Разрабатывалось устройство поэтапно, разработка и на сегодня не завершена. Поэтому поэтапно пишу о своём опыте.
Петропелет.
Петропелет разрабатывался для установки на промышленный котёл "Купер" Новосибирского "ОООТеплодар".Горелка просто навешивается вместо нижней дверки котла на имеющеся на котле петли. Поэтому перейти с дров на пелеты занимает не более 3 минут.
Пеллеты не дрова, просто так на воздухе не горят. Для их горения необходим наддув, и условия наддува зависят от конкретного котла и других факторов. Поэтому Петропелет состоит из собственно жаровни, системы наддува и системы розжига.Также на горелке имеится датчик горения.
Наддув.
Для наддува я использовал вентиллятор от печки ВАЗ-2110 или т.п. Цена вопроса 850р. По производительности он явно с "перебором", поэтому питать его приходится от 2,5 до 5 вольт. При болших напряжениях он просто выдувает пеллеты из камеры сгорания. Конечно же со временем я планирую применить какой-нибудь вентиллятор меньшей производительности.
Сразу оговорю, что вентилляторы типа "крыльчатка" не годятся. Только системы "беличье колесо" или их ещё называют "центробежные" или "улитка".
Прошло время и я подобрал более подходящтй вентилятор. Купил на АлиЭксперте.
Розжиг.
Один итз вариантов розжига это розжиг ФЕНом. Желащим советую попробовать разжигать паяльным ФЕНом. При установке 450 град. пеллеты разжигаются за минуту.
Перепробовав много вариантов я пока остановился на так называемой "свеч от Запорожца". Это такой ТЭН, похожий на свечу зажигания, но внутри спираль.
При напряжении 4 вольта она потребляет ток 10 Ампер. Для этой свечи пришлось разработать инвертор.
Я думал, что эта свеча долго не проработает, но вот уже зима 2014/2015 и сегодня осень, без проблемм. На всякий случай держу запасную. Делов-то, в автомагазине 120р с доставкой в г. Александров.
Часть схкмы в жёлтом квадрате установлена в силовом щитке, таким образом во всех режимах кроме "Розжиг" горелка не находится под опасным напряжением.
Так реально выглядит инвертор свечи.
Подача пеллет.
Для подачи пеллет я смастерил временный фанерный бункер. Пеллеты подаются самодельным шнеком. Шнек подачи пеллет вращается мотор-редуктором стеклоподьёмника от какого-то ВАЗа.
Питается "подача" отдельным БП 14вольт 10 Ампер. От этого же БП питается и электроника на горелке. Размер порции и паузы между ними определяет ЦП.
Схема ключа мотора подачи ни каких особенностей не содержит.
В качестве шнека я использовал завалявшийся дроссель из медной шины от сварочника. Растянул его до размера шага в 40 мм. Всё это проработало, и пока работает в пластмассовой сантехнической трубе 50 мм. Одну зиму такой шнек поработал, а потом его мотор скрутил, медяшка. Пришлось использавать остаток от дросселя. Сейчас, поскольку конструкция превзошла все мои ожидания, заказал фирменный шнек. Как получу, сразу покажу.
Горелка.
Горелку разрабатывал "по взрослому". Три-Д модель, чертежи, развёртки. Изготавливал на ЧПУ лазерах и плазмах. Гибка по раскрою. По модели на рисунке понятен принцип её работы. Чтобы не вырезать отверстие под горелку в нижней дверке котла я просто изготовил другую дверку. Теперь при переходе с одного вида топлива на другое мне просто надо сменить дверку и поставить (удалить) колосник. Операция занимает не более 3 минут.
Предварительно вварить в основную дверку 2 шпильки длинной 20 мм из нержи в предусмотренные для этого отверстия. Затем сварить TIGом две дверки,основную и дополнительную проложив между ними минеральную или ещё какую вату. Гораздо лучше конечно же подойдёт какой-нибудь твёрдый утеплитель. Наварить петли по месту для навешивания горелки на котёл. В деталь Фланец так же ввариваются шпильки М6 для крепления детали "Пластина монтажная".
Отверстия на детали "Короб" предназначены для установки датчиков "Горение" и "Переполнение". Отверстия диаметром 0,5мм - это кернение для последующего приваривания бонок М3х6.
Камера сгорания изнутри обкладывается колосниками из жаропрочного чугуна. В качестве материала была преобретена панель для плиты без колец. Детали вырезаны на плазме ЧПУ. Но энтузиасты могут это зделать вручную "болгаркой".
Ч
Чугун вполне приемлемо режится и сверлится. Кобольтовыми свёрлами сверлится даже очень легко.
А вот и новая конструкция горелки. Всё перекомпановано под новую турбину.
Электроника горелки.
Как я уже писал, вся электроника питается от отдельного БП. Поэтому все цепи управления горелкой изолированы от сигналов ЦП оптронами. .
Исходник разводки подлежащий корректировке
Верхняя часть схемы - это датчик пламени. В качесве датчика использован фоторезистор (марку укажу позже).
Нихняя часть схемы - это управление турбиной наддува. Управление осуществляется двумя сигналами низкого уровня. Если на обоих входах единицы, то турбина выключена. При подаче низкого (по сравнению с +12 ЦП) уровня на вход "малый ход" на турбину подаётся полное напряжение питания через полевой транзистор. Этот режим используется при продувке остатков горения в горелке перед очередной загрузкой и розжигом. 
При подаче низкого на оба входа на турбину подаётся напряжение около 4,5 вольта. Это самые низкие обороты турбины, используются во время розжига.
Ну и наконец, при низком уровне на "вкл/выкл" на турбину подаётся напряжение, которое можно регулировать потенциометром в пределе от 5 до 9 вольт, добиваясь "красивого" пламени горелки в рабочем режиме.
Управляющий контроллер горелки.
Контроллер Петропелета (ЦП) собран на процессоре Atmega-16. В качестве индикатора использован жидкокристаллический модуль MT-20S4M производства Российской компании МЭЛТ. Можно использовать любой другой аналогичный индикатор LCD но формат должен быть 20 символов 4 строки.
Подача пеллет, продолжение.
Подача пеллет осуществляется шнековым механизмом. Шнек я купил на фирме "ШНЕКИ.РУ" . Пришлось проехать 250 км, но оно того стоит. Шнек, спираль, изготовлена из углеродистой стали, фактически пружина. При внешнем диаметре 44,3 мм хорошо скользит в сантехнической канализационной трубе диаметром 50 мм. Продают куски не меньше 1 метра, фактически длинна куска 1,1 метра, т.е. с запасом.
С одной стороны шнек одевается на Вставку_П и фиксируется фиксируетсмя сваркой ТИГ в одной точке.
С другой стороны шнек не фиксируется и вращается свободно в сантехнической пластмассовой трубе,
оторая вставляется в металлическую бесшовную трубу 57х3,5.
Электроника подающего механизма.
Б
лок питания БП разработан тяжёловато, но зато отпадает необходимость делать защиты редуктора ещё более сложным и более дорогим механическим путём. БП "выдаёт" напряжение 15 Вольт при токе до 6 Ампер. При превышении тока БП уходит в токовый режим и напряжение плавно падает. Короткое без проблемм. Но короткого не наступит, т.к. при падении напряжения ниже 9 вольт на выводе pinB.4 процессора появится логический ноль. Процессор даст короткий "реверс" двигателю. После этого восстановит прямое вращение. И так 5 раз. Если после пяти попыток редуктор не разблокируется, то БП подаст звуковой сигнал. Для звука используется динамик с генератором. Процессор 2313 осуществляет ШИМ модуляцию для плавного пуска двигателя и реверс. Рабочий ток двигателя нарастает до максимума примерно 0,5 секунды.
Для отладки механизма, да и просто для разных ситуаций включить подачу можно предусмотренной для этого кнопкой.
Уже готовая горелка
В последние годы стало экономически оправданным приобретение различных отопительных систем, работающих на альтернативном виде топлива. Например, большой популярностью пользуются пеллетные котлы, которые просты в установке и эксплуатации. Особенно там, где нет газопровода, а электричество обходится очень дорого. Главный минус подобного котла – это высокая стоимость, поэтому вполне оправдана идея о том, чтобы приобретя только пеллетную горелку, своими руками сделать отопительное устройство. Несмотря на то, что стоит она немало, в итоге весь агрегат должен по стоимости выйти намного дешевле, чем его аналог в магазине.
О преимуществах использования пеллет
Пеллеты представляют собой биотопливо, которое получается из древесных отходов и торфа. Внешне они напоминают цилиндрические гранулы, имеющие стандартный размер, равный 10 мм. Среди преимуществ такого биотоплива стоит отметить:
- Гранулы производятся без применения химических компонентов, они не имеют никакого запаха, в отличие от таких видов топлива, как газ, уголь или солярка. Кроме того, пеллеты не впитывают влагу, что дает возможность сохранить продолжительное время их теплотворность в обычных условиях.
- В отличие от остальных видов топлива, такие гранулы не воспламеняются, они не содержат пыли, которая часто становится причиной аллергии, а по своим тепловым свойствам превосходят даже каменный уголь.
- Высокий КПД, при этом количество золы не превышает 2% от общего объема гранул.
- Пеллеты существенно экономят место по сравнению с иными видами древесного топлива, кроме того, они удобны в транспортировке.
- Гранулы являются экономичным видом топлива с точки зрения финансовых затрат.
О преимуществах пеллетных котлов
Пеллетный котел является разновидностью твердотопливного котла, который имеет механизм автоподачи топлива, для непрерывной работы агрегата. Как правило, камера сгорания в таком устройстве относительно небольшого размера, так как основной теплосъем осуществляется в хорошо развитой многоходовой части котла. Котел оборудуется специальной пеллетной горелкой объемного типа, за счет которой обеспечивается более высокий коэффициент полезного действия (КПД) при сгорании гранул, по сравнению с иными видами подобных горелок, работающих на твердых, жидких или газообразных видах топлива.
Подача топлива осуществляется из бункера в автоматическом режиме, благодаря чему котел может работать без привлечения человеческих усилий длительное время. Например, если бункер загружен в полном объеме, то этого хватит на 5–7 суток бесперебойной работы котла.
Среди преимуществ пеллетных котлов стоит отметить следующее:
Простая схема
- При необходимости в качестве топлива можно использовать не только пеллеты, но и дрова или каменный уголь, а также другие растительные отходы.
- Наличие автоматической системы зажигания горелки.
- Пожаробезопасность устройства.
- Снижение расходов, что обуславливается низкой стоимостью пеллет, отсутствием затрат на обслуживание.
- Высокий КПД отопительного устройства.
- Период эксплуатации такого котла в среднем составляет 20 лет.
- Независимость от централизованных источников топлива и тарифов на подобные услуги.
Принцип работы котла и его составные элементы
Итак, если были оценены по достоинству все преимущества пеллет и котлов, работающих на таком виде топлива, а также принято решение о создании своими руками такого элемента, как горелка, значит, пора ознакомиться с общим принципом построения такой конструкции.
Еще один способ
Топливо из специальной емкости для хранения пеллет при помощи транспортировочного шнека поступает в камеру сгорания. Учитывая то, что в котле не имеется прямого источника естественной тяги для поддержания горения, в нем необходимо предусмотреть такой элемент, как горелка. Она будет исполнять роль нагнетателя воздуха при помощи специального вентилятора, и производить запал топлива в момент включения котла.
После этого тепловая энергия через теплообменник передается к теплоносителю системы, а дымовые газы отводятся через дымоходную трубу. При этом незначительное содержание минеральных элементов в пеллетах образует столь же малое количество золы . Ее удаление осуществляется через решетки колосника в камеру зольника. По мере прогорания гранул в камере сгорания температура падает, что может фиксироваться специальным датчиком. Тогда при помощи шнека осуществляется автоматическое поступление пеллет из загрузочного бака.
Создание пеллетного котла
На первый взгляд система может показаться слишком сложной, но при большом желании и должном умении все можно выполнить своими руками. Для этого потребуется разработать проект с подробными чертежами, подобрать необходимые материалы и инструменты, а также приобрести дополнительные готовые комплектующие.
Материалы для работы
Первый этап – это создание проекта, который должен содержать продуманные и точные чертежи, схемы и порядок сборки всех элементов. Сооружать конструкцию без проекта не рекомендуется, так как существует большая вероятность ошибки.
Для создания котла своими руками вам понадобится:
- Пеллетная горелка – лучше всего такой элемент приобрести заводского изготовления, так как сделать ее собственными усилиями будет проблематично. Горелка – это не просто элемент, где происходит поджиг топлива, но она еще выполняет функции регулирования пламени.
- Датчики и несколько программаторов, благодаря которым можно добиться экономного расхода топлива и обеспечить в доме самый комфортный температурный режим.
- Корпус следует сделать горизонтальным, чтобы эффективно использовать тепло, получаемое от сгораемого топлива. В качестве материала для корпуса может быть выбрана листовая сталь, кирпичи или чугун. Отдавать предпочтение нужно тому материалу, который позволит надолго сохранить тепло, и гарантирует его качественную передачу следующему элементу конструкции, т.е. теплообменнику.
- Теплообменник – монтируется внутри корпуса, и выполняется в виде нескольких рядов труб или змеевика, которые подсоединяются с одной стороны к системе отопления здания. Кроме этого должен быть предусмотрен вход для заливки в теплообменник холодной воды.
- Зольник.
- Камера сгорания – диаметр ее отверстия должен быть равен параметрам приобретенной пеллетной горелки.
- Дымоход.
- Топливный бункер – место, в котором будет храниться топливо, и откуда оно будет подаваться в горелку.
- Шнек диаметром в 100 мм, металлический наружный кожух и электродвигатель, который будет подключаться к блоку управления пеллетного котла.
Подача пеллет
В выгружную горловину емкости следует установить входящий патрубок шнека. Затем, на его другую часть фиксируется пластиковая труба, по которой будут поступать гранулы к пеллетной горелке. При поступлении сигнала запускается электродвигатель и работает до того времени, пока камера сгорания отопительного устройства не наполнится необходимым количеством тепла.
В результате комплекс отдельных элементов, готовых и сделанных своими руками в совокупности представляет собой эффективный пеллетный котел.
Заключение
Приняв решение о том, чтобы создать пеллетный котел своими руками, следует помнить, что далеко не всегда такое решение будет выгоднее приобретения готовой конструкции, тем более, что сегодня предлагаются и экономные варианты устройств. Для этого необходимо подсчитать полную смету материалов, все затраты на услуги сварщика и прочие расходы. Поэтому, если в итоге сумма будет существенно ниже, чем расходы на приобретение готового комплекса, то можно смело приступать к изготовлению котла своими руками.
Здравствуйте, уважаемые форумчане.
Надеюсь, предлагаемая тема будет интересна не только мне.Почему именно на пеллетах? Немного предыстории.
1) Я из Украины, Донецк. Угля - завались. На каждом столбе висит объявление "продам уголь".
На сегодняшний день, а это 23.02.2013 топлю свой ТТ антрацитом по цене 1 000,00 грн/т (120,0 $/т)
2) По такой цене антрацит сопоставим со стоимостью пеллет, которые сегодня можно купить в наших краях по такой же цене.
3) А вот в остальной части Украины, подалее от Донбасса, уголек получается гараздо дороже из-за доставки, а пеллеты, предпологаю - дешевле.
4) Ознакомившись с материалами данного форума сделал вывод, что я сейчас с антрацитом удачно топлюсь, по сравнению с остальными. Без головняков. Загружаю котел 1 раз в сутки... и больше к нему не подхожу. На котле стоит термостатический регулятор воздушной заслонки на поддувале, который очень четко, с точностью до 1-2 * С регулирует температуру на выходе из котла. У меня нет ТА, все отопление разведено на теплый пол, без единого радиатора, потому температура подачи стоит +45 днем, и +30 на ночь (это минимум, который позволяет выставить термостат).
5) Насколько я понял, почитав материалы форума, у пользователей других котлов гемора немерянно. Т. е. я бы должен радоваться. Тем более что котел покупал б/у в начале этого сезона, и мне все-про все обошлось, включая стоимость самопального дымохода в 2 000,00 грн (250,00 $)
НО! Какие минусы, по сравнению с пеллетами:Большое количество золы.
Пробовал жечь пеллеты в этом же котле, подложив на колосники мелкую сетку. При прочих равных эффект тот же, но золы не в сравнение меньше. Тем более, что зола от пеллет - идеальное удобрение для цветов, которые выращивает супруга.От угля грязь, пыль, надеюсь, от пеллет будет почище
Еще один фактор, заставляющий смотреть в сторону пеллет - цены на энергоносители в Украине! Газовая труба от меня - в 10 м, но "цена вопроса" к ней подключиться сопоставима со стоимостью пеллетного автомата. Опять же, не сегодня-завтра населению уберут льготные цены на газ, на чем усиленно настаивает МВФ и преимущества голубого топлива станут весьма призрачны. Тем паче, что "ценовой рычаг" находится в одних руках и владельцы газового отопления находятся в полной зависимости от этих рук. А вот пеллеты - деверсифицированы. Их уже производяит масса производителей, технология и пр-ва несложна, сырья в Украине - навалом. Кстати, кормовой овес, который прекрасно горит в пеллетных горелках, по цене иногда даже НИЖЕ, чем пеллеты можно купить. Правда - самовывозом, большие объемы, но все таки - тенденция, однако. Желающие могут меня проверить и погуглить этот вопрос.
Т. е. получается, что в перспективы пеллеты будут все более и более доступны и расти в цене им не позволит элементарная конкуренция среди массы производителей.
Уголь. Цена вопроса. Я сам работал в шахте. Простым горнорабочим. Так вот, по официальной статистике сегодня в Украине цена угля - 1 человеческая жизнь за каждые 250 000 т. Это самый высокий показатель в мире. Наверно поэтому уголь такой у нас недорогой в денежном эквиваленте. И как человек, самолично побывавший в шахте, утверждаю, что если начать по честному бороться за жизни шахтеров, то придется просто напросто выполнять все предписания по технике безопасности. Себестоимость пр-ва, при этом, думаю, вырастет в разы. Раза в 4 минимум. Ну а с какого перепугу англичане свои шахты позакрывали и предпочитают платить за газ по мировым ценам?
Таким образом, мой выбор - пеллеты. Они в перспективе - самые дешевые. И - поддаются автоматизации процесса.
Еще не так давно в качестве твердого топлива использовались только дрова и уголь. Сегодня этот ассортимент расширен альтернативными вариантами, в числе которых особое место занимают пеллеты - разновидность твердого топлива, изготовленного из отходов деревообрабатывающего производства. Для этого используются стружка, щепа, древесная пыль, кора, картон и т.д. - отходы обрабатываются растительным полимером (лигнином), прессуются под высоким давлением и разделяются на гранулы. Этот вид топлива является самым дорогим, но при этом самым рациональным и может использоваться в специальных пеллетных котлах. В свою очередь, эта категория оборудования также оценивается высоко, поэтому некоторые мастера реализуют механизм пеллетной горелки на обычных котлах. Мы расскажем и покажем, как выглядит пеллетная горелка своими руками и из чего ее можно изготовить.
Ключевое отличие пеллетной горелки от традиционного горелочного устройства заключается в том, что топливо представлено в виде сыпучих материалов. Это пеллеты, опилки, древесная щепа, некоторые даже используют отходы сельскохозяйственной промышленности. Просто засыпать в котел и поджечь не получится, поскольку малого объема будет недостаточно для розжига, а большой - не разгорится. Необходима порционная подача топлива с одновременным розжигом, за что и отвечает пеллетная горелка. Именно е вполне по силам изготовить самостоятельно.
Конструкция устройства
Все горелочные устройства предназначены для обеспечения равномерного прогрева котла и теплоносителя посредством интенсивного пламени. Не является исключением в этом ряду и пеллетная горелка, поскольку тоже выступает частью отопительной системы. Конструктивно это средняя по размеру камера сгорания в форме трубы, куда искусственно нагоняется воздух и где происходит процесс горения. В свою очередь, за его поступление отвечает шнековый конвейер, забирающий сыпучее топливо и пересыпающий его в горелку. А воздух подается с помощью вентилятора, соответственно, весь механизм является энергозависимым.
Форма камеры сгорания ни на интенсивность горения, ни на КПД котла не влияет, поэтому может быть разнообразной. Чаще всего встречаются камеры круглого сечения, поскольку их гораздо проще изготавливать, хотя прямоугольные камеры также достаточно популярны.
На чертеже пеллетного котла указана прямоугольная камера, тогда как в круглых необходимо делать плоское основание под горящее топливо и крепить его снаружи к фронтальной плоскости.
Как видим, работа устройства начинается с штатного бункера для пеллет и прочих сыпучих материалов, далее топливо поступает по внешнему шнеку в собственно пеллетную горелку, куда нагнетается вентилятором воздух и происходит процесс сгорания.
Особенность конструкции заключается в том, что подающий воздух помимо нагнетания пламени, одновременно очищает горелку от летучего пепла, образующегося при сгорании. Все продукты переносятся в зольник, который рекомендуется чистить еженедельно в зависимости от интенсивности использования.
Механизм работы
Принцип работы заключается в поэтапной подаче сыпучего материала из бункера по шнековой трубе в камеру сгорания, где он поджигается и начинает тлеть при минимальном количестве воздуха. По мере того, как огонь разгорается, стенки камеры нагреваются, что увеличивает скорость и объем подачи воздуха. Уже через несколько минут с начала старта огонь выравнивается и начинает разогревать теплообменник. Учитывая то, что в пеллетных котлах отсутствует источник естественной тяги, эту функцию выполняет горелка при поступлении топлива.
Всю работу пеллетного котла контролирует автоматический блок управления. Именно от него зависит количество подаваемого топлива, объем воздуха в камере, интенсивность горения, давление в системе и температура теплообменника.
На видео представлена схема пеллетной горелки - от подачи топлива до полного сгорания
Выделяют 2 основных способа подачи топлива
- Стандартный - забор сыпучих материалов из бункера в камеру сгорания по шнековому конвейнеру. Как правило, это отдельно стоящий бункер, куда насыпается большое количество топлива, достаточное для постоянной работы котла на протяжении 7-10 ней. Подобный бункер очищается по мере загрязнения, но не реже 1 раза в 2-3 недели.
- Упрощенный - воронкообразный бункер, откуда топливо высыпается в шнек под тяжестью собственного веса. Это и есть пример самодельной пеллетной горелки, где емкости бункера хватает на постоянную работу котла максимум до 3х дней.
Как сделать своими руками
Все материалы можно найти в свободной продаже. Учитывая то, что речь идет об отопительном устройстве с прямым огневым воздействие, необходимо использовать трубу из жаропрочной нержавеющей стали с минимальной толщиной стенки 5-6 мм.
Для закрепления горелки на корпусе котла понадобится обычная нержавеющая сталь толщиной 3-4 мм.
Подающий конвейер можно изготовить из трубы, куда вставить шнек, либо приобрести в магазине отопительного оборудования уже готовый.
Электродвигатель необходим для работы вращательного шнека, лучше если это будет оборудование на низких оборотах.
Вентилятор устанавливаете на специальной пластине (см. схему).
Конструкция пеллетной горелки
Автоматизация процесса
Особенность пеллетного котла заключается в том, что в его конструкции отсутствует устройство, отвечающее за естественную тягу. Нет тяги, значит, нет огня, и если не обеспечить искусственную подачу воздуха, топливо даже не начнет тлеть. За эту функцию отвечает вентилятор. Вторым энергозависмым устройством, обеспечивающим бесперебойную работу котла, является вращающийся шнек. Обеспечить работу этих устройств можно либо с помощью простейшего регулятора (механический процесс), либо установить электронный блок управления.
Основная задача при запуске пеллетного котла - достижение баланса между скоростью подачи воздуха и объемом топлива. Только в этом случае пламя будет стабильно ровным, а теплообменник - нагретым.
В полной мере за работу котла отвечает электронный блок управления. В идеале стоит приобрести новый, к которому получится подключить электродвигатели шнека и вентилятора. Возможно, на существующем котле уже есть электроника, с которой можно будет сделать соединение посредством свободных контактов. Задача этого оборудования заключается в контроле оборотов вентилятора и скорости подачи топлива.
Обязательно на шнеке должен быть установлен датчик заполнения, который контролирует необходимость подачи топлива. При заполнении шнека пеллета датчик подает сигнал и подача топлива прекращается.
Электронный блок управления твердотопливным котлом не предназначен для контроля работы пеллетной горелки и ее розжига, поскольку не предусмотрены соответствующие управляющие контакты. Такой элемент необходимо приобретать отдельно.
Видео - как сделать пеллетную горелку своими руками:
Если вы понимаете, как работает данный вид горелки, и по какому принципу осуществляется работа всего котла, можно попробовать самостоятельно ее собрать. Но, учитывая стоимость материалов и электронных блоков управления, речи об экономии не идет. Мы рекомендуем обратить внимание на заводское оборудование и приобрести съемную пеллетную горелку, что позволит использовать не только сыпучее топливо, но и традиционное сырье - дрова и уголь.
Из всех водогрейных отопительных установок, сжигающих различные виды твердого топлива, самым совершенным по праву считается пеллетный котел. И неудивительно, ведь эффективность сжигания пеллет очень высока, а степень автоматизации агрегата позволяет не вмешиваться в его работу неделями, только бы хватало объема загрузочного бункера. Но все эти достоинства оборачиваются и другой стороной – приличной стоимостью оборудования, в число которого входит не только сам отопитель, но и топливный бункер со шнековым конвейером. Однако, есть возможность стать счастливым обладателем столь высокотехнологичного агрегата, заплатив за него вдвое дешевле. Для этого придется сделать пеллетный котел своими руками, эту тему мы и разберем в данном материале.
Устройство и принцип работы пеллетных котлов
Чтобы смонтировать самостоятельно подобную твердотопливную установку, нужно будет хорошо потрудиться, а для начала разобраться, как она работает и из чего состоит. Сердцем пеллетного агрегата является горелочное устройство, что выполняет практически все основные функции и связано с контроллером котла, действуя по его командам. Горелки, предназначенные для сжигания пеллет, бывают двух типов:
- ретортные;
- факельные.
Разница между ними заключается в следующем. Ретортная пеллетная горелка представляет собой чашу (реторту), наполняемую снизу топливом посредством шнека, а воздух в зону горения подается вентилятором через отверстия, расположенные по бокам чаши. При работе столб пламени направлен вверх, что должна учитывать конструкция котла.
Факельное горелочное устройство – это труба, она же – камера сгорания, где с одного торца происходит шнековая подача пеллет, а из другого выходит мощный факел пламени, направленный горизонтально. Это достигается нагнетанием воздуха в камеру с той же стороны, что и топлива.
Примечание. Горелки факельного типа применяются чаще ретортных, так как у последних случаются проблемы с подачей пеллет низкого качества. Для сборки котельной установки своими руками также предпочтительнее использование факельного горелочного устройства, ниже мы обоснуем почему.
В дальнейшем мы будем рассматривать работу агрегата с факельной горелкой, поскольку для нашей цели данная конструкция подходит лучше. Итак, камера сгорания в виде трубы находится внутри котла, а наружная часть горелки состоит из корпуса с подающим шнеком и вентилятором для нагнетания воздуха. Для функционирования электрического розжига и поддержания пламени в конструкцию также входит плата управления, фотодатчик и элемент накаливания. В верхней части корпуса находится патрубок топливоподачи.
Процесс происходит так: по команде контроллера шнек подает в камеру небольшое количество пеллет и останавливается. Включается элемент накаливания и одновременно с ним вентилятор, вызывая возгорание топлива. Появление устойчивого пламени фиксирует фотодатчик, и извещает об этом блок управления, а тот выключает элемент накаливания. Дальше начинается работа в обычном режиме, шнековый конвейер возобновляет подачу, а вентилятор нагнетает требуемое количество воздуха. По команде того же контроллера в горелку через патрубок насыпаются пеллеты, перемещаемые туда из загрузочного бункера внешним шнековым конвейером.
Примечание. Многие производители используют топливный бункер, закрепленный прямо над патрубком горелки, что позволяет пеллетам самостоятельно ссыпаться в него без дополнительного конвейера.
Теперь стоит рассмотреть устройство пеллетного котла в целом. Конструкция корпуса агрегата типична для всех твердотопливных установок, она представляет собой внутреннюю камеру из стали либо чугуна, заключенную во внешний кожух, заполненный водой, - водяную рубашку. Для отбора теплоты у дымовых газов конструкцией может быть предусмотрено 2 типа теплообменников:
- жаротрубный;
- водотрубный.
В водотрубном теплообменнике теплоноситель протекает через трубы, омываемые продуктами горения и передающие ему свое тепло. Но такое устройство нечасто встречается в твердотопливных котлах, обычно в них все наоборот: дымовые газы проходят сквозь трубы, отдавая энергию горения водяной рубашке, это и есть жаротрубный теплообменник. Чтобы работа котла была эффективной, теплообменник делается двух – или трехходовым. Это значит, что дымовые газы, проходя по жаровым трубам, дважды или трижды меняют свое направление на противоположное, делая 2 или 3 хода. Это позволяет отдать им максимум тепла водяной рубашке, а на выходе в дымоход получить температуру не более 150 ºС.
Рабочий процесс происходит так: горелка сжигает топливо и нагревает стенки камеры, а те прогревают теплоноситель. В свою очередь, продукты горения под воздействием естественной тяги и работы вентилятора проходят сквозь жаровые трубы, также отдавая теплоту водяной рубашке, и выбрасываются в дымоход. Интенсивность горения управляется контроллером по сигналу датчика температуры, погруженного в теплоноситель на выходе из агрегата. В том и заключается принцип работы пеллетных котлов, чтобы автоматически регулировать процесс сжигания и по необходимости увеличивать или уменьшать подачу топлива и воздуха в горелку.
Первое, что следует сделать – это выбрать конструкцию агрегата. Здесь рекомендации следующие: не усложнять себе работу и подобрать устройство котла с учетом перспективы. Простыми словами, стоит отделить те элементы, что можно изготовить самостоятельно от других, которые придется приобрести. К последним относится горелочное устройство с набором автоматики.
Некоторые мастера-умельцы предлагают делать и горелку своими руками, но этот узел достаточно сложен, на него можно потратить массу времени и усилий, а в результате функционирование и расход пеллетного котла будут непредсказуемыми. Наверняка проще купить готовое изделие и поставить его в самодельный агрегат, но этот вопрос каждый решает для себя сам.
Чтобы подобрать конструкцию с учетом перспективы, нужно сделать ее универсальной. То есть, предлагается изготовить самодельный пеллетный котел по образу обычного твердотопливного агрегата, в котором есть возможность сжигать дрова и уголь. В сущности, теплообменные процессы, происходящие в обоих видах отопителей, идентичны, отличается лишь топливо и способ его сжигания, что показано на рисунке:
Итак, смело принимаем конструкцию традиционного твердотопливного котла с возможностью встраивания вместо загрузочной дверцы горелочного устройства на монтажной пластине. Это даст следующие преимущества:
- Поскольку изготовление пеллет пока не очень распространено в нашей стране и с топливом возможны перебои, то можно в любой момент снять пеллетную горелку и обогревать жилище с помощью дров или угля.
- Появится возможность использовать природный газ или солярку, поставив вместо пеллетной горелки газовую или дизельную.
Для топки котла лучше всего взять жаропрочную сталь толщиной 5 мм. Идеальный вариант – сталь, легированная хромом и молибденом (нержавейка), но она достаточно дорога, а для ее сваривания требуются особые навыки. По этой причине пеллетные котлы изготавливают из обычной углеродистой стали Ст20, а для кожуха водяной рубашки подойдет марка Ст3 толщиной 3 мм. Из такого же металла, что и камера сгорания, предпочтительнее взять заготовки для дверец и жаровые трубы для теплообменника. Колосниковую решетку вырезают из стали толщиной 10 мм или просто покупают готовую. Ну и для патрубков дымохода и теплоносителя понадобятся отрезки труб соответствующих диаметров.
Сборка производится посредством сварки, используя чертежи пеллетного котла. Особое внимание следует уделить ужесточению стенок водяной рубашки отрезками стальной полосы или уголка, а также съемной конструкции загрузочной дверцы. По окончании сварные швы нужно обязательно испытать на проницаемость и устранить недостатки.
Обвязка пеллетного котла
На практике монтаж пеллетного котла мало чем отличается от установки других твердотопливных «собратьев». Тут основная задача – правильно разместить все оборудование вместе с устройствами топливоподачи. Помните, что между блоками агрегатов требуется соблюдать проходы шириной не менее 700 мм, а перед лицевой панелью агрегата должно быть пространство 2 м.
Если при розжиге любого твердотопливного котла после остановки внутрь подавать теплоноситель из системы отопления, то на внутренних стенках топки образуется токсичный конденсат вперемешку с золой и сажей. Чтобы не допустить этого процесса, со временем разрушающего металл, при монтаже используются схемы обвязки пеллетных котлов со смесительным узлом.
Здесь главную роль играет трехходовой клапан, чьей задачей является не допустить попадания в рубашку агрегата теплоносителя из системы до тех пор, пока он не прогреется. В это время вода, побуждаемая насосом, циркулирует по малому кругу из подающего трубопровода прямо в обратный через трехходовой клапан. Как только она достигнет установленной температуры, клапан начнет подмешивать в обратку воду из системы, в конце концов перекрыв движение по малому кругу. При этом обвязка котла, работающего на пеллетах, должна предусматривать установку насоса на обратном, а не подающем трубопроводе. Не следует забывать и о группе безопасности с предохранительным клапаном и манометром, которую нужно ставить на выходном патрубке отопителя.
Заключение
Как показывает практика, самодельные котлы, работающие на пеллетах, по своему КПД уступают установкам заводского изготовления, зато превосходят их доступной стоимостью и надежностью. Последняя достигается толщиной конструктивных элементов из металла.