Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

По зручності експлуатації котел на твердому паливі тривалого горіння значно випереджає свого звичайного, «нетривалого» побратима.

На жаль, коштує він також набагато дорожче.

Бажаючи заощадити, народні умільці навчилися робити твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками. Розглянемо, як спорудити такий агрегат.

Зміст

  • 1 Вибираємо прототип
    • 1.1 Використання піролізу
    • 1.2 Принцип верхнього горіння
  • 2 Саморобні котли тривалого горіння, на твердому паливі — конструкція
  • 3 Матеріали і параметри
    • 3.1 Корпус
    • 3.2 Блін (поршень)
    • 3.3 Димар
  • 4 Водяна сорочка і автоматика
  • 5 Розпал котла
  • 6 Відео на тему

Вибираємо прототип

Основним недоліком звичайних опалювальних котлів на твердому паливі тривалого горіння, як відомо, є необхідність постійно підкладати все нові порції палива.

Звичайно, поруч з агрегатом можна встановити шнековий живильник з великим бункером, який буде подавати паливо автоматично, але тоді котел доведеться «годувати» тільки вишуканими стравами – пелетами (гранульоване паливо) або мелкофракционным вугіллям.

Подумавши, інженери запропонували два рішення, які дозволяють забезпечити більш повільне згоряння палива:

  • піроліз;
  • принцип верхнього горіння твердого палива.

Використання піролізу

В умовах високих температур без доступу повітря деревина починає тліти, виділяючи при цьому горючий газ – це явище і називається піролізом. Через форсунку газ надходить в окрему камеру, де і згоряє.

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

Етапи роботи піролізного котла

На сьогоднішній день ця ідея є самою прогресивною, але із-за своєї складності для самостійного виготовлення котла вона не підходить.

Принцип верхнього горіння

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатаціїВперше цю ідею реалізували інженери компанії Stropuva. Їх котел ми і візьмемо за прототип.

Задум полягає в наступному:

  • Закладка палива підпалюється не знизу, а зверху.
  • Вподается в обмеженому обсязі і тільки в зону горіння палива – для цього застосовано телескопічний повітровід.

Вступник до палива повітря попередньо нагрівається в спеціальній камері до температури 400 градусів, внаслідок чого паливо, до якого ще не добрався вогонь, починає виділяти піролізний газ.

Саморобні котли тривалого горіння, на твердому паливі — конструкція

Звичайно, зробити телескопічний повітровід своїми руками практично неможливо. А без нього не вийде і камеру попереднього підігріву повітря застосувати. Але ідею інженерів Stropuva можна реалізувати і по-іншому.

Отже, розглянемо, як же зробити твердопаливний котел тривалого горіння своїми руками. Саморобний котел тривалого горіння буде схожим на шприц, тільки без отвору для голки в нижній частині. Паливо укладається на дно циліндричного корпусу, а потім притискається важким сталевим млинцем, що грає роль поршня.

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

Корпус котла газового балона

У його центрі просвердлюється отвір і тут же приварена труба, яка виходить за межі корпусу. Вона схожа на шток, але насправді це повітропровід, через який повітря буде надходити до верхньої частини палива. Труба-шток виходить назовні крізь отвір у щільно закритій кришці корпусу.

Якщо в кришці просто зробити отвір для труби-штока, то утворився зазор буде засмоктуватися велика кількість повітря, що приведе до більш швидкого згоряння палива. Щоб цього не сталося, на кришку по центру наварюють гільзу, в якій шток буде рухатися, як в направляючої. Чим більшою буде довжина гільзи, тим більшим буде гідравлічний опір в зазорі між нею і штоком і тим менше «лівого» повітря потрапить в камеру згоряння.

Подачу повітря можна регулювати, встановивши у верхній частині штокообразного воздуховода заслінку.

Димар буде приєднаний до верхньої частини корпусу. Він, зрозуміло, повинен бути вище «поршня».

Як же бути з підігрівом повітря? На нижній стороні млинця-поршня ми спорудимо кілька каналів, які ведуть від центрального отвору до периферії. За час руху по цих каналах повітря встигне нагрітися до необхідної температури.

По мірі згорання палива сталевий млинець буде опускатися все нижче (в прототипі телескопічний повітровід працює також), так що повітря весь час буде надходити прямо в зону горіння.

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

Піч зі сталевим млинцем

Для видалення золи в нижній частині корпусу можна зробити дверцята. Щоб вона не пропускала повітря, отвір необхідно обклеїти азбестовим шнуром.

Застосування масивного диска забезпечує не тільки повітрерозподілення, але і ряд переваг:

  • Котел опинився на 50% нижче агрегатів тієї ж потужності, в яких паливо знаходиться у вільному вигляді (без гніту).
  • Повністю виключається зворотна тяга, коли повітря в топку починає надходити з димоходу, а дим виривається в приміщення.
  • Обсяг деревного (піролізного) газу значно збільшився.

Матеріали і параметри

Розглянемо окремо всі частини саморобного агрегату.

Корпус

Виготовляється з труби з внутрішнім діаметром 300 – 800 мм і товщиною стінки від 4 до 6 мм. Оптимальна висота корпусу – від 3-х до 5-ти діаметрів.

Найкраще корпус котла робити з газового балона. Його закруглена верхівка є ідеальної камерою для допалювання піролізного газу.

Блін (поршень)

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатаціїДля вільного переміщення млинця всередині котла між ним і стінкою корпусу повинен залишатися деякий зазор.

Оптимальна різниця діаметрів млинця і корпусу складає 5%, тобто 500-міліметрового агрегату слід взяти диск діаметром 475 мм

Розрахувавши діаметр, з сталевого листа товщиною 2,5 мм вирізують круглу заготовку.

В її центрі виконують отвір діаметром 50 мм. Зверху на заготовку для ваги наварюють зігнутий у вигляді кільця швелер. Зовнішній діаметр цього кільця повинен бути трохи менше діаметра заготовки, інакше диск буде заклинювати в корпусі.

До нижньої частини млинця необхідно приварити кілька радіально спрямованих кутників, або швелерів. Профіль приварюється до диска торцями обох полиць, так що утворюється канал, по якому повітря буде рухатися від центрального отвору. Висота такого каналу повинна становити від 40 мм (при мінімальному діаметрі) до 75 мм (при максимальному).

Якщо котел має в діаметрі менше 500 мм, канали слід злегка зігнути, збільшуючи шлях і, відповідно, нагрівання повітря. Причому вигин потрібно робити в бік природного вихреобразования: для нашого півкулі – по ходу стрілки годинника, для протилежного – в зворотному напрямку.

Для виготовлення верхнього кільця необхідно підібрати такий швелер, щоб маса диска в результаті склала від 3 до 5 кг.

До готового диску зверху приварюють трубу діаметром 60 мм, так щоб центральне отвір виявилося всередині неї.

Димар

Щоб визначити переріз димоходу, необхідно скористатися нескладною формулою:

А = 1,75 х Т.

Тут:

  • А – площа перерізу димовідвідного каналу, кв. см;
  • Т – енергія, що виділяється при згорянні однієї закладки палива, взята у кВт*год.

Очевидно, що переріз димоходу буде залежати від обсягу камери згоряння і виду застосовуваного палива.

При цьому треба враховувати, що теплотворна здатність деревини залежить від її вологості. Поліно, висушене в приміщенні, буде мати вологість на рівні 15%, а при зберіганні в дровітні на відкритому повітрі – близько 60%. При цьому в першому випадку теплотворна здатність опиниться в 2,5 рази вище, ніж у другому.

Слід враховувати й те, що при високій вологості деревний газ, що виділяється гірше або зовсім відсутня.

Водяна сорочка і автоматика

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатаціїСтворений за описаною вище схемою агрегат можна використовувати для повітряного та інфрачервоного опалення, але при бажанні його можна обладнати водяною сорочкою.

Робиться вона з труби більшого, ніж корпус котла, діаметра і двох кілець, навариваемых зверху і знизу.

Відбір тепла з допомогою рідинного теплоносія слід здійснювати обережно, придивляючись до роботи котла.

Справа в тому, що через пониження температури в топці котла деревний газ може згорати не повністю, що призведе до падіння ККД агрегату до 60% або нижче. Також будуть мати місце наступні небажані ефекти:

  • Всередині котла буде утворюватися велика кількість нагару.
  • Зросте обсяг і утворюється в димоході конденсату, який при замерзанні (взимку) може навіть перекрити димохід.

Але досвідом встановлено, що правильний вибір параметрів агрегат даної конструкції здатний працювати з водяною системою опалення досить ефективно.

Треба сказати, що експлуатація саморобного котла тривалого горіння з водяною сорочкою вимагає постійної участі людини: при кожному зміні температури на вулиці доводиться міняти положення заслінки на повітроводі. Якщо упустити момент, то при похолоданні теплоносій може охолонути (явище супроводжується падінням ККД і утворенням великої кількості кислотного конденсату), а при потеплінні – закипіти. Щоб автоматизувати роботу котла, його можна оснастити механічним пристроєм на основі біметалічної пластини.

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатації

Схема твердопаливного котла верхнього горіння

Для виготовлення біметалевої пластини можна використовувати різні матеріали, але найбільш доступними є нержавійка + бронза або нержавійка + латунь. З листа нержавіючої сталі товщиною 0,5 мм слід вирізати фрагмент у формі трапеції з довжиною нижньої основи від 3 до 5 см, а верхнього – від 1 до 1,5 см. Висота трапеції повинна становити 20 – 30 див. Така ж фігура вирізається з латуні (товщина листа – 2 мм) або з бронзи (1 мм).

Далі пластини необхідно скріпити разом. Така пластина при згинанні створює зусилля в кілька кілограм. Її необхідно з’єднати за допомогою важільного пристрою з заслінкою воздуховода. Налаштування системи здійснюється шляхом зміни співвідношення довжини плечей важеля.

Розпал котла

Твердопаливні котли тривалого горіння своїми руками: матеріали для виготовлення і особливості експлуатаціїДля розпалювання деревини або сланцю в повітропровід досить налити горючої рідини (підійде відпрацьоване масло) і кинути сірник або лучину.

Якщо в котел завантажений вугілля, то поверх нього спочатку потрібно насипати деревину, а після її прогоряння – досипати ще вугілля, повністю відкривши при цьому заслінку воздуховода.

Коли агрегат добре прогріється (на це йде півгодини-годину), заслінку воздуховода прикривають до необхідного положення.

Відео на тему

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: