же можно отнести современные агрегаты на пеллетах, чей запас топлива в бункере позволяет непрерывно обеспечивать отопление до 7 суток.

Теперь перечислим популярные виды самодельных котлов:

• традиционные с прямым сжиганием твердого топлива;
• верхнего горения, сделанные по чертежам отопителей Стропува и печей Бубафоня;
• газогенераторные модели, более привычное название – пиролизные;
• агрегаты шахтного типа.

О том, как своими руками изготовить пиролизный теплогенератор, мы рассказывали ранее в соответствующем руководстве, так что повторно его рассматривать не будем. Что касается шахтного котла, изображенного на схеме, то его сборка и эксплуатация связана с некоторыми сложностями. Изделие довольно громоздкое и материалоемкое, вдобавок слишком большой трубчатый теплообменник быстро забивается сажей при использовании влажной древесины.

Чертежи классического котла с наддувом

Вы спросите – почему с принудительным наддувом? Это необходимо, чтобы избегать пресловутого режима тления и экономично сжигать твердое топливо. Принцип действия следующий:

1. В топливник объемом 112 дм³ доверху загружаются дрова (или уголь) и разжигаются. После чего все дверцы закрываются наглухо, и в работу включается автоматика, запускающая нагнетание воздуха вентилятором.
2. После достижения заданной температуры теплоносителя контроллер останавливает вентилятор и котел переходит в ждущий режим. Через канал, закрытый гравитационной заслонкой, поступает мизерное количество воздуха, дабы топливо не потухло.
3. Когда температурный датчик зафиксирует охлаждение теплоносителя в котловой емкости, автоматика вновь включит вентилятор и цикл повторяется.

Примечание. Задействованный в этом котле недорогой комплект автоматики, изображенный на фото, позволяет организовать нагнетание воздуха в нескольких режимах интенсивности для древесины и угля разного качества и влажности.

Представленный ниже на чертеже твердотопливный котел длительного горения универсального типа уголь / дрова имеет следующие технические параметры, проверенные на практике:

• номинальная мощность по теплу – 22 кВт;
• эффективность – 77% (реальная);
• максимальное рабочее давление – 3 Бар, испытания – 4 Бар;
• глубина топливника – 460 мм, размер проема для закладки дров – 36 х 25 см;
• объем камеры – 112 литров;
• продолжительность горения на дровах – не менее 8 часов, в среднем – 10 часов, на угле – 1 сутки.

Устройство дровяного теплогенератора довольно простое: вытянутая в высоту топка оснащена снизу колосниками, а сверху – теплообменником из 4 труб, помещенных внутрь бака.

Нагнетание воздуха производится в зольную камеру по каналу из профиля 60 х 40 мм, подогреваемого задней стенкой топливника. Вентилятор и блок автоматики устанавливаются сверху, что предохраняет их от попадания пыли и грязи. Все подробности конструкции показаны на чертежах, которые вы можете взять за основу для самостоятельного изготовления.

Вариант отопителя верхнего горения

Самодельные водогрейные котлы долгого горения, где организовано сжигание топлива сверху вниз, делаются по типу широко известной печи Бубафоня, чье описание и изготовление своими руками мы давали ранее. Теплогенератор – это та же печка, только оснащенная водяной рубашкой, как продемонстрировано на чертеже.

Важный момент. Принцип работы отопителя считается относительно новым и заключается в том, что воздух к массиву топлива подается сверху, по трубе с тяжелым металлическим диском на конце. Зона горения тоже находится вверху, а дрова по мере сжигания проседают под тяжестью груза. Как правило, воздушный поток движется естественным путем за счет тяги дымохода, хотя при желании можно организовать принудительную подачу.

Судя по отзывам реальных пользователей на тематических форумах, подобные котлы на твердом топливе длительного горения не слишком хорошо себя зарекомендовали. Причин несколько:

• агрегат уступает по эффективности классическим моделям, поскольку зона интенсивного горения расположена в одной плоскости;
• круглый корпус отопителя усложняет изготовление в домашних условиях, а квадратным его сделать нельзя;
• пока не прогорит вся предыдущая порция, подкидывать свежие дровишки технически сложно;
• как и Бубафоню, теплогенератор с верхним сжиганием древесины непросто потушить в случае необходимости.

Больше интересных особенностей котлов цилиндрической конструкции раскроет эксперт по отоплению в своем видео:

Изготовление классической модели

Построение надежного ТТ-котла, способного прослужить более 15 лет, требует применения таких материалов:

• сталь низкоуглеродистая листовая марки Ст10—20 толщиной 4 мм для изготовления топливника;


• то же, толщиной 3 мм – на водяную рубашку и дверцы;
• полоса металлическая сечением 20 х 3 либо 20 х 4 мм;
• кусок трубы диаметром 150 мм на дымоход;
• труба Ø57 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм на теплообменник;
• профильная труба 6 х 4 см для воздуховода;
• уголок с шириной полок 5 см из толстого металла (4—5 мм) на колосниковую решетку;
• тонколистовая сталь с порошковой покраской для наружной обшивки.

Совет. Не стоит использовать на топливник высокоуглеродистую сталь выше Ст20. Во-первых, она дороже по цене, а во-вторых, перекаливается от сварки и может треснуть на стыках. Ручки для дверок с эбонитовыми накладками лучше купить готовые, они плотнее держат и красивее смотрятся.

Из дополнительных материалов понадобится базальтовое волокно плотностью 80—100 кг/м³ для теплоизоляции корпуса и асбесто-графитный шнур на уплотнение притворов дверей. Комплект автоматики и вентилятор, о котором упоминалось в предыдущем разделе, — польского производства, модель KG Elektronik SP-05. На рынке есть и китайские аналоги, они стоят дешевле.

Шаг первый – сварка корпуса

Чтобы сварить топливную камеру, необходимо порезать металл 4 мм на заготовки по размерам, указанным на чертеже. Собирать начинайте с дна зольника – прихватите к нему боковые стенки и крышку, а затем сформируйте обрамления для загрузочной и прочистной дверки, как это сделано на фото.

Дальше действуйте по такому алгоритму:

1. Приварите внутри топливника опоры для колосников, а снаружи – клипсы из стальной полосы для монтажа водяной рубашки.
2. Установите и обварите листы 3 мм наружной обшивки водяной рубашки. Заметьте, что она берет свое начало от верха зольной камеры.
3. В верхний отсек, который впоследствии заполнится теплоносителем, врежьте 4 жаровых трубы Ø50 мм, такие же патрубки поставьте на подключение к системе отопления.
4. Прикрепите к агрегату ножки из отрезков любого металлопроката и вмонтируйте дымоходный патрубок на выходе из огнетрубного теплообменника.

Совет. Если вы задумали изготовить двухконтурный котел долгого горения, то водяной змеевик для ГВС ставится именно на этом этапе. Лучшее место для теплообменника из медной либо нержавеющей трубки – внутри верхнего котлового бака, рядом с жаровыми трубами.

Этап второй – монтаж навесных элементов

Дверцы топливной и зольной камеры делаются путем изгибания краев заготовок и приварки внутреннего обрамления, куда укладывается базальтовый утеплитель. Сверху изоляция герметично закрывается крышкой, а в получившийся паз по периметру створки плотно вставляется асбесто-графитный шнур.

Что еще нужно сделать:

1. Прикрепить ручки и петли к корпусу, а дверцы покрыть термостойкой эмалью.
2. Сварить из уголков колосниковую решетку и поставить ее на место.
3. Изготовить воздуховод с ответным фланцем и приварить к задней стенке, как продемонстрировано на фотографии.

Чтобы утеплить и облицевать самодельный ТТ-котел, на углах водяной рубашки необходимо приварить закладные детали из любого металла, лишь бы его ширина не превышала 20 мм (на задней стенке – 4 см). Также предусмотрите стойки для крепления ЭБУ на верхней части агрегата.

Окончательная сборка отопителя

Теплоизоляция котлового бака выполняется просто – стенки обкладываются снаружи плитами базальтовой ваты, которые фиксируются шнуром. Проследите, чтобы утеплитель плотно прилегал к обрамлению загрузочного и зольного проема, а также к профильной трубе воздуховода.

Совет. Перед утеплением и облицовкой требуется вмонтировать в корпус температурный датчик от блока автоматики. Стандартное решение – установка погружной гильзы, но можно поступить проще – вложить его между утеплителем и стенкой рубашки в наиболее горячем месте – в районе свода топки.

Последний шаг – обшивка теплогенератора металлом с полимерной покраской, прикручиваемым саморезами к ранее приваренным закладным деталям. После этого навешиваются дверцы и устанавливается блок автоматики с вентилятором. Разобраться в процессе сборки вам поможет авторское видео от разработчика данного ТТ-котла продолжительного горения Виталия Дашко:

Делаем котел с верхним сжиганием топлива

На самом деле в интернете уже опубликовано огромное количество инструкций по изготовлению подобных отопительных агрегатов, поскольку именно они почему-то считаются котлами длительного горения. Правда, ни в одной из них не сказано, как домашнему мастеру сделать круглый корпус и водяную рубашку без вальцовочного станка. Прямоугольная форма топки не подойдет – по углам древесина будет сгорать хуже и «зависать» на стенках.

Примечание. Старый газовый баллон из-под пропана, используемый для изготовления Бубафони, для котла не годится – слишком малый объем (всего 50 литров). С такой камерой теплогенератор сверхдлительного горения вы не получите. Нужна стальная труба с толщиной стенки 4 мм и наружным диаметром не менее 40 см.

Еще из материалов понадобится:

• листовой металл для водяной рубашки 3 мм в толщину;
• труба Ø57 мм на воздуховод и Ø100 мм для выхода дымовых газов;
• лист толщиной 1 см для круглого «блина»;
• арматура либо уголки для сборки колосниковой решетки;
• полоса 40 х 4 для распределителей воздушных потоков.

На утепление корпуса возьмите ту же базальтовую вату большой плотности и крашеный металл – на облицовку. Осталось решить главный вопрос – как в домашних условиях согнуть металл под цилиндрическую топку, чтобы сделать водяную рубашку. Варианты выхода из ситуации отражены на схеме – если вальцов поблизости нет, обшивка выполняется из сегментов в виде многогранника или же просто квадратного сечения.

Совет. Возможно, вам удастся отыскать трубу большего диаметра и надеть ее на топливник, но тогда вес отопителя выйдет довольно внушительным, а прогреваться он будет долго.

Сборка ТТ-котла продолжительного верхнего горения производится так:

1. Приварите внутри основной трубы полочки для колосников и поставьте днище. Сделайте вырезы под дверцы и дымоходное отверстие. Смастерите решетку и вставьте ее на место.
2. Изготовьте по чертежу «блин» с отверстием посередине, куда вставьте и обварите воздушную трубу. Вырежьте верхнюю крышку агрегата с проемом для трубы, после чего установите груз внутрь топки. Поставьте крышку и закрепите ее сваркой.
3. Сделайте обшивку водяной рубашки и приварите ее таким же образом, как описывается в предыдущем разделе. По той же технологии соберите дверцы.
4. Установите все патрубки, выполните утепление и облицовку котла.

На этом сборочный процесс окончен. Чтобы агрегат выглядел привлекательно, покрасьте все незашитые элементы в черный или другой темный цвет и переходите к испытаниям.

Заключение

Если вам удалось справиться с самостоятельным изготовлением «долгоиграющего» котла, то следующий этап – его проверка и эксплуатация. Поскольку домашние умельцы не всегда располагают компрессором для пневматических испытаний, то лучший способ – поставить отопитель во дворе, заполнить водой и разжечь, доведя до рабочей температуры 90°С. Неплотные стыки дадут о себе знать, только надо выдержать в таком режиме не менее 1 часа. Для отведения тепла придумайте какой-нибудь радиатор или регистр из труб.

qustu.com

Принцип работы

Прежде чем мастерить твердотопливный котёл своими руками, неплохо разобраться, как работают котлы промышленного изготовления, и чем обусловлена их повышенная эффективность. КПД, заявленный в паспортной документации на котлы, часто превышает 90%. Причина этого — длительное и почти полное сжигание топлива.

В обычных твердотопливных моделях, работающих на дровах, угле или пеллетах, камера сгорания общая, в ней происходит разогрев и горение топлива до состояния золы. Дым, выделяющийся при этом, поступает сразу в дымоход, а оттуда — в трубу. Площадь контакта пламени со стенками котла в таких моделях невелика, и они не успевают как следует прогреться. В итоге значительная часть тепла уходит с дымом в атмосферу.

В котле длительного горения процесс сжигания дров разделен на этапы. Сначала происходит нагрев их до температуры около 300 градусов. От нагрева нарушается связь между волокнами древесины, выделяется дым, насыщенный парами влаги и горючими газами, а сами поленья обугливаются.

Горючие газы — это смесь соединений углерода, серы и водород, при наличии в топке достаточного количества кислорода они ярко горят с выделением тепла. Этот процесс называется пиролизом, а сами котлы — пиролизными.

Зону в пиролизных агрегатах, где происходит разложение древесины, называют газогенератором. Чтобы избежать воспламенения дымовых газов в газогенераторе, доступ кислорода к дровам ограничивают. Газы посредством тяги или принудительного наддува поступают в отдельную зону топки, которая называется камерой дожига, где и сгорают. Вокруг камеры расположен теплообменник, который быстро нагревается, после чего вода из него поступает в систему отопления.

Достоинства пиролизных котлов промышленного производства, работающих на дровах:

• экономия топлива — они могут работать на одной загрузке от 6 часов до 5 суток;
• высокий КПД, 90-95%;
• экологичность — в дыме содержится мало вредных для атмосферы газов и сажи;
• безопасность — дым на выходе имеет температуру 120-160 градусов Цельсия;
• высокий уровень автоматизации процесса.

Недостатки покупных котлов длительного горения:

• склонность к появлению конденсата на стенках теплообменника и дымохода;
• высокие требования к влажности топлива — не более 16%;
• высокая цена, иногда в 1,5-2 раза превышающая стоимость обычных твердотопливных котлов.

Котлы длительного горения имеют такую высокую эффективность благодаря особенностям конструкции и происходящим в них физическим процессам. Для их производства не нужны дорогостоящие материалы или сложные технологии. Большинство котлов выполнены из листовой стали и имеют сварную конструкцию. Поэтому, имея навык работы со сварочным аппаратом, такой котёл можно сделать своими руками.

Выбор конструкции

Прежде чем приступить к разработке чертежей своими руками, нужно рассмотреть принцип работы и типичные конструкции котлов длительного горения, и выбрать наиболее простую и доступную.

По типу устройства пиролизные котлы разделяются на два типа:

• с верхним горением — шахтные;
• с нижним горением.

Что означают эти характеристики? Все очень просто: тип горения указывает на расположение зоны газогенерации.

В котлах шахтного типа загрузку топлива выполняют через дверку, расположенную в верхней части топки. Горение начинается на поверхности общего объема топлива, а дым, выделяющийся в результате этого, с помощью принудительного наддува проходит через всю толщу дров в нижнюю часть топки, где обогащается воздухом и сгорает. При этом масса дров дополнительно нагревается и более стабильно горит.

В котлах нижнего горения топка расположена снизу, а камера дожига газов — вверху. В них не требуется принудительный наддув, движение воздуха происходит с помощью тяги. Плюс таких котлов — независимость от электрической сети. Минус — меньшая эффективность и объем загрузки, а следовательно и время непрерывной работы.

Видео: самодельный пиролизный котёл и принцип его работы.

Котлы с наиболее простой конструкцией имеют цилиндрическую форму. Топка в них окружена теплообменником, и съем тепла происходит по всей поверхности топочной камеры. Такой котёл можно сделать своими руками из листового железа или двух металлических труб разного диаметра.

Как сделать самостоятельно?

Котёл изготавливают своими руками по готовому чертежу, приведенному на рисунке. Размеры, указанные на чертеже, можно незначительно изменять, при этом важно соблюдать пропорции.

Принцип работы этого отопительного агрегата таков:
• Через дверку загружают топливо, предварительно подняв распределитель воздуха на максимальную высоту;
• Осуществляют его розжиг с помощью щепы, бересты или специального средства.
• После начала устойчивого горения распределитель воздуха опускают на верхнюю часть топлива, закрывают дверцу поддувало, ограничивая тем самым активное поступление кислорода.
• В рабочем режиме интенсивность горения регулируется задвижкой на распределителе. Благодаря его конструкции воздух поступает прямо в зону горения дозировано, что способствует равномерному длительному горению.
• Воздух, проходя по его трубе, предварительно прогревается, из него испаряется влага. По мере прогорания топлива распределитель опускается под собственным весом. Для его подъема предназначена цепочка.

Высота потолков в котельной должна быть не менее 2,8 метра и позволять поднять распределитель топлива на уровень максимальной загрузки!

• Топливо тлеет, выделяя дымовые газы, которые догорают в верхней части топки. Топить такой котёл можно дровами, опилом, пеллетами, а также отходами лесопереработки — стружкой, щепой, строительным мусором. Для каждого вида топлива нужно подбирать свой режим подачи воздуха.

Конструкция котла не герметична, в отличие от заводских моделей, поэтому его необходимо устанавливать в хорошо проветриваемой котельной: при тлении дров выделяется, в числе прочих, опасный угарный газ.

КПД устройства несколько ниже, чем у промышленных аналогов, но учитывая затраты на его изготовление, этот недостаток не так важен.

Необходимые материалы и инструмент

Сборку котла производят сваркой, поэтому обязательное условие — наличие сварочного аппарата и навык работы с ним. В процессе сварки своими руками также понадобятся 2-3 пачки электродов подходящего диаметра.

Для раскроя материала потребуется болгарка с отрезными кругами, для зачистки швов понадобятся также шлифовальные круги.

Кроме того, нужен инструмент для измерения и разметки: рулетка, угольник, маркер, циркуль для разметки окружностей.

Для опрессовки готового изделия нужен будет компрессор.

Материалы и покупные изделия:
• Трубы из металла толщиной 3-4 мм, Ø 40 см, длина 150 см — для выполнения корпуса топки и труба Ø 45 см, длина 130 см теплообменника;
• Труба металлическая Ø 6 см, длина заготовки 120 см — для канала подачи воздуха в распределитель;
• Два кольца из листового металла толщиной 3 мм, с внутренним диаметром 40 см, внешним — 45 см — заглушки на водяную рубашку;
• Листовой металл 3 мм для выполнения дверцы топки и зольника. Можно использовать готовые чугунные дверцы подходящего размера;
• Листовой металл толщиной 5 мм для распределителя воздуха или круг из него диаметром 40-42 мм;
• Обрезки уголка или швеллера подходящего размера для выполнения крыльчатки;
• Асбестовый шнур и полотно — для теплоизоляции дверок.

Изготовление корпуса и теплообменника

Сборку котла начинают с корпуса

, как наиболее ответственного узла, подверженного значительным тепловым нагрузкам. Остальные детали подгоняют с таким условием, чтобы создать максимально герметичную конструкцию и избежать утечек дыма и теплопотерь.
1. Трубы диаметром 40 и 45 см вставляют одна в другую, выравнивают по верхнему краю и выставляют с помощью деревянных распорок одинаковый зазор между ними. Это поможет избежать местного перегрева водяной рубашки.
2. Соединяют их сваркой сверху и снизу короткой трубы с помощью металлических колец. Сварной шов стараются делать максимально ровным и качественным. Низ топки заваривают кругом из листового металла.

• В нижней части внутренней трубы делают отверстие прямоугольной формы под дверцу зольника. Саму дверцу можно выполнить из листового металла или установить готовую чугунную. Теплоизоляция дверцы не обязательна — внизу топки не будет высоких температур, поэтому дверцу можно делать одинарной. Ее нужно обязательно оснастить задвижкой, плотно закрывающей дверку, иначе будет происходить подсос воздуха, что нарушит кислородный баланс в котле.

 

• Дверку топочной камеры размещают в верхней части корпуса. Здесь температурный режим будет более жестким, поэтому дверку лучше сделать своими руками из листового металла, причем делают ее двойной, как на фото, с прокладкой из двух слоев асбеста. Это, во-первых, создаст лучшую теплоизоляцию и поможет избежать ожогов, а во-вторых, повысит ее жесткость, и при топке дверку не поведет. Дверку аналогично оснащают плотной задвижкой.

 

• Сбоку или сзади верхней части корпуса вваривают дымовой патрубок из профильной трубы с отверстием для подсоединения к дымоходу. При этом уделяют особое внимание качеству швов с внешней и внутренней стороны рубашки — из-за неправильно выбранного режима здесь может образоваться конденсат, а в сочетании с дымовыми газами он способствует коррозии. Сварные швы, имеющие раковины и не удаленную окалину, подвержены коррозии наиболее сильно.

 

• В верхней и нижней части водяной рубашки приваривают патрубки для подачи и выхода теплоносителя. Их делают из обрезков дюймовой трубы нужной длины, с резьбой на внешнем конце. Патрубки удобнее располагать сбоку котла, в стороне от дымового патрубка, чтобы системы дымоудаления и отопления было удобно обслуживать.
• Корпус котла оснащают ножками из обрезков уголка или швеллера — так будет удобнее регулировать его при установке.
• Выполняют съемную крышку диаметром 46 см с отверстием в центре 6,5 см — она будет установлена внатяг на корпус.
• Все детали и швы зачищают болгаркой и покрывают термостойкой краской на основе кремнийорганики, предназначенной для покраски печных элементов и автомобильных систем газоудаления — она терпит нагрев до температуры не менее 800 градусов.

 

Распределитель воздуха

Распределитель воздуха — не менее важная деталь. Для него лучше использовать толстый металл — не менее 5 мм. Во-первых, он находится в зоне активного горения, и при меньшей толщине может деформироваться и со временем прогореть. Во-вторых, при большей толщине распределитель воздуха будет лучше прижимать массу топлива.

1. Из металла вырезают круг диаметром 38 см с отверстием в центре Ø 6 см. К отверстию герметично приваривают трубу Ø 6 см длиной 120 см. По этой трубе будет поступать воздух в зону горения.
2. В нижней части распределителя нужно приварить крыльчатку — расходящиеся воздуховоды из уголка 25 мм или швеллера. Их количество может быть разным, чем больше каналов, тем равномернее будет гореть топливо.
3. В верхней части трубы нужно установить задвижку или шибер для регулирования воздушного потока, а также предусмотреть петлю для присоединения цепочки, которой распределитель будет подниматься в верхнее положение.

Чтобы оборудовать котел для работы на угле, нужно оснастить его принудительным наддувом. Трубу распределителя в этом случае выполняют телескопической, а в верхней ее части располагают дутьевой вентилятор.

Установка

Котел длительного горения ставят на ровную поверхность и регулируют по уровню, в случае сильного перекоса возможно ухудшение циркуляции теплоносителя.

Распределитель воздуха помещают внутрь топки, а сверху надевают крышку, которую закрепляют на корпусе сваркой или внатяг с уплотнением асбестовым шнуром.

Подключают дымовой патрубок к дымоходу. К патрубкам водяной рубашки подсоединяют трубы системы отопления.

После заполнения системы котел можно начинать топить. Пробную топку выполняют с неполной партией топлива, регулируют режимы, и только после этого можно загружать его для работы в полную мощность.

Такой котел, при скромном внешнем виде, вполне способен отопить деревенский или дачный дом, мастерскую, гараж, решив проблему обогрева.

gidpopechkam.ru

Увеличение продолжительности горения твердого топлива

Каждый домовладелец желал бы установить котел, который не потребует подбрасывания дров каждые 6 часов. Некоторые теплогенераторы держат тепло до недели. Но увеличение длительности не всегда рационально, ведь понижается КПД установки. Причины в следующем:

1. КПД дровяных котлов составляет около 70%. Если заменить процесс тлением, увеличив тем самым продолжительность процесса, КПД уменьшится примерно до 40%, примерно как у простой печки.
2. Дрова, которые тлеют, выделяют мало тепла. Потому дом нагреваться будет значительно дольше.
3. Не получится сжечь сырые дрова, если котел использует только режим тления.

Котлы, работающие с одной подачей дров на протяжении 8 и выше часов, бывают следующих видов:

• классические, где подача воздуха осуществляется принудительно;
• с верхним горением. Подобные установки можно сделать самостоятельно, если имеется подходящий инструмент и опыт работы со сваркой.

Можно найти схемы котлов, работающих на опилках, но подобные установки сложно изготовить самостоятельно, плюс, они очень большие.

Изготовление котла продолжительного горения

Чтобы собственноручно сделать установку, потребуется сталь Ст 20. Выполненная из нее установке прослужит не менее 15 лет. При большем количестве углерода в стали, материал может прикаливаться от высоких температур, потому для изготовления он не подходит. Если есть возможность, купить можно жаропрочную сталь, легированную молибденом или хромом. Из таблицы можно узнать, какие размеры заготовок потребуются для изготовления устройства.

Чтобы разрезать материал, лучше обратиться в мастерскую, где имеются гильотинные ножницы. В частях не будет заусенцев, будет сэкономлено много времени. Также будут нужны следующие детали:

1. Равнополочный уголок 50х4 мм. Нужен будет, чтобы изготовить колосники.
2. 2 трубы: DN50 и DN Первая для теплообменника и патрубков, к которым будут подключаться системы отопления. Вторая – для дымохода.
3. Труба 60х40 мм для канала воздуховода.
4. Стальная полоска 20х3 мм.
5. Утеплитель из базальта.
6. Ручки.
7. Асбестовый картон и шнур.

Также понадобятся инструменты для сварки металла, резки и некоторые другие, имеющиеся в каждом жилище.

В шахтном котле будет использован блок управления, вентилятора, температурного датчика. Стоит найти польские изделия, которые очень похожи на китайские, но значительно отличаются по качеству сборки, сроку службы. Маркировка блока управления — KG Elektronik SP-05, вентилятора — DP-02.

jsnip.ru

Шахтный котел – конструкция и принцип действия

Шахтный котел длительного горения отличается от других продолжительностью горения и особенностями устройства. Часто подбрасывать топливо не требуется, он имеет топливную камеру большого объема, горение медленное. Разработано два вида шахтных котлов: с обычным горением и пиролизный. Каждый имеет сходное устройство из двух камер: в одной сжигается топливо, во второй устроен теплообменник.

Шахтный котел с обычным сгоранием более простой по устройству. Половину всего объема занимает топка высотой почти на весь агрегат, но небольшой ширины и глубины. Сбоку или сверху находится люк для загрузки топлива. Топочное отделение при взгляде сверху внутрь напоминает шахту, отсюда такое название. Под топочной камерой находится зольник, отделенный от нее колосником. Через зольниковую дверку открывается доступ не только к нему, но и к топке. Шибером, расположенным под дверкой, регулируется поступление воздуха.

Вторая важная часть – камера с теплообменником, наполненным водой или, если котел не используется для водяного отопления, жаротрубный. Газы поступают в нее из топливника через отверстие и выходят через дымоход, попутно нагревая теплообменник. Из него вода по трубам поступает в систему или горячий воздух прогревает помещение.

Пиролизный котел шахтного типа имеет схожую конструкцию, но изготавливается с некоторыми дополнительными элементами:

1. 1. Камерами, в которых сгорает и догорает угарный газ. Располагаются снизу теплообменного пространства, стенки обложены шамотным кирпичом.
2. 2. Несколько труб с большим количеством маленьких дырочек. Через них подается воздух для камер сгорания и догорания.
3. 3. Вверху у стенки расположены задвижки для разделения двух камер.

Принцип действия пиролизного котла несколько другой. При топке ограничивают поступление воздуха, медленное горение вызывает образование большого количества газов, которые поступают в дополнительные камеры и сгорают. В котлах сжигают любое твердое топливо: уголь, дрова, пеллеты. Одной закладки угля хватает для пяти суток, дров – не более тридцати часов. За счет полного сгорания такие котлы обладают высоким КПД – до 90%.

obustroen.ru

Принцип работы котла шахтного типа. Особенности конструкции

Среди отопительных котлов длительного горения агрегаты шахтного типа выделяются неприхотливостью к качеству топлива. Условие немаловажное, учитывая тот факт, что другие нагревательные приборы на твердом топливе капризнее в плане выбора топлива. Технологически допускается использование для топки котла поленья, влажность которых превышает 40-45%.

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

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

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

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

Для справки: Пиролиз — процесс генерации газообразного вещества во время экзотермической реакции с древесным топливом. При отсутствии кислорода в процессе тления выделяется летучее газообразное вещество, которое уже потом, при контакте с кислорода выделяет интенсивно тепло.

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

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

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

Основные преимущества и недостатки котельного оборудования шахтного типа

Для дачного дома или загородного гостевого дома, такой вид отопительной техники представляет собой настоящую находку. Не всегда есть возможность получить для использования идеальное топливо. Сухие дрова в холодное и сырое время года – явление достаточно редкое. Для других нагревательных приборов такое состояние дров может стать причиной низкой работоспособности отопительной техники. Шахтные нагревательные приборы подобными недостатками не страдают.

Установив у себя в доме такое отопительное оборудование, вы получаете следующие преимущества:

• агрегат работает практически на любом виде твердого органического топлива;
• агрегаты способны работать на разных режимах работы (широкий диапазон мощности);
• оборудование экономично. Одной закладки хватает на 12-24 часа;
• длительная и непрерывная работа на протяжении всего отопительного сезона;
• агрегаты этого типа отличаются энергонезависимостью;
• простота конструкции и удобство в обслуживании (зола удаляется во время работы агрегата);
• высокий уровень безопасности работающего агрегата.

На заметку: Оценивая преимущества котельного оборудования шахтного типа, не стоит забывать о том, что как и любой другой котел, данный агрегат требует грамотной обвязки. В противном случае вы рискуете утратить все преимущества данного оборудования.

К другим недостаткам котельного оборудования этого типа можно отнести простоту его конструкции. Здесь надо быть осторожным и внимательным! Неправильная трактовка основных параметров оборудования и поверхностные знания о принципе работы котлов шахтного типа, могут привести к неприятным последствиям.

На первый взгляд конструкция нагревательного прибора проста и понятна. Многие пытаются сделать такое оборудование самостоятельно. Попытки не всегда успешны ввиду того, что очень важно грамотно и точно расположить теплообменники. В камере сгорания температура достигает 450-500⁰С и если водотрубный теплообменник расположен низко, ваш котел мгновенно закипит, что приведет к печальным последствиям.

В зависимости от конструкции топочной камеры различают нагревательные приборы на следующие виды, по фамилии создателей. Основная часть используемых в быту нагревательных агрегатов — это котлы Холмова и отопительные приборы Ефимова.

Каким образом нужно топить котел шахтного типа

Как и любой другой вид котельной техники, рассчитанной на обогрев жилых объектов, шахтный котел имеет во время эксплуатации свои тонкости и нюансы. Первое и что самое важное для нормальной работы агрегата – качество топлива, и каким образом производится загрузка дров топливную камеру. Высокая теплоэффективность твердотопливного шахтного котла достигается за счет правильной укладки дров. Правильно уложенное топливо позволит не только обеспечить максимальный рабочий эффект, но и снизит вероятность задымления жилых помещений.

Качество укладки топлива определяет продолжительность горения и соответственно, длительность работы нагревательного агрегата.

На заметку: отсутствие необходимых навыков приводит к тому, что большая часть потребителей не в состоянии правильно использовать нагревательный прибор. Вместо режима газогенерации шахтные котлы работают в обычном режиме. Соответственно эффективность работа такого агрегата крайне низка.

Что бы правильно использовать нагревательный прибор шахтного типа достаточно усвоить несложный алгоритм действий.

1. Первоначальный розжиг дров традиционным способом.
2. Через 15-20 минут котел сможет выйти на номинальную мощность.
3. После выхода котла в рабочий режим догружают в топливную шахту остальные дрова и переходят в пиролизный режим работы.

Правильно подобранные и уложенные дрова – гарантия того, что котел будет работать длительное время, обеспечивая ваш дом теплом.

Что касается непосредственно самого топлива, то здесь многое зависит от фантазии и финансовых возможностей владельца дома. Однако, несмотря на то, что отопительные приборы шахтного типа всеядны, КПД котла напрямую зависит, чем вы топите котел.

В топку котла идут топливные брикеты, отходы деревообработки, пеллеты. Брикеты и пеллеты считаются элитным видом топлива, однако их цена намного превышает стоимость обычных дров. Тем более, если брать во внимание неприхотливость шахтного котельного оборудования в плане топливного ресурса. Дрова являются основным топливным материалом для шахтных котлов. Во время эксплуатации, необходимо хотя бы половину закладки делать из дров.

На заметку: лучше для топки котла использовать дрова твердых пород древесины. Сосновые и еловые поленья обладают высоким содержанием смол, что может привести к образованию и скоплению на стенках камеры сгорания дегтя.

Способ укладки дров в шахтный котел

Разобравшись с принципом действия нагревательных приборов шахтного типа, с требованиями, предъявляемыми к топливу, нужно обратить внимание на способах закладки.

Наиболее часты случаи, с которыми приходится сталкиваться владельцам шахтных твердотопливных котлов, связаны с зависанием дров в топливной камере. Причина такого явления — неправильная закладка. Учитывая принцип действия шахтного котла, где основное горение происходит в нижней части устройства, дрова должны под собственным весом плавно опускаться вниз.

Несоблюдение рекомендаций по укладке дров в данном случае чревато внезапному прерыванию основного процесса – горению топлива. Перед началом эксплуатации шахтных агрегатов следует придерживаться следующих рекомендаций:

• поленья, предназначенные для закладки, должны быть меньших размеров, на несколько сантиметров меньше значений периметра топливной шахты;
• дрова всегда необходимо укладывать поперек шахты, а ни в коем случае вдоль нее;
• на самый низ укладываются самые сухие поленья, тогда как вверху можно расположить сырые дрова.

Нехитрые советы помогут вам добиться нормальной работы вашего котла. Одной загрузки дров, если соблюдены все правила закладки, должно хватить на 12 часов. Котел все это время будет работать самостоятельно, не требуя вашего участия.

Заключение

Шахтные котлы на твердом топливе из всего модельного ряда твердотопливных нагревательных приборов являются самыми удобными, самыми эффективными и самыми неприхотливыми в эксплуатации. Для каждого из нас, кто имеет свою дачу или загородный дом, такой вид отопительной техники будет лучшим инженерно-техническим решением.

Потребителя подкупает в плане выбора нагревательного оборудования относительно доступная цена шахтных котлов, минимум сложных устройств и механизмов в их конструкции.

Для той категории потребителей, которые хотят получить автономное домашнее отопление, твердотопливные котлы длительного горения шахтного типа обеспечат массу свободного времени, высокий уровень комфорта в доме.

znatoktepla.ru

Твердотопливные котлы бытового назначения

Можно классифицировать их по-разному. Сегодняшними исследователями выделяются в котельном оборудовании такие основные направления, как прямоточные паровые котлы; котлы без дожига отходящих газов; газогенераторные котлы; шахтные котлы с верхним и нижним горением; пиролизные; пеллетные; угольные котлы.

Всё вышеперечисленное оборудование функционирует на разных видах твердого топлива. Эффективность их тоже соответственно разная, к тому же зависит от различий в условиях эксплуатации и самого топлива в немалой мере.

Содержание

• Особенности российского рынка
• КПД и другие технические характеристики
• Прямоточные дровяные котлы
• Котлы дровяные (одно-, двух- и трёхходовые) без дожига отходящих газов
• Газогенераторные котлы
• Шахтные котлы нижнего горения (традиционные) на дровах
• Шахтные котлы (дровяные) длительного верхнего горения
• Шахтные котлы длительного нижнего горения
• Пиролизные котлы
• Пеллетные котлы с автоматикой
• Автоматизированные шахтные котлы нижнего горения
• Котлы с автоматической подачей угля

Особенности российского рынка ↑

Многие специалисты справедливо считают его пока не вполне сформировавшимся. Именно в силу этого не всегда менее высокая эффективность отражается пропорционально на цене изделия. Нет достаточно четкой классификации, должной сертификации оборудования.
Нужны более глубокие и детальные исследования. Касающиеся мощностных режимов, разных теплоносителей, видов топлива, использования магнитных преобразователей и т.д. — все эти факторы напрямую отражаются на КПД приборов.
Без достаточных знаний простому потребителю сложно даже выявить отличия между, к примеру, прямоточными котлами и пиролизными. Что касается «пиролизников» и «шахтников», здесь и сами производители не совсем определились с терминологией (см. ниже).
Но подобные исследования обходятся дорого. А проводить их можно только в специальных условиях лицензированными специалистами, что не всегда и не всем производителям доступно. А так как пока в России это посчитали не обязательным, то и понятно, что самим производителям котлового оборудования нет никакой надобности на свой страх и риск углубленные изыскания проводить — зачем?
Реальный смысл в этом забрезжит лишь в том случае, если сочетание качественных характеристик и цен на товар приблизится к идеальному в своём сегменте, а сами итоги и выводы проведенных исследований будут ценной базовой опорой для рекламных кампаний.
На данный же момент несколько производителей, из тех, кто разбирается в предмете и выпускает ликвидную продукцию, по мере сил объединяют общие усилия по созданию независимого протокола. Вполне вероятно, и я это допускаю, что это может послужить базой для формирования в будущем мощного производственного комплекса в России, который способен обогнать (технически и интеллектуально) мировых лидеров в сфере котлостроения.

КПД и другие технические характеристики ↑

Покажу на примере отличия в базовых характеристиках (КПД, длительность работы на одной топливной закладке) разных классов котельного оборудования  на объектах.

Рассмотрю котлы, работающие на дровах, древесных брикетах, пеллетах (из дерева), опилках, щепках, с разной влажностью топлива. Надо иметь в  виду, что приводимые цифры не точные, а примерные — глубоких исследований, повторяю, пока не проводилось.

Прямоточные дровяные котлы ↑

КПД = 25-35%. На одной закладке дровяные котлы работают до 3-4-х часов. Заметно ухудшается при этом дожигание топлива. Отложения сажи в дымоходе заметные. Дрова, как правило,  подкладывают 1 раз/ 30-60 мин. На сыпучих видах топлива (щепа, опилки и пр.) и на влажном топливе не работают.

Котлы дровяные (одно-, двух- и трёхходовые) без дожига отходящих газов ↑

КПД =  30-50% (влияют форма теплообменника и количество ходов). Иные модели работают непрерывно по 8-12 часов. Проблемы имеют схожие с прямоточниками.

Газогенераторные котлы ↑

Топка у таких котлов (т.н. загрузочная камера) расположена внизу. Теплообменник и камеры дожига топлива — сверху. Такого типа котлы иногда называют пиролизными (т.к. в них присутствует система дожига отходящих газов), но чаще их всё же разделяют. Ведь конструкция  пиролизных и газогенераторных котлов существенно различна, да и по техническим характеристикам они отличаются.

Газогенераторные котлы на дровах выдают КПД порядка 45-90% (разница зависит от количества ходов, формы теплообменника, количества ходов  (одно-, двух- и трёхходовые), режима работы и собственно устройства  дожига). Иные модели работают непрерывно до 30 часов.
Это направление считается перспективным. Хотя бы потому что котлы способны работать на разном топливе, на любой влажности, и весьма длительно на одной закладке.
Система дожига отходящих газов  над топкой позволяет эксплуатировать котлы разной мощности без затухания без принудительной тяги.  Газогенераторные дровяные котлы на малых оборотах котёл существенно ухудшают свой КПД (до 25-35%), забивают дымоход отложениями сажи с выделением креазота. Но и это не сказывается на их популярности.  А она растет год от года.  Одна из самых продаваемых позиций на рынке газогенераторных котлов России — модель «Буржуй-К».

Шахтные котлы нижнего горения (традиционные) на дровах ↑

Такие котлы показывают КПД порядка 75-90%. Работать могут на одной закладке дров до 8-12 часов.  Влажность топлива может при этом быть любой. Такие шахтные котлы известны чуть ли не 100 лет. Нынешние изготовители их весьма уменьшили в размерах, в силу чего они стали удобны больше для топки углем.  Нередко  традиционные шахтные котлы также называют пиролизными —  у них есть система дожига отходящих газов.

Шахтные котлы (дровяные) длительного верхнего горения ↑

Способны стабильно работать до трех суток на одной закладке, при КПД до 50-75%. Топливо принимают лишь  сухое. Опилки, пеллеты, щепав этих котлах не работают, вернее, они затухают. Имеются универсальные модели. Они способны также работать на буром угле. И на торфяных крупных брикетах. Называют примеры работы шахтного котла длительного (верхнего) горения почти 16 суток на единственной закладке угля. Как и газогенераторные котлы, появились на рынке шумно, имеют немалый спрос и производятся с  2001 г.  Из самых  известных брендов — Stropuva (Литва).  Мощности котлов от 7 до 40 кВт.

Шахтные котлы длительного нижнего горения ↑

Многие специалисты склонны считать их чуть ли не самым перспективным направлением в   сегменте бытового отопительного оборудования. Работают таковые на дровах и на комбинированном топливе (опилки, пеллеты и всё вперемешку), причем оно допустимо любой влажности. Топятся шахтные котлы  подряд по несколько суток. До нескольких недель могут работать на одной закладке бурого угля. При известной автоматизации подобных котлов они способны стабильно работать и в энергонезависимом режиме. Это значит, что помещение (дом) с подобным типом отопления на естественной циркуляции теплоносителя обойдется при необходимости  без электроснабжения, находясь в полностью автономном режиме. У шахтных котлов длительного нижнего горения весьма впечатляющий КПД = 75-90%. И, что приятно, отрасль шахтных котлов сегодня довольно-таки энергично развивается.

Пиролизные котлы ↑

Имеют неоднозначные позиции и даже снискали определенную репутацию «скандальных». В России их начали использовать  в бытовом сегменте, заменяя прямоточные котлы, и разница в экономичности показалась поразительной. В рабочем режиме КПД этих котлов демонстрирует огромную экономичность, достигая 80-90%. Изготовители пиролизной котельной техники «подрезали» диапазон рабочих мощностей (от 80 до 100% от номинальных параметров), потребовались тепловые аккумуляторы.  Ограничили и влажность для топлива до 20%. Впрочем, новые  модели работают на всяком топливе и при любой влажности, имея большой разброс мощностей (от 30 до 110% от номинальной). Некоторые модификации конструктивно приблизились к характеристикам шахтных котлов длительного нижнего горения и способны вполне работать более суток на одной закладке. Кстати, сходство у пиролизных и шахтных котлов действительно есть. Недаром и  производители зачастую называют пиролизные котлы («пиролизники») именуют «шахтниками», и наоборот. Пиролизные котлы, тем не менее, достаточно прочно занимают свою собственную нишу, и судя по динамике, продолжат совершенствоваться.

Пиролизные котлы с автоматикой

Пиролизные котлы, так же как и т.н. шахтники,  автоматизируются пеллетными горелками факельного типа, подразумевающими возможность автоматизации процессов загрузки топлива в саму топочную камеру. Могу только предположить, что в данном направлении в России какие-то более или менее серьезные исследовательские работы начаты, но пока нам о такого рода разработках ничего не известно.

Пеллетные котлы с автоматикой ↑

Это едва ли не самая неоднозначная тема на сегодняшний момент. Такие котлы выбирать надо со вниманием. Про автоматические пеллетные котлы много разговоров. Порой можно слышать,  что они вовсе не работают, либо работают неэффективно, с неполной отдачей. В тот же момент замечу, что удачно подобранные пеллетные котлы демонстрируют совершенно изумительные способности. Во-первых, они в действительности могут вполне стабильно работать с КПД до 90-94%. Во-вторых, самоочищают теплообменник. В-третьих, способны автоматизированно работать в продолжение всего сезона. Так что не приходится удивляться тому факту, что объёмы их продаж ежегодно растут, и весьма основательно. Если и были одно время сомнения по вопросу своевременной и без перебоев доставки качественного топлива, то, похоже, проблема решена. Во всяком случае, что касается Московского региона, там в последние годы  перебоев не было совсем. Думается, и в прочих регионах в ближайшее время будет подобная ситуация.

Автоматизированные шахтные котлы нижнего горения ↑

На сегодня такие котлы оборудуют  автоматизированными пеллетными горелками факельного типа. Конструкторы разрабатывают автоматизацию подачи топлива непосредственно в шахту. Это положительно отразится на себестоимости готового изделия, но сократит при этом диапазон стабильной работы (пеллетные горелки работают в режиме старт/стоп). Проблемы некоторые пока имеются, но они решаются. И направление неуклонно развивается, что неудивительно — простота конструкции, низкая цена, возможность в течение всего сезона работать на одной закладке топлива — всё это служит весьма эффективными факторами успеха.

Котлы с автоматической подачей угля ↑

Автоматизированные котлы на угле. Данное направление также активно пробивается в последние годы, и по-видимому, движение это продолжится, поскольку востребованность в автоматизированных угольных котлах в силу популярности данного вида топлива в нашей стране высока. Десять лет назад в России получили активное распространение угольные котлы венгерского производства под брендом КарбоРобот (Carborobot) — с автоматикой. Тогда резко сократились  выбросы с отходящими газами. Устраивавшие неоднократные проверки Карбороботов московские экологи не могли предъявить существенных претензий к оборудованию и не воспрепятствовали их использованию.  КПД венгерских котлов вырос в среднем составляет около 80- 85%. Хотелось бы надеяться, что в ближайшие годы Россия сумеет тоже составить достойную конкуренцию венгерским производителям, но пока об этом говорить, увы, рано.

А. В. Старков, канд.техн. наук

teplolivam.ru

Особенности конструкции и принцип работы

Существуют два вида твердотопливного котла шахтного типа:

• с обычным способом сжигания дров;
• с применением пиролизного процесса.

У обоих типов котлов имеется две вертикально расположенные камеры. В первой горит топливо, а во второй располагается теплообменник.

Шахтный котел с обычным сжиганием древесины состоит из:

1. Топки, занимающей половину и более объема всего прибора. Данная часть агрегата характеризуется большой высотой, незначительной глубиной и шириной.
2. Загрузочного люка, который располагается сбоку или сверху топочной камеры.
3. Зольной камеры, находящейся под топкой.
4. Колосника, отделяющего топочную и зольную зоны.
5. Дверцы зольника, имеющей такие параметры, что обеспечивается доступ к этой камере и к нижней части топки. На ней устанавливают шибер, предназначенный для подачи воздуха.
6. Теплообменной камеры, у которой внутри располагается теплообменник водяного или жаротрубного типа. У камеры есть отверстие, посредством которого перемещаются угарные газы, собравшиеся в топке.
7. Дымохода с заслонкой.

Функционирует агрегат так:

1. В топочном отделении поджигают дрова.
2. Угарные газы, имеющие высокую температуру, выводятся в теплообменник посредством отверстия.
3. Теплоноситель нагревается за счет газов.
4. Охлажденный дым отводится наружу через дымовую трубу, а горячая жидкость поступает в теплоснабжающую систему.

У твердотопливного котла шахтного типа длительного горения почти аналогичная конструкция, но имеются и отличия, которые заключаются в наличии:

1. Камер сгорания и догорания угарного газа, располагающихся внизу теплообменника. Их стенки выкладывают из шамотного кирпича.
2. Трубы с большим числом отверстий, предназначенной для вторичной воздухоподачи, находящейся внутри камеры сгорания.
3. Задвижки, расположенной наверху стенки, разделяющей две камеры.

Во время процесса пиролиза дрова разлагаются на кокс и разные горючие газы, которые проникают в камеру сгорания, где смешиваются с воздухом и горят дальше. Остаток газов догорает в специальной камере, а выработанная тепловая энергия греет воду.

Материалы для сборки котла шахтного типа

Чтобы собственноручно изготовить пиролизный агрегат шахтного типа, необходимо подготовить:

1. Стальные листы с футеровкой толщиной 3 -5 миллиметров. Применять другой вид стали не следует, поскольку пиролиз проходит при высокой температуре и обычный сплав быстро перегорит.
2. Листовую сталь, имеющую толщину 1 -2 миллиметра.
3. Шамотный кирпич.
4. Трубы диаметром 25 и 135 миллиметров.
5. Уголки 4х4 сантиметра или профильную трубу аналогичного размера.
6. Двойную зольную дверку, желательно с асбестовой прокладкой.
7. Задвижку, предназначенную для регулировки подачи воздуха.
8. Дверку для очистки камеры теплообменника.
9. Задвижки — 3 штуки: одна нужна для дымохода, вторую размещают между камерами на перегородке, а третья требуется для регулировки поступления воздуха в камеру сгорания.
10. Базальтовая вата.
11. Оцинкованный лист.

Но, прежде, чем отправиться за покупкой стройматериалов, следует рассчитать минимальную мощность агрегата. Затем приступают к разработке чертежей данного устройства.

Можно воспользоваться уже готовыми вычислениями и схемами котла. Выбирая чертеж, особое внимание нужно уделить объему топочного отделения. Чем эта величина больше, тем более продолжительным получится горение.

Изготовление корпуса

Корпус является главным элементом шахтного котла на дровах.

Изготавливают его в следующей последовательности:

1. Сначала изучают чертежи будущего агрегата, чтобы определиться с размерами всех его элементов из металла.
2. На листовой стали с футеровкой размечают прямоугольники, которые станут стенками и частями самодельного устройства.
3. Листы металла режут на заготовки. Делать это нужно автогенной сваркой.
4. Дальше сваривают боковые стенки.
5. В листе, из которого будет сделана перегородка между топочным и теплообменным отделением, вырезают два отверстия – одно вверху, второе – немного выше уровня расположения колосника. При этом высота другого отверстия должна составить 3 сантиметра.
6. Заготовку помещают внутрь корпуса, размещают согласно чертежу и приваривают. На верхнем отверстии со стороны топочного отделения монтируют задвижку, приварив ее основание. С другой стороны прикрепляют горловину, имеющую глубину 4 сантиметра.
7. Для изготовления колосника в куске стального листа с футеровкой создают неширокие продольные отверстия. Этот элемент можно приобрести в готовом виде. Но он должен быть произведен из стали с футеровкой. Чугунное изделие не подойдет, поскольку через несколько месяцев эксплуатации агрегата оно покоробится.
8. Затем приваривают колосник.
9. В боковых стенках для дверок зольника и чистки камеры догорания выполняют отверстия, по периметру которых приваривают горловины таким образом, чтобы они выступали наружу и внутрь на 6 и 3 сантиметра соответственно. Крепить горловину в отверстии в камере догорания желательно после того, как будет зафиксирован теплообменник.
10. К внутренним стенкам тепловой камеры приваривают 2 ряда металлических уголков или профтрубы. Верхний ряд располагают на расстоянии 3 –4 сантиметров от верха. Нижний ряд должен находиться на уровне дна камеры догорания. Эти ряды будут частью водяной рубашки. Нужно отметить, что делать ее вокруг пиролизной камеры не следует, поскольку в результате в ней нарушиться весь процесс.
11. Теплообменник сваривают с внутренней стороной водяной рубашки.
12. Дно камеры догорания нужно приварить на уровне колосника. При этом одну его треть делают горизонтально расположенной, а остальную часть поднимают вверх под углом, размер которого зависит от чертежной документации. Горизонтальным должен быть участок, находящийся возле внутренней перегородки.
13. Над дном создают отверстие, предназначенное для трубы, подающей воздух.
14. В трубе сечением 5 сантиметров высверливают много дырочек. Далее ее приваривают к отверстию в корпусе так, чтобы она выступала наружу на 6 сантиметров. В этой части не должно быть дырок. На конце трубы закрепляют заслонку.
15. Стенки камеры сгорания обкладывают шамотным кирпичом, подогнав материалы под нужные размеры. Ее верх делают из кирпича, выступающего внутрь. Между кирпичами обустраивают отверстие для перемещения пиролизных газов. Аналогично поступают с камерой догорания.

Создание теплообменника для шахтного твердотопливного котла

В данном случае им станет водяная рубашка, имеющая несколько рядов горизонтально расположенных труб. Специалисты не рекомендуют делать теплообменник с вертикальными трубами, поскольку направление перемещения теплоносителя совпадет с движением угарных газов.

В итоге КПД твердотопливных котлов шахтного типа сильно понижается. Наибольшая величина коэффициента наблюдается тогда, когда направления передвижения противоположны.

Теплообменник делают следующим образом:

1. Сваривают обечайку квадратной или прямоугольной формы. Ее параметры нужно сделать на 6 сантиметров меньше, чем у теплообменной камеры.
2. В обечайке выполняют два отверстия. Одно из них должно совпадать с дырой в перегородке для задвижки, а второе — с дырой для очистки камеры догорания.
3. В верхней части двух других, противолежащих сторон обечайки высверливают отверстия для 25- миллиметровых трубок. Для этого в дрели устанавливают коронку для металла. В шахматном порядке создают три ряда отверстий. Главное, чтобы дырки на одной стороне располагались выше отверстий на противоположной стенке.
4. Трубы разрезают на отрезки, вставляют их и приваривают.

Завершающий этап

Необходимо выполнить такую работу:

1. Закрепляют сваркой верх внутренней части водяной рубашки.
2. В нем высверливают дыру для дымохода и приваривают 130-миллиметровую трубу.
3. Аналогичное отверстие создают в верхней части корпуса агрегата и закрепляют заготовку.
4. Сверлят дырки вверху и внизу водяной рубашки, после чего приваривают патрубки, сделанные из 25-миллиметровых трубок.
5. Чтобы проверить герметичность теплообменника, его наполняют водой и поднимают давление.
6. К конструкции прикрепляют дно.
7. Со всех сторон вдоль периметра приваривают профтрубу размером 20х20 миллиметров.
8. Сверху крепят стальной лист толщиной 1 -2 миллиметра.
9. Фиксируют дверцы — топочную и загрузочную.
10. Конструкцию полностью обшивают базальтовой ватой, а потом оцинкованным листом.

Также можно соорудить шахтный котел из кирпича. Его конструкционное устройство отличается тем, что дрова в него загружают посредством люка в высокую камеру загрузки, отсюда и название агрегата.

teplospec.com