Пеллетные горелки чертежи проекты расчеты. Реально ли это – пеллетная горелка своими руками

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.

Помимо дров и угля есть другие виды твердого топлива, доступные многим домовладельцам. Это древесные гранулы, опилки, шелуха семечек, отходы обработки зерновых. Из-за их сыпучей структуры сжигать такое топливо классическим способом неудобно и малоэффективно. Получить больше тепла и автоматизировать процесс можно, установив на котел специальное горелочное устройство. Последние имеются в продаже, но они приспособлены для работы на пеллетах. Чтобы сжигать шелуху и мелкие опилки, потребуется дополнительное устройство, одно из решений — пеллетная горелка, изготовленная своими руками.

Пеллетная горелка своими руками

Строение изделия и назначение его элементов

Задача любого горелочного устройства – создать мощный ровный факел пламени для нагрева водяной рубашки котла, интенсивность которого можно регулировать. В этом отношении конструкция пеллетной горелки преследует ту же цель и представляет собой небольшую камеру сгорания в виде аэродинамической трубы, в которую подается топливо и нагнетается воздух. Для подачи гранул или шелухи используется шнековый конвейер, а топливо в него попадает из загрузочного бункера. Объем последнего определяет длительность работы установки. Воздух в зону сжигания поступает принудительно от вентилятора – нагнетателя.

Шнековый конвейер

Камера сгорания может быть как прямоугольного, так и круглого сечения. Последняя встречается чаще, так как она проще в изготовлении. Если рассмотреть чертежи конструкции пеллетной горелки, то в камере круглой формы надо установить плоский поддон для горящего топлива, а сама она прикреплена к фланцевой плите, которая прилегает к фронтальной плоскости котла снаружи. Наружная часть устройства состоит из шнекового конвейера с верхним входным патрубком, через который внутрь попадает топливо из бункера. Второй элемент – это вентилятор, установленный под шнеком и подающий воздух в нижнюю часть камеры.

Механизм пеллетной горелки

Сыпучие виды твердого топлива после сгорания образуют очень мало отходов в виде летучего пепла, поэтому устройство пеллетной горелки предусматривает ее самоочищение от потока воздуха, подаваемого нагнетателем. В результате весь пепел скапливается в зольнике, который нужно чистить не чаще 1 раза в неделю.

Описание рабочих режимов

Сам принцип работы пеллетной горелки заключается в следующем: порция топлива попадает в камеру, оно поджигается и включается минимальная подача воздуха. По мере того как топливо разгорается и камера прогревается, воздух нагнетается больше. В результате возникает устойчивый ровный факел пламени, греющий теплообменник с водой. В заводских горелочных устройствах процесс автоматизирован полностью, розжиг обеспечивается электрическим элементом накаливания, его работу контролирует фотодатчик. Количество воздуха и пеллет, подаваемых в камеру, регулирует электронный блок, получая сигналы от датчиков температуры и давления. Разобраться в работе устройства поможет схема пеллетной горелки.

Топливо в виде древесных гранул или шелухи семечек может подаваться в шнек для пеллетной горелки различными способами:

• Традиционный способ – это подача пеллет из отдельно стоящего бункера больших габаритов, чтобы его вместительности хватало не менее чем на 7 дней работы котла, который раз в неделю нужно чистить. Из бункера топливо перемещается к горелочному устройству дополнительным шнековым конвейером необходимой длины.
• Более простой подачей топлива может быть оборудована гравитационная пеллетная горелка, выполненная своими руками. В ней шелуха и гранулы под собственным весом ссыпаются в шнек из бункера, установленного прямо над горелочным устройством, а тот подает нужное количество в камеру сжигания. Тогда запас хода котла будет составлять от 1 до 3 суток в зависимости от интенсивности работы.

Подобрать материалы для изготовления устройства несложно. Учитывая температурный режим работы камеры сгорания, для нее лучше взять трубу из жаропрочной стали с толщиной стенки не менее 4 мм. Фланцевая пластина, с помощью которой самодельная пеллетная горелка крепится к корпусу котельной установки, может быть сделана из стали обыкновенного качества толщиной 3 мм. Подающий конвейер есть возможность приобрести в сборе, а можно изготовить самостоятельно из обычной трубы, поместив в нее шнек. Для вращения подбираются низкооборотный электродвигатель, редуктор и подшипники. Вентилятор надо купить и закрепить на пластине, подготовив для него посадочное место. Саму пластину нужно изготавливать, изучив чертежи пеллетной горелки, и в зависимости от конструкции дверцы котла.

Детали пеллетной горелки

Средства автоматизации

Соотношение подачи воздуха и топлива в камеру сгорания надо регулировать, иначе работа горелочного устройства будет нестабильной либо все время на максимальной мощности. Простейший способ менять обороты двигателей шнека и вентилятора – это поставить простой ручной регулятор. Но тогда возникнут неудобства в виде постоянного присмотра и настройки отопительного агрегата в зависимости от температуры теплоносителя и окружающего воздуха. Самостоятельная настройка пеллетной горелки заключается в том, чтобы подобрать на разных режимах работы соотношение воздуха и топлива, при котором факел пламени будет ровным и устойчивым. Добиться этого поможет автоматизация устройства.

Пеллетная горелка с бункером

Сначала потребуется купить электронный блок управления. Если ваш котел уже снабжен таковым, то изучить возможность его использования. Как правило, контроллеры ведущих производителей имеют свободные управляющие контакты, к которым можно присоединить электродвигатели вентилятора и шнека. В этом случае на основании сигналов датчиков контроллер будет увеличивать или уменьшать подачу пеллет и регулировать обороты вентилятора.

В плане розжига и контроля над пламенем самодельная пеллетная горелка, изготовленная своими руками, также может быть автоматизирована. Нужно купить электрический элемент накаливания и фотодатчик. Первый будет включаться в самом начале, поджигая топливо, а второй при появлении устойчивого пламени будет сигнализировать об этом на контроллер, который отключит элемент накаливания.

На подающем патрубке можно поставить датчик заполнения, его роль – подавать импульс на электронный блок, когда шнек и верхний патрубок заполнены горючим, чтобы остановить подачу пеллет. Все эти средства автоматики позволяют эффективно сжигать пеллеты и создать определенный комфорт при обслуживании отопительной установки. Однако здесь есть свои недостатки:

• Самодельную пеллетную горелку можно подключить не ко всякому контроллеру.
• Существующий электронный блок агрегата отопления зачастую не приспособлен для работы с устройствами розжига и контроля горелки, тогда придется покупать новый.
• Стоимость изготовления устройства увеличивается.

Хорошая статья в тему: Как сделать котел на опилках

Заключение

Зная, как работает пеллетная горелка, можно взяться за ее самостоятельное изготовление. Но часто это сводится к закупке комплектующих и приборов автоматики, после чего они ставятся на самодельную камеру сжигания. В этом случае снижение стоимости изделия незначительно. Следует задуматься о покупке комплектного устройства заводского изготовления.

Время идет, вслед за ним двигаются вперед и технологии. Этот прогресс коснулся и отопительного оборудования, в частности, котлов, работающих на твердом топливе. Современные разработки постепенно будут выдавливать с рынка то твердотопливное оборудование, при котором загрузка топлива и управление работой котла выполняется вручную.

Предлагаю разобрать одного из лидеров российского рынка — пеллетный котел с автоматической подачей топлива от компании «Теплодар» с пеллетной горелкой АПГ-25. Рассмотрим принцип работы, устройство, технические характеристики, а также виды применяемого топлива, и на этой основе составим инструкцию по применению и свой субъективный отзыв о данном оборудовании.

Описание и принцип работы пеллетного котла с автоматической подачей топлива

Пеллетная горелка АПГ-25 для котла Купер служит для автоматической, дозированной подачи древесного топлива (пеллетов) из специального накопительного бункера в горелочное устройство. В зависимости от выставленного режима работы, будет подаваться именно то количество топлива, которое необходимо для поддержания заданной температуры воды в отопительной системе.

После загрузки пеллетов в бункер при помощи, встроенного в его основание, пульта управления включается шнековый питатель, расположенный с торца бункера. Благодаря вращению мотор-редуктора, шнек автоматически и дозировочно подает гранулированное топливо в горелочное устройство через гибкий пластиковый рукав.

Пеллетный котел Теплодар

Горелочное устройство устанавливается на месте растопочной дверцы котлов Куппер. Существует также возможность монтажа горелки и на других производителей, но после некоторых доработок.

Розжиг в горелке происходит с помощью встроенной кварцевой галогенной лампы, благодаря конструкции которой происходит быстрое разгорание топлива по всему объему жаровни. Эта лампа легко монтируется и демонтируется в том случае, если в этом есть необходимость.

Пеллетная горелка с автоматической подачей топлива «Теплодар» снабжена датчиками температуры теплоносителя, которые устанавливаются на патрубке обратки и подачи (вход и выход). Они контролируют температуру воды в системе, и передают информацию на пульт управления.

АПГ-25 также снабжена датчиком пламени, установленном в горелке, и датчиком температуры окружающего воздуха. Следует отметить, что он выполняет функцию обычного термометра, т.е. просто передает информацию на дисплей ПУ, и на работу котла не влияет.

Управление работой пеллетной горелки котла происходит благодаря пульту, установленного в основании загрузочного бункера. При помощи кнопок выставляется нужный режим работы, периодичность подачи топлива в горелку и температура, в зависимости от заданных настроек.

На его дисплей выводится не только информация о работе оборудования, но и о возможных ошибках и неисправностях, о которых сигнализируют специальные символьные индикаторы.

Устройство пеллетного котла

Устройство пеллетного котла Теплодар

Итак, автоматическая пеллетная горелка состоит из трех основных элементов:

— загрузочный бункер для хранения пеллетов

— шнековый питатель с пультом управления

— горелочное устройство

Давайте теперь разберем каждый элемент подробнее по схемам:

1 — бункер

2 — основание бункера

3 — опорная тумба

4 — штуцер подачи топлива в рукав

5 — защитная платформа

6 — стенки бункера

7 — крышка бункера

13 — шнек питания

17 — горелочное устройство

18 — плита для установки горелочного устройства

20 — загрузочный штуцер

29 — пульт управления

42 — кабельная лента

43 — температурный датчик обратки

44 — температурный датчик подачи

46 — пластиковый рукав

Бункер

Это металлический короб, покрашенный черной эмалью. Сверху имеет крышку, внизу он заужен, в его основании расположен шнековый питатель.

Шнековый питатель

Это устройство предназначено для автоматизированной дозировки определенного количества топлива из бункера в горелку. Основными его элементами являются: шнек — свернутый пруток в виде винта, и мотор, передающий вращение шнеку.

Шнек питания пеллетного котла

9 — мотор
10 — установочный фланец
11 — подшипник
12 — переходной вал
14 — гильза
15 — шнек
16 — установочный винт
47 — лыска

Горелка пеллетного котла с автоматической подачей топлива

Эта конструкция устанавливается на специальной плите на месте дверцы, и состоит из жаровни, лотка для загрузки топлива, свечи розжига и вентилятора.

Пеллетная горелка

18 — плита для установки устройства
19 — корпус горелки
20 — загрузочный штуцер
21 — лоток для загрузки топлива в горелку
22 — клапан
23 — датчик пламени
24 — жаровня горелки
25 — колосниковая решетка
26 — крышка жаровни
27 — свеча розжига топлива
28 — вентилятор

Технические характеристики пеллетного котла Теплодар

Пеллетный котел: технические характеристики

Топливо для пеллетного котла

Пеллетная горелка предназначена для работы на гранулированных древесных пеллетах диаметром 6-12 мм и длиной не более 0,5 см. От качества используемого топлива зависит расход пеллетов, вырабатываемая мощность котла, а также срок службы самой пеллетной горелки.

Наиболее распространены три вида пеллетов:

1. «Белые»

Это пеллеты светлого-серого цвета, особенностью которых является низкий показатель зольности, т.е. засорения горелки. Показатель теплоотдачи составляет 4,8 кВт*ч/кг.

2. «Серые» или индустриальные

Имеют темно-серый цвет из-за содержания в них частиц коры и пыли. Зольность чуть выше, чем у «белых», но зато показатель теплоотдачи точно такой же.

Соотношение времени подачи (Тп) и мощности вентилятора (W) для обеспечения оптимального горения

3. Агропеллеты

Эти пеллеты темного цвета производятся из отходов подсолнечника. Имеют невысокий показатель теплоотдачи 4,1 кВт*ч/кг и высокую степень зольности. При использовании такого вида пеллетов, необходимо выполнять прочистку жаровни ежедневно. Смотрим видео-обзор.

Сегодня мы с Вами подробно разобрали пеллетную горелку для котла с автоматической подачей топлива. Рассмотрели устройство и принцип работы этого современного отопительного оборудования. Надеюсь, что теперь, благодаря разобранным показателям и техническим характеристикам, Вы сможете правильно подобрать пеллетную горелку для твердотопливного котла, или купить ее уже в сборе с котлом «Теплодар» серии Куппер. И в заключение, немного о стоимости: на 2017 год цена на АПГ-25 составляет 65000 рублей.

Пеллетное топливо, или просто пеллет, как известно, представляет собой прессованные при повышенной температуре и гранулированные отходы обработки древесины или сельхозпроизводства (солома, шелуха и пр.). Себестоимость отопления пеллетами и в странах, обладающих природными энергоносителями в избытке, может быть ниже, чем углем (исключая места, непосредственно прилегающие к угледобывающим регионам). Пеллеты не источают вредных испарений, как жидкое топливо, взрывобезопасны, пачкают не более дров, но не требуют заготовок древесины на топливо.

Вместе с тем пеллеты энергоноситель довольно-таки капризный, при неправильном использовании пожароопасный, а в поиске на тему пеллетной горелки своими руками полезной информации крайне мало; покажут бьющий из сопла факел, и все тут. Или дают схему керамической горелки с наддувом к невнятному описанию гравитационной энергонезависимой горелки, или что-то еще в таком роде. Настоящая статья призвана до некоторой степени восполнить этот пробел.

Почему горелка?

Пеллеты можно загрузить в обычную печку и поджечь, они сгорят. Также сгорят и в печи либо котле длительного горения. Но зольность составит в лучшем случае 20%, а может быть и все 60% (!). Поэтому при сжигании пеллет широко применяется предварительный пиролиз массы топлива; в таком случае зольность будет 2-5%. Но загружать пеллет в пиролизную печь или котел смысла нет: в устройстве со сжиганием пиролизных газов в отдельной камере они закоксуются, спекутся, и отход топлива будет еще больше, плюс внеплановая чистка и/или ремонт котла. Поэтому пеллеты сжигают в специальных горелках, где зоны пиролиза и формирования факела горящих газов частично перекрываются. Конструкция горелки выходит в принципе несложная. Как сделать простейшую пеллетную горелку, см. напр. видео:

Видео: простая самодельная пеллетная горелка

Однако у мало-мальски технически грамотного человека тут уже возникнет очевидный вопрос: температура пламени факела достигает 1000 градусов и более. Надолго ли хватит обычной конструкционной стали в непосредственном контакте с ним? Есть и другие, не менее важные нюансы, поэтому ставить простую горелку на пеллетах в свой домовый котел рано. Между прочим, сгореть можно, см. далее. Сначала нужно разобраться, как правильно сделать пеллетную горелку, пригодную хотя бы в качестве запасной, на случай нехватки или недоступности основного топлива.

А стоит ли?

Экономически самостоятельное изготовление запасной пеллетной горелки имеет полный смысл, т.к. цены достаточно надежных брендовых изделий начинаются где-то от $500, если речь идет о полуавтоматической горелке, требующей ежедневного ухода; такая будет пригодна в качестве запасной. А за автоматизированный комплект оборудования для отопления пеллетами, требующий похода к нему раз в неделю для догрузки топлива, придется выложить от $3000.

Пеллеты как топливо

Пеллет достаточно энергоемкое топливо: его 1 кг выделяет ок. 5 кВт/ч тепла. Т.е. для отопления дома средних размеров в средних широтах в горелке должно сгорать прим. 2 кг пеллета в час; по объему это где-то с полведра. Пеллет в бункер (см. далее) нужно досыпать 1-2 раза в сутки и одновременно вытряхивать зольник котла; зола вполне пригодна на удобрение. Чистить хорошую фирменную горелку нужно не чаще раза в неделю (требующие чистки раз в сезон стоят от $5000); самодельную придется прочищать раз в 3-4 дня.

Но, во-первых, пеллеты хорошо горят и просто так, хоть и дают много золы. Болезнь всех без исключения существующих пеллетных горелок – возможность т. наз. обратного горения, когда зона пиролиза проникает в топливный бункер, и тогда – дым, вонь (ядовитая), пожар. Во-вторых, пеллетные горелки критичны к подаче воздуха: если его слишком много, пеллеты могут быть сдуты с горелки и дадут много золы; мало – опять много золы и закоксовывание. Потребность в воздухе горящей массы пеллет достаточно сильно зависит от режима горения. Как следствие, правильный режим горения пеллет выставить не так-то просто. В целом разжигается пеллетная горелка поэтапно след. образом:

• Поджиг – осуществляется специальной зажигалкой, представляющей собой керамический стержень, нагреваемый до 900-1100 градусов. Самодельную горелку можно разжигать лучиной, но ни в коем случае не ЛВЖ! Горение сразу же проскочит в бункер!
• Запуск – подачу воздуха регулируют (см. далее) до образования стабильного факела пламени;
• Разгон (выход на рабочий режим) – также воздухом (возможно, совместно с подачей топлива) добиваются бездымного пламени (возможно, с контролем его температуры) и сдувания золы с горелки без выдувания пеллет;
• Работа в дежурном режиме – воздух прикрывают до получения заданной температуры теплоносителя в обратке;
• Останов – подачу топлива отсекают, а воздух подают по п. 3, пока полностью не сгорит остаток.

Системы с принудительной подачей топлива

Именно способ подачи топлива определяет пожаробезопасность котла с пеллетной горелкой. Пеллеты в горелку в общем можно подавать принудительно или гравитационным способом, когда они сами сыплются из бункера. Наиболее безопасен принудительный способ. Однако это как раз тот случай, когда за безопасность и удобство надо платить: горелки с принудительной подачей это те самые, которые стоят от $3000.

Принудительная пеллеты к котлу из бункера может быть пневмолифтовой (поз. 1 на рис. и шнековой (поз. 2 и см. ниже). Общее у них то, что в тракте подачи топлива есть восходящая ветвь. Если огонь выйдет из горелки, то ему, чтобы попасть в бункер, нужно будет спуститься вниз, что маловероятно. Пневмоподача совершенно исключает проскок горения в бункер, т.к. сплошной массы пеллеты в топливопроводе нет, да еще и воздух дует навстречу возможному пути огня, поэтому питать котлы с пневмоподачей можно из открытого бункера, который загружается раз в месяц. Однако в том и другом случае горелка нужна чашечная (объемная, см. ниже) со шнековой подачей пеллеты из питателя, поз. 3 и 4; она технически сложна, а ее стоимость составляет не менее 1/3 всей системы питания котла.

В системах со шнековой подачей используются 2 отдельных механических узла (слева и в центре на рис.): забирающий шнек поднимает пеллету из бункера. Затем топливо падает в питатель (приемный бункер) горелки, где другой шнек толкает топливо в зону горения. Как ни странно, проскок горения в бункер при этом не исключен совершенно, т.к. в восходящей ветви топливопровода пеллета лежит сплошной массой, поэтому нисходящий участок топливопровода делают из плавкого (но не горючего!) либо термоусаживающегося материала. Если питатель загорится, он расплавится или оторвется и прервет путь огня. Система со свободным падением пеллеты в питатель (справа) используется реже вследствие меньшей пожаробезопасности, но зато может быть применена для питания гравитационных горелок, см. далее.

Примечание: иногда ради компактности топливный бункер водружают на котел, см. рис. справа. При этом система с принудительной подачей теряет свойство пожаробезопасности, т.к. восходящая ветвь топливопровода из тракта подачи исключается.

Серьезный недостаток систем с принудительной подачей пеллеты – их энергозависимость: нужно крутить 2 электромотора. Но тогда имеет смысл и горелку применить с принудительным наддувом, это повышает КПД котла на 3-7 процентных пункта, и подключить управляющую автоматику, см. далее. В холодных странах, греющихся привозным топливом или собственными отходами, экономия на отоплении за сезон в таком случае может составить сумму, окупающую стоимость горелки с котлом.

Горелки в системах с принудительной подачей используются шнековые объемные, т.е. пеллета в них также принудительно выдавливается в пиролизную камеру, а пиролизные газы сгорают в топке котла. Горелки с пламенной чашей (поз. 1 на рис.) постепенно выходят из употребления: при сбое автоматики (см. ниже) топливо в чаше коксуется, что означает внеочередную чистку или ремонт котла, а проскок огня в питатель не такое уж редкое явление и в моделях лучших производителей. Чистить горелку с чашей от остатков золы нужно, при питании штатным (рекомендованным производителем) топливом, раз в неделю.

Горелки с подачей вторичного воздуха в дожигатель (поз. 2) или с ретортой, формирующей первичный и вторичный потоки непосредственно в чаше (поз. 3) лишены большинства этих недостатков. Горелка с дожигателем практически никогда не закоксовывается, но чистить ее вручную нужно все равно раз в неделю, а горелке с ретортой чистка нужна ежемесячная, да и то по результатам осмотра.

Примечание: по схеме с ретортой строятся также т. наз. каминные горелки с гравитационной подачей топлива для котлов и печей до 5 кВт, поз. 4 на рис.

Об автоматике

Горелки систем с принудительной подачей пеллеты не образцы для повторения начинающими не только из-за сложной механики. Все свои достоинства, в т.ч. безопасность, они показывают только под управлением микропроцессора, действующего от целого набора датчиков:

• В дымоходе – дает не только наличие, но и величину тяги.
• В топке – показывает температуру факела.
• В системе отопления – дает температуру обратки.
• В горелке, в зоне сжигания – показывает наличие и уровень топлива.
• В питателе – то же.
• В бункере – то же.

Микропроцессор, руководствуясь данными с датчиков, регулирует подачу и топлива, и воздуха по заданной пользователем с пульта программе, напр. «Зима», «Весна/осень», «Нижний уровень комфорта», «Дом пустует» и др. Именно одновременная согласованная регулировка подачи воздуха и топлива обеспечивает максимально возможный КПД котла на любых доступных пеллетах, это серьезное достоинство систем с принудительной подачей.

Гравитационные горелки

Гравитационная пеллетная горелка может быть выполнена энергонезависимой, т.к. топливо в ней сыплется прямо в пиролизную камеру, а наддув возможно обеспечить за счет тяги в дымоходе. Ввести гравитационную горелку в рабочий режим также возможно вручную, манипулируя всего лишь заслонкой на горелке и шибером (регулятором тяги в дымоходе). Однако стоит это несколько меньшего КПД котла и большей пожароопасности. Поэтому любая гравитационная горелка требует квалифицированного обслуживания. Будем надеяться, что данная статья поможет читателю и в этом.

Энергонезависимые гравитационные горелки с ручным управлением промышленностью не выпускаются: при неграмотном пользовании они чрезвычайно опасны. В продажу под названием гравитационных поступают полуавтоматические горелки с подачей топлива «самосыпом». Для предотвращения проскока огня в бункер либо ставят шлюз (слева на рис.) из термореактивных, т.е. расширяющихся при нагревании элементов, либо применяют схему с двойным колосником, справа. Подвижный колосник периодически отходит назад, берет порцию топлива и переносит ее в зону сжигания, одновременно выталкивая золу в зольник котла. Сложная горелка со шнеком в таком случае не нужна, но плоха эта схема тем, что зазор между колосниками быстро забивается остатками золы. Если подвижный колосник застрянет в заднем положении, проскок огня в бункер практически неизбежен, поэтому огневой шлюз в горелке с двойным колосником также необходим.

Без электричества

Самодельная пеллетная горелка может быть выполнена энергонезависимой, если ее сделать по корзиночно-факельной схеме:

1. Топливо сыплется непосредственно в пиролизную камеру, представляющую собой стальную перфорированную корзину. Корзину делают съемной, т.к. под каждый калибр (диаметр) пеллет нужна отдельная корзина.
2. Немедленный проскок огня в бункер до определенной степени предотвращает «третичный» воздух, подсасываемый через отверстия в питалеле.
3. Первичный воздух обеспечивает пиролиз топлива в корзине.
4. Пиролизные газы и вторичный воздух поступают в камеру сгорания, где и происходит основное горение.
5. Из камеры сгорания вырывается факел раскаленных газов, греющий котел.

Примечание: по описанной схеме строятся и некоторые фабричные горелки, в т.ч. хорошо себя зарекомендовавшие Пеллетроны. Но они ни в коем случае не энергонезависимы, т.к. снабжены встроенной автоматикой. ИБП (источник бесперебойного питания) для Пеллетронов можно приобрести опционально или использовать компьютерный.

Посматривая на Пеллетроны

Схема работы энергонезависимой пеллетной горелки с котлом дана слева на рис., а схема ее устройства и описание принципа действия – справа там же:

Непременное условие успешной эксплуатации – шибер в дымоходе с заведомо избыточной тягой. В режим такая горелка вводится довольно просто:

• Полностью открывают шибер и воздушную заслонку горелки.
• Открывают заслонку подачи топлива на бункере (она должна быть обязательно!)
• Поджигают пеллету, немедленно прикрывают заслонку на горелке.
• Наблюдая сквозь смотровое окошко котла (тоже обязательно), плавно и медленно открывают заслонку горелки, пока факел не разгорится и не появится облачко золы. Выдувания пеллет не допускать!
• Шибером по термодатчику котла (или по виду факела) вводят горелку в рабочий режим.

Останов горелки также несложен:

1. По окончании цикла топки перекрывают подачу топлива на бункере.
2. Шибер открывают полностью.
3. Немедленно по открытии шибера (лучше – синхронно с ним) заслонку горелки прикрывают прим. на 3/4.
4. К профилактическим работам на горелке (если надо) приступают не ранее чем через 10 мин по исчезновении последних признаков горения.

Детали и размеры

Самая ответственная часть горелки – корзина. Ахиллесова пята самодельных корзин – застревание и закоксовывание пеллет в наклонной задней стенке, отчего пиролизный процесс нарушается и огонь идет в бункер. Чтобы избежать этого, прорези в задней стенке нужно делать не сплошные, а так, как показано на врезке справа вверху на рис. Размеры прорезей – на 2-3 мм меньше размера пеллет в плане. Зазор между задней стенкой и днищем корзины на 2 мм меньше калибра пеллеты, но не менее 6 мм. А вот прорези в передней стенке, отделяющей пиролизную часть от камеры сгорания, нужны как раз сплошные. Лучше даже, если они будут открыты снизу. Высота канала вторичного воздуха под днищем корзины для горелки на 15 кВт 28-30 мм. Наклон задней стенки 45 градусов. Такая корзина с лотком размерами в плане 130х130 мм и глубиной 100-120 мм как раз и сожжет 2-3 кг пеллет в час.

Не менее ответственная часть – бункер. Как раз в бункеры произвольной конструкции чаще всего и происходит проскок огня. К счастью, здесь мудрить не надо: бункеры от Пеллетронов, чертежи которых даны слева на рис., отлично себя показали. С горелкой на 15 кВт 34 кг бункер средней зимой в средней полосе обеспечивает суточную топку, а 17 кг полусуточную.

Размеры камеры сгорания можно взять от Пеллетрона 15 (выделено цветом справа на рис. Канал вторичного воздуха лучше сделать Г-образным с изломом вверх, это обеспечит активное его смешивание с пиролизными газами и немного больший КПД котла.

Камеру сгорания нужно делать из жаропрочной стали толщиной от 2 мм. Поскольку жаровая сталь варится плохо, надо вычертить развертку камеры, свернуть ее и стыки проклепать или проварить точечной сваркой. Кстати, настольный аппарат для точечной сварки тоже можно сделать своими руками в домашних условиях.

Примечание: еще об одном варианте самодельной гравитационной пеллетной горелки см. след. ролик:

Видео: гравитационная пеллетная горелка своими руками

Возможные усовершенствования

Намного упростит запуск горелки и сделает ее безопаснее вследствие меньшей реакции на тягу в дымоходе наддув. Для 15 кВт горелки достаточно вентилятора на 20 Вт. Проще всего регулировать наддув от вентилятора-улитки, как показано на рис. справа.

Примечание: на форумах по пеллетному отоплению, напр. американском: donkey32.proboards.com , можно найти идеи поставить в котле элементы Пельтье и запустить от них для наддува 12 В компьютерный вентилятор. Во-первых, элементы Пельтье мигом сгорят и в дымоходе. Во-вторых, мощность компьютерного вентилятора на порядок меньше требуемой. В-третьих, без управляющей электроники, работающей от термопары в топке, система пойдет враскачку, т.к. получится – сильнее разгорелось, сильнее наддув, а надо наоборот.

Можно также таскать ведра с пеллетами не раз-два в сутки, а еженедельно или даже ежемесячно. Непременное условие, по правилам пожарной безопасности – котел должен находиться в отдельной несгораемой котельной. Тогда ставим большой бункер с долговременным запасом топлива, шнеком и свободным падением пеллет (см. выше), но не в питатель горелки, а в расходный бункер. В последнем – 2 датчика уровня топлива, верхний и нижний (лучше – оптопары). Мало топлива – мотор закрутил шнек, посыпал. Наполнился расходник – стоп! Ну, а если электричество пропало, придется уж таскать ведрами.

В заключение

Пеллеты как топливо и пеллетные горелки технически еще «сырые», не доведены до полной кондиции. Но это не значит, что любителям-умельцам заниматься ими не надо. Газ когда-то был еще менее доведен. Сто лет назад короткие радиоволны (КВ) были отданы на растерзание тогдашним «радиозайцам» ввиду их полной, казалось бы, бесперспективности для связи и вещания. А когда любители на КВ начали устанавливать дальние связи на КВ с передатчиками мощностью в ватты вместо десятков и сотен кВТ, для очень умных специалистов это было шоком. Пришлось открыть ионосферу Земли и озоновый слой в атмосфере, чтобы понять, почему так.

Что касается пеллетных горелок, то на сегодняшний день лучшие результаты показывают образцы с керамической камерой сгорания, см. рис. справа. По крайней мере, именно такие от остаточной золы нужно чистить не чаще раза в месяц. Казалось бы, штука не для домашнего повторения. Но детали камеры можно сделать методом шликерного литья, как делают самодельные тигли для плавки металла, а работают они в более тяжелых условиях. В общем – твори, выдумывай, пробуй!

Многие владельцы частных домов используют в качестве твердого топлива не только дрова и уголь, но и опилки, отходы зерновых после их обработки, древесные гранулы, шелуху семечек. Такая сыпучая структура не позволяет качественно сжигать топливо классическим способом. Именно поэтому требуется дополнительное устройство для сжигания шелухи и мелких опилок – пеллетная горелка, которую можно изготовить своими руками. Представленное в статье видео наглядно продемонстрирует способ ее изготовления.

Строение пеллетной горелки своими руками

Задачей каждого горелочного устройства является создание мощного и ровного языка пламени, которое нагревает водяную рубашку котла, и силу горения которого можно легко регулировать. Строение пеллетной горелки своими руками в этом плане также преследует эту цель и поэтому представляет собой небольшую камеру сгорания, напоминающую аэродинамическую трубу, в которую поступает топливо и нагнетается воздух. Шнековый конвейер используется для подачи шелухи или гранул, а топливо попадает в него из загрузочного бункера, объем которого влияет на продолжительность работы устройства. Вентилятор-нагнетатель принудительно загоняет воздух в зону сжигания.

Камера сгорания бывает двух видов:

• прямоугольного сечения;
• круглого сечения.

Последний вариант встречается чаще всего, потому что такая камера более проста в изготовлении . В ней устанавливают плоский поддон, используемый для горящего топлива, а саму камеру прикрепляют к фланцевой плите, прилегающей снаружи к фронтальной плоскости котла. Снаружи устройство представляет собой шнековый конвейер, имеющим верхний входной патрубок, который используется для попадания внутрь топлива из бункера.

Благодаря тому, что после сгорания сыпучего твердого топлива практически не образуется пепла, то устройство самоочищается от воздушного потока, который подается нагнетателем. Поэтому пепел начинает скапливаться в зольнике, который следует очищать 1 раз в неделю.

Принцип работы горелки

Принцип работы устройства заключается в следующем: небольшое количество топлива поступает в камеру, затем оно поджигается, включая по минимуму подачу воздуха. По мере усиления пламени, камера начинает прогреваться , а воздух - все больше нагнетаться. В результате образуется ровный факел пламени, при помощи которого начинает нагреваться теплообменник с водой.

Сыпучее твердое топливо подается в шнек для пеллетной горелки своими руками двумя способами:

• Традиционный способ заключается в том, что пеллеты подаются из бункера больших размеров, стоящего отдельно. Такие габариты необходимы для того, чтобы котел работал не меньше 7 дней, потому что чистить его следует раз в неделю. Из бункера топливо поступает к горелочному устройству при помощи дополнительного шнекового конвейера необходимой длины.
• Гораздо более простой способ подачи горючего осуществляется в гравитационной пеллетной горелке, изготовленной своими руками. Гранулы и шелуха под своим весом начинают ссыпаться в шнек из бункера, который устанавливается непосредственно над горелочным устройством, а тот, в свою очередь, подает необходимое количество в камеру сжигания.

Чтобы своими руками изготовить такое устройство, потребуется определенный материал , подобрать который не составит никакого труда. Для камеры сгорания лучше всего подойдет труба из жаропрочной стали, толщина стенок которой должна быть не меньше 4 мм. Это необходимо потому, что там очень высокая температура.

Пеллетная горелка своими руками прикрепляется к корпусу котельной установки при помощи фланцевой пластины, которая изготавливается из стали толщиной 3 мм. Подающий конвейер можно купить, а можно сделать своими руками из обычной трубы, в которую следует поместить шнек. Для вращения подойдут подшипники, редуктор и низкооборотный электродвигатель. Вентилятор приобретается в магазине и закрепляется на пластине, заранее подготовив под него место. Сама пластина изготавливается по чертежу пеллетной горелки и зависит от конструкции дверцы котла.

В обязательном порядке регулируется количество поступающего топлива и воздуха в камеру, в противном случае работать пеллетная горелка будет нестабильно или все время на максимальной мощности. Самым простым способом менять обороты двигателей вентилятора и шнека является установка ручного регулятора. Но в этом случае необходимо будет постоянно присматривать и настраивать отопительный агрегат, обращая внимание на температуру теплоносителя и воздуха.

Настройка горелки заключается в том, чтобы на разных режимах работы было правильно подобрано соотношение топлива и воздуха, при этом факел пламени должен быть устойчивым и ровным. Чтобы этого добиться, необходима автоматизация устройства.

Для этого необходимо будет приобрести электронный блок управления. В основном контроллеры имеют свободные управляющие контакты, к ним присоединяют электродвигатели шнека и вентилятора. При этом благодаря сигналам датчиков контроллер будет регулировать подачу пеллет и обороты вентилятора.

Чтобы автоматизировать процесс розжига и контроля над пламенем, необходимо приобрести электрический элемент накаливания и фотодатчик. Первое устройство будет включаться и поджигать топливо, а фотодатчик, в случае появления устойчивого пламени, будет оповещать об этом контроллер, который отключает элемент накаливания.

На подающем патрубке устанавливают датчик заполнения, который подает импульсы на электронный блок в случае заполнения шнека и верхнего патрубка горючим, чтобы прекратить подачу пеллет.

Однако использование средств автоматизации имеет и недостатки:

Заключение

Если знать принцип работы пеллетной горелки, можно изготовить ее своими руками. Видео, представленное в статье, поможет разобраться в этом. Самостоятельное изготовление горелки часто требует наличия приборов автоматики и комплектующих. Если это слишком сложно, то лучше приобрести устройство заводского изготовления.

Самодельная пеллетная горелка видео