Битопливные котлы на дровах и на опилках, пользуются особой популярностью отечественного потребителя, благодаря доступности используемого топлива. В процессе работы, используется принцип газогенерации, увеличивая КПД отопительного оборудования до 92%.
Принцип работы опилочно-дровяного котла
Пиролизные комбинированные котлы на дровах и опилках, имеют внутреннее устройство и модифицированную конструкцию, обеспечивающую максимальную теплоотдачу и эффективность при сжигании топлива. Принцип работы отопительного оборудования заключается в следующем:- Во время горения твердого топлива, выделяется большое количество углекислого газа. Продуцируемый CO, направляется в камеру дожига. Во время транспортировки, образуется воздушно-газовая смесь, сжигаемая при высоких температурах. Для поддержания необходимого температурного режима, камера дожига изготавливается из шамотного кирпича.
- Разогретые газы не выводятся в дымоход сразу, а направляются в ломаный дымоходный канал, расположенный внутри котла, окруженный жидкостной средой теплоносителя. Процесс пиролиза и изменения в конструкции котла, увеличили коэффициент полезного действия с 70%(в стандартных моделях), до 92% (в газогенераторном оборудовании).
- Модуляционный режим работы – котлы на твёрдом топливе длительного горения под дрова и опилки, используют чувствительную автоматику, подключаемую к комнатным термостатам. В зависимости от потребностей помещения в тепле, производительность меняется от 30 до 100%.
- Использование двух типов топлива – можно самостоятельно выбрать в качестве основного источника тепла: дрова или опилки. Второй тип топлива будет использоваться как резерв. После того, как дрова прогорели и теплоноситель стал остывать, в автоматическом режиме запустится сжигание опилок или щепы.
Сжигание дров
Универсальные твердотопливные котлы длительного горения могут работать на дровах и опилках. Но, в случае использования дров, возрастает теплоэффективность оборудования. Объясняется это просто. Дрова, при сжигании, выделяют максимальное количество углекислого газа, который используют для получения дополнительного тепла.
Сжигание дров имеет следующие особенности:
- Закладка топлива и розжиг осуществляется вручную.
- Интенсивность подачи воздуха в топку регулируется с помощью шиберной заслонки вручную, либо посредством автоматики.
- Автономная работа котла от одной закладки варьируется, в зависимости от качества дров и модели отопительного агрегата, от 6 до 24 часов.
Сжигание опилок
Сжигание опилок осуществляется с максимальной автоматизацией процесса. Горение и подача топлива идут следующим образом:- Опилки в топочную камеру поступают посредством шнековой передачи. За интенсивностью движения топливного транспортера, следит автоматика котла. В случае возникновения аварийной ситуации, подается сигнал на отключение подачи опилок.
При необходимости, организуется механизированное топливохранилище. После подключения бункера, котел в состоянии проработать в течение всего отопительного сезона без остановки. - Электророзжиг – опилки зажигаются посредством плазменной дуги. В топочной камере установлен оптический датчик, контролирующий наличие пламени. При затухании, опилки поджигаются заново.
- Сжигание опилок осуществляется с искусственным нагнетанием воздуха. Создается устойчивый факел пламени, максимально быстро разогревающий теплоноситель.
Наряду с опилками и дровами, в битопливных агрегатах допускается использование щепы, изготовленной из твердых пород дерева, с содержанием влажности не более 20%.
Правильная организация места под установку котла дрова-опилки
Широкое распространение получило использование битопливных котлов на дровах и древесных опилках, для отопления частных загородных домов, коттеджей, дач. Установка отопительного оборудования для бытового применения, проходит с соблюдением установленных строительных норм и правил, а также применением указаний из ППБ.Для безопасной эксплуатации битопливного агрегата и предотвращения аварийных ситуаций, описаны общие требования к помещениям, используемым под котельную и топливный склад, а также, к используемой системе отведения дымовых газов. Во внимание принимаю рекомендации производителя, описанные в технической документации.
Нормы и требования к помещению
Помещение, используемое под котельную, выбирается с учетом технических характеристик опилочно-дровяных котлов. Отопительное оборудование работает с использованием высокотемпературного сжигания топлива и при неправильной эксплуатации или нарушении требований монтажа, становится причиной пожара.Некоторые требования ППБ предъявляются к котельной:
- Котлы с производительностью до 40 кВт, монтируются в любом месте жилого дома. Современные модели снабжены системой принудительного дымоудаления, что предотвращает попадание дыма в комнату. Котлы с мощностью свыше 40 кВт, монтируются в отдельном помещении.
- Котельная обустраивается в помещении с ровными негорючими полами. Двухтопливные модели имеют большой вес, что требуется залить фундамент под котел.
- Обязательно наличие приточно-вытяжной вентиляции и естественного освещения.
- Минимальная площадь помещения не менее 8 м².
- Стены и пол облицовываются негорючими материалами: штукатурка и керамическая плитка.
- Рекомендуется установить в котельной, систему оповещения и датчики дыма.
- Все точки энергопотребления должны отключаться автоматами, установленными вне котельной.
Некоторые правила могут меняться, в зависимости от региона. Перед монтажом двухтопливного котла, консультируются с участковым пожарным инспектором.
Организация склада опилок и дров
Битопливные пиролизные котлы дрова-опилки, на 20 кВт, потребляют в течение года 7-12 тонн сырья. Организация хранилища встает практически перед каждым хозяином отопительного оборудования, данного типа. В требованиях ППБ, относительно помещения, используемого под хранение твердого топлива, указывается:
Главным требованием, предъявляемым к хранилищу твердого топлива, является обеспечение пожарной безопасности и предотвращение возникновения аварийных ситуаций.
Подбор системы отвода дымовых газов
Процесс пиролиза начинается при температуре 600°С, опилки и щепу сжигают при температуре 700-800°С. При накоплении сажи в дымоходных трубах, происходит возгорание, увеличивающее температуру до 1000-1100°С. Способность выдерживать длительный нагрев без прогорания и деформации, основной, но не единственный критерий выбора дымоходной трубы.Для бытовых отопительных котлов на дровах и опилках, подойдет дымоход, соответствующий следующим критериям:
- Теплоизоляция – для полноценной газогенерации, требуется поддержание стабильных характеристик тяги и быстрый выход котла на рабочую мощность. Это возможно, только при хорошо утепленном дымоходе.
- Устойчивость к кислотным веществам – сажа, смешиваясь с конденсатом, под воздействием высокой температуры, превращается в кислоту. У подходящего дымохода, внутренние стенки должны свободно выдерживать воздействие кислотной среды.
- Минимальное продуцирование конденсата. На появление кислотных осадков в трубе, влияет несколько факторов: недостаток теплоизоляции, неправильно подобранное сечение, плохие характеристики тяги.
- Принцип работы – котлы длительного горения, пиролизного типа, на дровах опилках, стоят в 2-3 раза дороже классических агрегатов, но способны проработать в автономном режиме от одной заправки топлива несколько суток. В обычной модели, топливо сгорает за 3-4 часа.
- Качество топлива – большинство современных моделей оборудования требует, чтобы влажность дров и опилок была не выше чем 20%. Если нет возможности приобрести сухое твердое топливо, стоит остановить свой выбор на моделях шахтного типа с верхней загрузкой. В моделях с вертикальной топочной камерой, допускается использование дров с влажностью до 42%.
- Степень автоматизации – предлагаемые модели используют ручную и автоматическую загрузку топлива. Котлы с автономной подачей топлива, способны проработать в автономном режиме в течение всего отопительного сезона.
- Производительность – мощность котла рассчитывают по формуле 1 кВт = 10 м².
- Количество контуров – одноконтурные модели работают на нагрев системы отопления, в двухконтурных котлах, дополнительно предусмотрен змеевик для ГВС.
Плюсы и минусы битопливных опилочно-дровяных котлов
Опыт эксплуатации двухтопливных котлов, работающих на дровах и опилках, позволил выявить их преимущества и недостатки. Судя по отзывам покупателей, у битопливных моделей есть следующие достоинства:- Оптимальная конструкция котла для сжигания дров и опилок. Изменения во внутреннем устройстве, увеличили КПД и длительность работы от одной закладки.
Механизированная подача топлива, при использовании щепы и опилок, сделала возможным автономную работу устройства в течение всего отопительного сезона. - Экономия места – двухтопливные котлы занимают меньшую площадь, чем два однотопливных агрегата.
- Возможность автоматического перехода на другой тип топлива. После прогорания дров, котел начинает использовать опилки. В некоторых моделях, дополнительно установлен электрически ТЭН.
- Газогенераторные отопительные котлы, работающие на дровах или на опилках, чувствительны к качеству топлива. Этот минус отличает все пиролизные модели без исключения.
- Зависимость от электричества – в конструкции предусмотрена система принудительной подачи воздуха и отведения дыма, шнековая передача, приводимая в движение электродвигателем.
При отключении электричества, котел прекращает свою работу. Решить проблему можно, или генератор.
Идея использовать древесные отходы в качестве топлива – не нова. Еще в шестидесятые годы прошлого столетия советские инженеры придумали котлы для обогрева промышленных объектов, в которых использовались опилки. Но в последующем идея распространения так и не получила. В то время экономить никто и ничего не хотел. А тем более энергоносители, слишком дешевые они были. Так, котел на опилках и остался только на бумаге.
Принцип работы
На современном российском рынке котлы для отопления, работающие на отходах древесины, представлены зарубежными приборами. Самодельные аналоги российского производства тоже встречаются. Их умельцы подогнали под определенные условия эксплуатации. Так что эти отопительные агрегаты, изготовленные своими руками, могут работать не только на опилках, но и на щепе.
Процесс сжигания топлива производится по так называемому контролируемому сгоранию. Во-первых, это трехступенчатая подача воздуха. Во-вторых, использование процесса пиролиза, то есть происходит газогенерация отводящих продуктов сгорания. По сути, котел на опилках – это агрегат длительного горения.
Схема подачи и сгорания опилок
Зарубежные котлы – это приборы для отопления с автоматической загрузкой. То есть в их конструкции присутствует бункер, в который загружается определенное количество топлива. Есть две модификации:
- Бункер присоединен к котлу.
- Бункер – это отдельно стоящая единица, которая может располагаться вне дома (котельной).
Итак, опилки загружаются в бункер, из которого они при помощи шнека подаются в камеру сгорания. Здесь с помощью регулятора подачи воздуха регулируется степень сжигания. В самом начале, когда идет разогрев котла, топливо сгорает по обычной технологии. Когда температурный режим достигает необходимого показателя, подача воздуха уменьшается до минимума. Процесс переходит в стадию пиролиза.
Выделяемые при этом угарные газы поднимаются и переходят во вторую топочную камеру, где сгорают при смешивании с кислородом. Именно здесь и происходит выделение максимальной тепловой энергии.
Конструкция отопительного агрегата
В конструкцию котла входит также и теплообменник системы отопления дома. Он располагается у задней стенки на две топочные камеры сразу. В некоторых моделях котлов длительного горения теплообменник представляет собой водяную рубашку, расположенную по всей площади двух камер сгорания. Этот котел работает более эффективно.
Шнек
Шнек для автоматической подачи опилок – это важный узел, обеспечивающий корректную работу всей установки. Если бункер загрузки расположен вне стен котельной, то подача производится двумя звеньями: первый – от бункера до котла, второй – от камеры загрузки до топки.
Вентиляторы и автоматика
Вентиляторы обеспечивают необходимую подачу свежего воздуха в две камеры сгорания. В данном случае преследуются две цели: первая – создать условия правильного горения опилок, вторая – создать определенное завихрение пламени.
Вытяжной вентилятор обеспечивает тягу в котле и эффективный отвод угарных газов. Все дело в том, что процесс пиролиза – это снижение температуры продуктов сгорания топлива. А значит, по законам физики слабое поднятие дыма вверх. Чтобы увеличить скорость поднятия и устанавливается вытяжной вентилятор.
Конечно, все современные котлы отопления и длительного горения в том числе, снабжаются системой автоматики, которая контролирует все теплотехнические процессы внутри установки.
Недостатки агрегата
Что можно сказать о таких котлах? Во-первых, это энергозависимые отопительные установки. Во-вторых, они обладают большими габаритными размерами. Так что под них придется обязательно организовывать котельную или топочную.
В-третьих, чтобы добиться выделения тепла, равного 25 кВт, в этот котел необходимо каждый час загружать 40 кг опилок. То есть придется обеспечивать систему отопления дома бесперебойной поставкой топлива.
В-четвертых, на щепе эти отопительные приборы не работают. А ведь это вместе с опилками один из самых распространенных видов отходов деревообрабатывающей промышленности.
Самодельные котлы
Самодельные котлы на опилках используются для обогрева небольших загородных коттеджей и дач.
Конструкция
Конструкция их проста, здесь нет шнека, нет бункера. Загрузка топлива производится прямо в котел, через верхнюю открывающуюся крышку.
Основное требование установки – это полная герметичность и минимальная подача воздуха в камеру сгорания. Такие котлы длительного горения, используемые для отопления небольших помещений, имеют двухслойную оболочку. Представьте себе две трубы, вставленные одна в другую. Внутрь трубы малого диаметра закладывается топливо, оно здесь тлеет, выделяя пиролизный газ и достаточно большую тепловую энергию.
Газы двигаются вверх, ударяются о крышку котла, сгорают здесь. Продукты сгорания же спускаются в зазор между трубами. В самой нижней части у пола с одной стороны располагается дымоходное отверстие. Через него угарные газы покидают отопительную установку. Все происходит естественным путем. Так как этот котел на опилках полностью металлический, то именно он и является источником отопления.
Правила закладки топлива
Очень важный момент, который обеспечивает эффективную работу котла данного типа – это правильно провести закладку опилок своими руками. В основных моделях этого типа используется прессовая закладка.
Для этого потребуется специальное устройство, изготовленное из металла или древесины в виде конуса. Его длина на полметра больше высоты закладки опилок. Большой диаметр – 80 -100 мм, малый – 60-80 мм. Устройство устанавливается посередине топочной камеры малым диаметром вниз. После чего вокруг засыпаются опилки, которые обязательно прессуются. Утрамбовывать можно любыми подручными материалами. Здесь важно качество, а не метод проведения. Затем клин убирается.
Розжиг
Обратите внимание и на систему поджига. Нельзя использовать бензин или керосин, поливая опилки струйно. Только метод распыления. Поджигать надо при помощи лучины или длинной спичкой.
Распространенные модели
Существует достаточно большое количество различных моделей самодельных котлов длительного горения, которые работают на опилках и щепе.
К примеру, разработка российских Кулибиных. Этот котел длительного горения называется Бубафоня.
Его конструкция отличается от других тем, что в нем можно сжигать и опилки, и щепу, и дрова. Здесь нет необходимости проводить трамбовку топлива, все происходит под действием металлического пресса. В конструкции этого узла присутствует зазор, обеспечивающий подачу воздуха в зону горения щепы или опилок.
При сгорании части топлива пресс опускается ниже, не давая, увеличиться зазору. Это своеобразный самоконтроль, который обеспечивает правильное протекание пиролизного процесса.
Пиролизные газы же проходят между прессом и стенками корпуса во вторую камеру, где и сгорают. Угарные газы прокидают агрегат через дымоход, который расположен в верхней боковой части корпуса.
Буржуйка
Многих загородных застройщиков заинтересует конструкция обычной буржуйки, которая работает по принципу длительного горения. Для этого ее топку разделяют на две части горизонтальной перегородкой. В задней части между перегородкой и стенкой оставляют зазор, через который пиролизные газы будут подаваться в верхнюю топку.
В нижней камере сгорания в качестве топлива используется щепа или дрова. На опилках эта буржуйка работать не будет. Ее горизонтальное расположение и боковой розжиг не приспособлены под сыпучий тип топлива.
Очень важно правильно откорректировать подачу воздуха в нижнюю топку. Как было сказано выше, чем меньше кислорода, тем лучше для пиролиза.
Требования к топливу
Чтобы работа агрегата соответствовала заявленным характеристикам, и обогрев помещений осуществлялся в полном объеме без использования дополнительных источников тепла, необходимо следить за качеством используемого топлива.
Влажность
Котлы на опилках и щепе будут работать эффективно только в том случае, если их влажность не превышает определенные нормы – 15-20%. Это в полной мере относится к котлам, изготовленным своими руками.
Но на рынке присутствуют заводские модели, которые могут работать и на влажных опилках (до 40%). Для этого в их конструкции присутствует так называемый ворошитель. Это подвижная колосниковая решетка, которая периодически вращается. Это делается для того, чтобы влага под действием теплоты не оставалась внутри материала, а выходила из его массы.
Некоторые российские умельцы неподвижную колосниковую решетку устанавливают под небольшим наклоном. И это создает эффект вывода влаги за счет осыпания части топлива.
Плотность
На эффективность сгорания опилок влияет не только показатель их влажности. Большое значение имеют и размеры самого материала, а значит, плотность топлива. Вот несколько примеров:
- плотность составляет 250 кг/м³, это опилки от ленточной пилорамы, при сгорании полкилограмма в час выделяется 1 кВт тепловой энергии;
- плотность 100-150 кг/м³, это опилки от фрезерного станка, при сгорании 0,25 кг в час получается 1 кВт тепла.
То есть, чем меньше плотность, тем больше тепловой энергии выделяется при сгорании опилок. А соответственно меньше затрат на отопление дома. Но здесь палка о двух концах.
Нужно ли прессовать опилки?
Этот вопрос поставлен в плане удобного использования опилок. То есть удобно или нет? Несомненно, этот вариант удобен. Но прессованные опилки выделяют столько же тепла, сколько и обычные дрова. И это при одинаковом объеме. Хотя стоимость их в несколько раз ниже дров. Кстати, организовать прессовку своими руками у себя на приусадебном участке несложно.
Преимущества и недостатки отопления на опилках
Рассматривая котел на опилках, нельзя обойти стороной плюсы и минусы его эксплуатации. К неоспоримым плюсам относятся:
- Дешевое топливо.
- Выработка большого количества тепла.
- Минимальные выбросы угарных газов.
Но выбирая подобное оборудование, следует учесть и некоторые минусы его использования:
- Образование большого количества золы и сажи, их придется утилизировать.
- Сложность хранения опилок и щепы.
2. Хранение опилок
3. Расположение котла на опилках, теплогенератора
4. Подача топлива в бункер котла
5. Модели котлов на опилках GRV
6. Модели теплогенераторов на опилках GRV
7. Отдельные горелки на опилках GRV
8. Отличие поршневой подачи топлива от шнековой
9. Оперативный бункер на котле, теплогенераторе
10. Пожаротушение, риски
11. Экономическая эффективность
12. Особенности эксплуатации котлов на опилках
13. Зарубежные котлы на опилках, опыт
Требование к опилкам как к топливу
На сколько известно опилки – это очень мелко измельченная древесина полученная входе воздействия режущим инструментом: пилками, станками. Как правило опилки относят к отходам деревообработки от этого стоимость сырья для топлива минимальна и в некоторых случаях даже бесплатна.
Состав опилок – до 70% углеводов (это целлюлоза и гемицелюлоза), 27 % лигнина. Количество углерода в опилках доходит до 50%, водорода 6% и кислорода 44%, содержание азота – 0,1 %.
Рис. 1 Виды древесного топлива, древесных отходов производства
А – Обзольная доска переработанная в дрова; Б – Горбыль хвойных пород; В – Щепа различных фракций; Г – Опилки естественной влажности с размером до3 мм; Д – Опилки уличного хранения, сырые; Е – Опилки игольчатой формы естественной влажности; Ж – Опилки влажностью W до 30%; З – Перегнивший остаток опилок и щепы; И – Сухие опилки и стружка; К – Мелкая стружка уличного хранения; Л – Мусорный древесный отход (бывшая мебель, поддоны, двери, строительные конструкции; М – Длинная стружка
Для использования опилок в качестве топлива нужно знать их технические характеристики. Основные параметры которые нас интересуют это переменные и постоянные. Переменный но очень важный параметр опилок – W влажность. С ростом влажности остаточная калорийность уменьшается, соответственно при одном и том же объеме опилок разной влажности можно получить разное количество тепла при чем количество тепла можно отличаться в разы. Влажность опилок можно не только контролировать но и доводить до нужного значения. Второй важный параметр зольность – чем выше зольность опилок, тем больше в них примесей в виде песка, коры. Наличие примесей в топливе несколько снижает его теплотворную способность, влияет на количество прочисток за единицу времени. Если опилки производятся, получаются в результате работы станков по ЛДСП, ДСП, МДФ и т.д. то есть из древесины склеенной, то в опилках будет обязательно присутствовать смолы и клеи, использование данных опилок возможно только при дополнительных исследованиях на содержание формальдегидов, и особо вредных веществ. Для зольного остатка вредных веществ нужно так же предусмотреть утилизацию.
Фракция опилок влияет на их плотность, зависание опилок в системах автоматической подачи. После настройки оборудования как правили опилки стараются выдерживать одной и той же фракции или в определенных пределах, дабы снова не производить настройку оборудования. Так опилки измельченные в пыль горят хуже при большом протоке дутьевого воздуха чем опилки по структуре более близкие к стружке.
Рис. 1 – Б Показана классификация древесного топлива по ГОСТ 33103.1 – 2014. Компания GRV разработала и производит универсальные котлы работающие на всех видах древесного топлива
При покупке опилок по контрактам и договорам следует придерживаться ГОСТ 33103.1 – 2014 в котором подробно указаны все характеристики на которые следует обращать внимание, так же ГОСТ регламентирует методы определения влажности топлива и теплоты сгорания, что не мало важно так как на момент заключения договора о вывозе опилок может быть одна влажность и зольность, а по факту через некоторое время вывоза влажность опилок может вырасти в разы, например в весенний период в сравнении с осенью.
Таблица № 1 – Общий состав и содержание веществ в древесном топливе
Хранение опилок
Основа для хранения: чем выше влажность тем ниже теплотворная способность опилок.
Опилки могут содержать в себе много влаги, достаточного для процесса гниения и разложения. По этому хранение опилок не должно долго протекать под атмосферными осадками. В процессе гниения опилок меняется их структура (рис. 1 – З) и теряется теплота сгорания. Перед непосредственно сжиганием опилки должны быть подсушены, храниться под навесом (рис. 2).
Рис. 2 Складирование опилок под навесом вентилируемого склада
Сушка опилок производится в сушильных барабанах, на площадках с защитой от осадков обязательно проветриваемом. Для просушки опилок, щепы ее следует переворачивать с нижних слоев на верхние. Дополнительно можно организовать принудительную подачу под давлением воздуха через воздуховоды с нижних слоев опилок. При хранении опилок следует соблюдать все нормы и правила пожарной безопасности. Если опилки являются вторичным сырьем после обработки древесины то следует учитывать их влажность, и при не высокой влажности в 20-30% желательно как можно раньше отправить опилки на сжигание в котел или теплогенератор.
Расположение котла, котельная
Первым правилом любой котельной является – не горючие стены, крыша. К опилкам так же добавляется требования к расположению основного склада топлива, оно не должно находится в том же помещении что и котел или теплогенератор. На оборудовании предусмотренный бункер называется оперативным, так как его объема хватает только на несколько часов работы, это прежде всего связанно с требованиями по пожарной безопасности. В котельной обязательно должна быть приточно вытяжная вентиляция, или возможность проветривания помещения. Так как воздух для процесса горения забирается изнутри котельной то следует предусмотреть наличие приточки.
Рис. 3 Котлы на опилках GRV и основной бункер для хранения опилок
Размеры котельной так же зависят от способа наполнения оперативного бункера. При использовании транспортера или шнека размеры котельной меньше чем при заезде в нее спец техники для выгрузки опилок. Возможно расположение оперативного бункера котла в отдельном помещении для того чтобы уменьшить размеры основной котельной.
Часто на мебельных производствах используют накопительные бункера закрытого типа, что очень удобно и максимально безопасно (см. рис. 3).
Рис. 4 Котел на опилках и котельная не большой мощности GRV
Для котлов на опилках мощностью до 50- 400 кВт можно обойтись одним бункером под топливо, при этом не нужно организовывать транспортную систему от основного склада топлива к оперативному бункеру.
Подача топлива - опилок в бункер котла
Для мощностей оборудования свыше 1 МВт следует использовать основной склад с топливом с системой «подвижное дно» данный склад заполняется с использованием погрузчика фронтального типа или же самосвалами. Из основного склада опилки подаются с помощью транспортеров в оперативный бункер котла. Следует отметить что топливо в виде стружки (рис. 1 – М) практически не возможно подавать стандартными транспортерами и шнеками, очень высокая степень зависания такой стружки, по этой причине следует выбирать на первоначальном этапе все характеристики топлива, в том числе и геометрическую форму. Отлично подходит для транспортировки следующие виды: рис. 1 - В – К.
Модели котлов на опилках GRV
В основном преобладают универсальные котлы на опилках, дровах, щепе и угле. Автоматически подается сыпучие топливо, например опилки в вихревую горелку. Факел от горелки далее вырывается во внутрь топки, в которой полностью происходит догорание топлива. Стенки топлива воспринимают тепловую энергию и передают теплоносителю, продукты горения в виде смеси газов раскалены и перемещаются в теплообменник котла, за счет развитой площади теплообменника происходит теплопередача от продуктов горения к теплоносителю.
Рис. 5 Модели котлов на опилках производства GRV
А) – Универсальные котлы мощностью до 300 кВт с использованием вихревой горелки; Б) – Котел универсальный на опилках с подвижным колосником, без подогрева воздуха; В) – Котлы универсальные на опилках, щепе, пеллетах без подвижного колосника, с автоматической выгрузкой золы; Г) – Универсальный котел на опилках, щепе с прочисткой колосниковой решетки, подогревом дутьевого воздуха
Отличительная особенность котлов универсальных на опилках:
· Бункер для топлива используется с ворошителем опилок препятствующий зависанию
· Все универсальные котлы GRV имеют колосниковую решетку которая так же как и стенки топки охлаждается теплоносителем
· Увеличенные размеры топки универсальных котлов
· Вместительный зольный отдел котла, площадь зольного отдела перекрывает полностью площадь топки
· Теплообменник только с протеканием продуктов сгорания снаружи трубок, а не наоборот что существенно увеличивает интервалы между прочисткой от нагара, накипи
· Универсальные котлы на опилках, так же на полную мощность работают на ручной загрузки, при этом размеры (длина и ширина топки) позволяют сжигать обзол, поддоны, утилизировать крупные ветки и т.д.
· Отдельный дутьевой вентилятор устанавливается для горения на дровах, при этом у горелки на опилках свой вентилятор дутьевой. Данная конструкция более надежная, всегда можно перейти на резервное топливо без изменений в настройках и конструкции котла на опилках
· Использование стали от 5 до 12 мм обеспечивает высокий ресурс оборудования
Рис. 6 Котел на опилках. Бункер для котла с системой ворошителя и подвижным дном
Рис. 7 в процессе производства
На рис. 6 и 7 представлена технология GRV для котлов на опилках, с системой подогрева дутьевого воздуха для процесса горения. Такие системы используются на больших ТЭЦ работающих на отопления для выработки электроэнергии. Использование тепло от уходящих продуктов сгорания на нагрев дутьевого воздуха в данном случае обеспечивает устойчивую работу котла на опилках с влажностью в 50-55%, что существенно экономит расходы на подготовки топлива.
Рис. 8 без системы подогрева дутьевого воздуха
Использование сухих опилок с влажностью W<20% позволяет использовать котлы серии GRV (показанной рис. 8 и рис. 5 А, Б, В) в которых нет предварительного подогрева воздуха. Данные котлы имеют на 7-8% меньшее аэродинамическое сопротивление и их можно устанавливать для работы на естественной тяги, требования к дымоходу в таком случае – до 10-12 метров, исключение котлы мощностью свыше 400 кВт.
Рис. 9 Котел GRV на опилках, можно рассмотреть привод подачи топлива
Модели теплогенераторов на опилках GRV
Универсальные теплогенераторы на опилках представлены в разделе нашего сайта:
Отдельные горелки на опилках марки GRV
Горелка на опилках часто используется для модернизации уже существующего оборудования, или установки в составе сушильных комплексов, сушильных барабанов.
Раздел нашего сайта посвященный горелкам:
Отличие поршневой подачи топлива от шнека
Использование поршневой подачи от пневмоцилиндра обеспечивает быстрое заполнение топливом, безопасность так как поршень которым сдвигается топливо так же является затвором для предотвращения обратного горения. Сама по себе пневматика используется во многих сферах автоматизации, как наиболее надежная и не прихотливая. При попадании посторонних предметов, контроллер который управляет котлом не за медлительно включает сирену оповещения, останавливает подачу дутьевого воздуха. Данная система разработанная инженерами компании GRV проверена на таких видах топлива как пеллетные гранулы, опилки разной влажности, щепа, древесная масса, уголь.
Оперативный бункер на котле и теплогенераторе
Оперативный и промежуточные бункера разъединены между собой воздушным пространством. Для контроля подачи порции и для соблюдения пожарной безопасности.
Пожаротушение, риски, предупреждение
Перед тем как использовать в виде топлива опилки, стружку нужно в полной мере осознавать опасность возгорания, изначально предпринять все меры для соответствия пожарной безопасности.
Утилизация опилок, и древесной массы в котлах в десятки раз более эколочно чем хранение опилок на полигонах, в связи с тем что в результате это приводит к пожару и опилки сгорают с большим химическим недожогом больше относящимся к процессу пиролиза, при этом отравляется не только воздух но почва продуктами пиролиза, в том числе кислотами. На рис. 11 приведен пример горения опилок в зимнее время под слоем снега.
Рис. 10 Пожары свалок горбыля и опилок
Рис. 11 Тление свалок опилок в зимнее время
Меры предосторожности и контроля предусмотренные на котле, теплогенераторе:
1. Контроль за положение поршней, при отклонение положения поршня от заданного включается сигнализация и котел на опилках останавливает свою работу
2. Контроль включения дымососа, при отключенном дымососе для того чтобы избежать возможность обратной тяги и задымления помещения дутьевые вентиляторы котла GRV и автоматическая подача топлива прекращается
3. Контроль температуры туннеля подачи топлива, при превышении нормально заданной температуры котел останавливает свою работу, туннель может нагреваться из за не своевременной прочистки теплообменника
4. Закрытие бункера с топливом автоматической заслонкой после подачи топлива
5. Обязательный контроль за температуры теплоносителя, в том числе на теплогенераторах марки GRV
6. Конечно же следует проектировать отдельно склад топлива от котельной, на самом котле используется только промежуточный бункер и оперативный объем оперативного бункера ограничен
7. Прочистка теплообменника должна происходить при включенном дымососе, и без процесса горения в котле
8. Все люки для прочистки теплообменника снабжены специальными отражающими пластинами
Экономическая эффективность котлов на опилках
Котлы и теплогенераторы используются для получения тепла при сжигании топлива, в данном случае БИО массы в виде опилок. На экономическую эффективность влияет транспортные расходы, стоимость сырья, обслуживание оборудования. Вы можете влиять на все эти факторы, но самым основным показателем в данном случае является теплотворная способность топлива. Опилки влажностью в 30% и влажностью в 50 % будут в два раза отличаться по теплотворной способности. Для того чтобы довезти влажность опилок до 30% нужны площади, склады для хранения возможно дополнительные сушильные установки все зависит от масштабов переработки опилок в тепло.
Перспективным направлением над которым трудятся специалисты компании GRV является получение пиролизного газа из массы опилок в ретортных установках, очистка газа и использование его в ДВС. Данная технология достаточно давно известна. Мы работаем над совмещением выработки газа и получения тепла на нужны производства, систем отопления. За счет того что установка размещается на улице, то в таком случае не требуется решать массу вопросов по защиты от угарного газа.
Использование пиролизной установки совмещенной с теплогенератором или котлом позволяет разместить ТЭС на своем предприятии лесопереработки, сельскохозяйственном предприятии, а так же на тепличных комплексах и т.д.
Особенности эксплуатации котлов на опилках, теплогенераторы на опилках
Использование опилок в виде топлива подразумевает наличие минимальной инфраструктуры под хранение опилок, наличие котельной и ответственного лица за эксплуатацией котельного оборудования.
Обзор моделей зарубежных производителей
На рис. 12 представлен конструктив Австрийского производителя котельного оборудования, котел на опилках данного производителя имеет подвижную колосниковую решетку. Подача опилок осуществляется сразу несколькими шнеками для того чтобы равномерно по большой площади подавать опилки, щепу. Топка для поддерживания нужно температуры выложена огнеупорным кирпичом, удаление золы производится шнеками, теплообменник трубчатого типа, газы проходят внутри трубок.
Данный конструктив не работает на крупных отходах деревообработки, режимы старт стоп из за наличие футеровки так же не желательны. Теплообменники данного типа имеют хороший КПД только при постоянной прочистки, иначе снижается проходное сечение падает мощность и снижается теплоотдача. Так же существенное ограничение по влажности топлива. Наличие подвижно колосниковой решетки и большого числа шнеков приводит к высокой стоимости оборудования.
В целом преимуществ у данного типа несколько а именно: компактные размеры, автоматическая выгрузка золы, хорошая работа на сухом топливе и в постоянном режиме.
Рис. 12 Котел на опилках и щепе Австрийского производства
Таблица №2 Прайс на универсальные котлы GRV. Для работы котла на опилках, щепе он комплектуется автоматической подачей топлива представленной на рис. 6
КОНТАКТЫ
- +79094663995 Анна Олеговна
- +79181650301
- +79654613474 Инженер-конструктор Груздев Василий
В связи с постоянным повышением цен на энергоресурсы многие потребители ищут способ сэкономить на источниках тепла для своих .
Доступным и недорогим сырьем для обогрева помещения служат – обычные древесные опилки.
Одна проблема: для обогрева с помощью опилок в доме нужно установить специальный отопительный котел, который способен этот вид топлива продуктивно переработать.
Рассмотрим характеристики нескольких различных отопительных котлов.
Котлы Liepsnele
Среди продуктов этой марки различают те, что работают:
- на дровах и древесных отходах. Различают следующие наименования по мощности: L10, L20, L40 – от 10 до 40 киловатт;
- как на древесных отходах, так и на торфе, угле и . Маркировка U- обозначает универсальные. L7U, L10U, L20U, L40U, мощность – 10–40 кВт.
Длительность горения «Липснеле» – 22–26 часов при условии закладывания в топку опила или другого древесного мусора мелкого размера. При сгорании происходит практически 100% переработка продуктов сгорания, что отвечает экологическим требованиям.
Помимо этого, способность «Липснеле» перерабатывать в тепловую энергию древесные отходы снимает вопросы утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.
Высокая продолжительность горения обуславливается техническими особенностями строения котла: тепловое воздействие на сырье осуществляется не снизу, как это обычно принято, а сверху, что позволяет продлить процесс до максимума.
Фирма-производитель – Liepsnele.
Рассмотрим характеристики на примере L10U:
Следует учесть, что допустимая влажность употребляемого сырья – 15–30 %. При более высокой влажности отопительная печь не сможет выделить достаточно тепла для обогрева дома. Цена на модель L-10U будет колебаться от 60 до 66 тысяч рублей.
Котел Unica Sensor мощностью 10-60 киловатт
Производитель – компания «ООО Moderator», Польша.
«Модератор» приспособлен для сжигания с целью обогрева помещения щепок, коры, опилок, другого мелкого древесного мусора. Для отопления может применяться и уголь, но нельзя использовать картон, отходы из пластика или пластмассы.
Помимо отопительной, в «Модераторе» подразумевается и функция качественного подогрева воды.
Как и «Липснеле», «Модератор» работает в системе верхнего сгорания, что обеспечивает .
Главное условие хорошего обогрева помещения: влажность используемого для обогрева сырья не должна превышать 30%. К тому же чрезмерно влажное топливо понижает коэффициент полезного действия и уменьшает срок эксплуатации котла.
Технические характеристики «Модератора уника сенсор» мощностью 10 кВт:
Стоимость «Модератора» мощностью 10 кВт от 54 до 60 тысяч рублей.
Шахтный котел длительного горения «Яик» марки кс-ш-25
Производитель – ОАО «Новосергиевский механический завод».
«Яик» – простой в обслуживании и неприхотливый котел, отапливающий помещение путем сжигания сыпучих материалов: щепок, опилок, стружки, подсолнечной шелухи.
Отличительной чертой «Яика» является наличие камеры для дожига образующихся при горении газов, из-за чего время горения одной партии топлива увеличивается. Управляется котел микропроцессорным регулятором, что максимально оптимизирует процесс горения.
Технические характеристики:
Цена «Яика» от 90 до 94 тысяч рублей.
Внимание: каждый из вышеперечисленных котлов требует использования дымохода.Очень жаль, что выбор работающих на отходах котлов для домашнего пользования на российских рынках очень невелик. Подобные отопительные аппараты, при условии доступной цены, могли бы не только значительно облегчить проживание людей в глубинке, но и сократить неоправданный расход такого ценного ресурса, как древесина.
В представлении большинства людей котел, работающий на твердом топливе – это металлический ящик с дверкой для загрузки топлива и трубой, приваренной к верхней части. В такой конструкции все сгорало с огромной скоростью, выбрасывая тепло через дымоход, который использовали в качестве греющего элемента и протягивали по помещению. Подорожание энергоносителей заставляет людей изобретать более эффективные способы отопления, в результате чего появилась печь длительного горения, эффективность которой намного выше традиционной
Котел длительного горения отличается от других устройств обогрева на твердом топливе тем, что внутри происходит не горение, а тление, которое выделяет достаточное количество тепла, чтобы обеспечить им одну или две комнаты. Для создания процесса тления топливо трамбуют, чтобы между его частицами осталось минимум воздуха, так как кислород повышает интенсивность протекания процесса с огромным тепловыделением.
При этом топливо быстро расходуется, и потребуется его дозагрузка. Такие котлы никакой экономии не приносят, а лишнее тепло будет уходить через дымоход и не использоваться по назначению. Котел длительного горения использует энергию, выделяемую при тлении, и оснащается регулятором, дозирующим поступление воздуха. Тление в брикетах или опилках образует «топочный» газ, который и выделяет большое количество тепловой энергии при сгорании в камере розжига.
Существует два варианта конструкции печи:
- При котором печной газ в результате сгорания топлива поднимается вверх через спрессованные опилки, попадая в дымоход.
- При котором печной газ при горящих опилках попадает во внешний контур, где остывает и утилизируется через дымоход.
- Стандартные котлы длительного горения состоят из следующих основных элементов:
- Топливного бака (топки), в котором стоит заслонка, регулирующая поступление первичного воздуха.
- Камеры дожигания с проделанными отверстиями, через которые поступает вторичный воздух.
- Дымохода.
Особенности эксплуатации
Для загрузки топлива снимают крышку и прижимной круг вместе с трубой. На дно засыпают топливо до самого дымохода, которое максимально уплотняется. Поверх него кладут небольшие веточки, а на них бумагу или тряпку, смоченную керосином. Сверху вставляют прижимной круг и закрывают крышкой. После того, как топливо начнет гореть, воздушная заслонка перекрывается, и печь можно оставить на несколько часов до следующей загрузки горючего.
В котлы длительного горения подбрасывать опилки при запущенном процессе нельзя. После его закладки и до полного сгорания печь не открывается. Возможно увеличение или уменьшение силы горения, при этом теплообразование будет также увеличиваться или снижаться. Процесс горения начинается снизу по центру, и распространяется по сторонам. По мере сгорания, спрессованное топливо опускается, обеспечивая процесс горения на время 8-10 ч.
Основное требование к топливу
– это возможность его хорошей прессовки внутри камеры сгорания, в центре которой расположен воздушный канал. Размер печки выбирается, исходя из расчетного времени сгорания топлива. Так, начавшееся горение со средины наружу продолжается до полного перегорания материала со скоростью 3 см/ч. Загрузив опилки в емкость, диаметром 30 см., процесс будет продолжаться до 6 ч.
Количество теплоты, образуемое при горении, зависит от диаметра и глубины печи. В высокой и узкой конструкции нагрев будет происходить быстрее, а изделие с большим диаметром сделает процесс долгим и жарким.
Достоинства печи
- Длительной работе на одной закладке горючего (10-20 ч. в зависимости от модели).
- Автономность работы (не требуется постоянный контроль со стороны человека).
- Относительно небольшие габариты и вес.
- Возможность использования различного топлива (котел работает на опилках, угле, дровах, щепах, пеллетах), что делает себестоимость отопления заметно ниже от альтернативных вариантов.
- Не требует наличия фундамента.
- Не нуждается в регулярной растопке, долгий простой никак не влияет на долговечность и работоспособность устройства, что особенно удобно для загородного дома или дачи.
- Максимально полное сжигание топлива и малый остаток золы.
- Печка на опилках практически не дымит.
- Достаточно легко изготавливается своими руками из простой стальной бочки или других подручных материалов.
- Невысокая стоимость.
Как собрать своими руками?
Основой для изготовления печи на опилках, служит 200 литровая целая стальная бочка без ржавчины. В качестве подойдет пропановый баллон, отрезок стальной трубы или огнетушитель большого размера. В данной детали главным показателем служит толщина стенок, от нее зависит длительность эксплуатации всего изделия.
Из других материалов потребуются:
- Материал для ножек (при круглой основе), в качестве которого могут использоваться обрезки трубы, куски арматуры, швеллер и т. д.
- Два стальных круга с диаметром бочки и толщиной стенки 5 мм.
- Готовая или самостоятельно изготовленная дверца.
- Труба, на 15 см. длиннее бочки, и 100 мм. в диаметре.
- Труба, длиной 5 м. и диаметром 100 мм. для дымохода.
Понадобятся следующие инструменты:
- Газовый резак или болгарка.
- Сварочный аппарат.
- Молоток
- Измерительные инструменты (рулетка, уровень).
- Перед изготовлением изделия своими руками внимательно изучается чертеж, после чего приступают к сборке, состоящей из следующих этапов:
- Подготовка бака для топлива. Верхняя часть бочки обрезается после предварительной точной разметки, чтобы не испортить заготовку. Также, согласно разметке, обрезается и дно, которое не выбрасывается, а будет использовано в качестве крышки.
- Изготовление дна печи из стального листа, который вырезается по диаметру топливника. В его центре проделывается отверстие по диаметру подводящей трубы.
- Изготовление трубы, подающей кислород к зоне горения. Для этого понадобится заготовка более длинная в сравнении с топливным баком, а по диаметру равная отверстию в топливнике. В ней болгаркой прорезаются продольные линии или дрелью проделывается перфорация в количестве более 50 шт.
- Перфорированная труба вставляется в середину дна и приваривается, после чего вырезается крышка с отверстием по центру, подогнанным по диаметру трубы (на нее ставится крышка). Также проделывается дополнительное отверстие возле края для контроля тяги и доступа воздуха, на которую ставится подвижная заслонка. Крышка для удобства оборудуется дугами для удобства обслуживания.
- Монтаж дымохода из патрубка в диаметре 10 см. и трубы, соединяемой с ним хомутом. Патрубок тщательно соединяют сваркой к боковому выходу в верхней части топливника и надевают на него трубу.
- Котел устанавливается на опоры, которые изготавливаются из металлических профилей, приваренных к корпусу печи, как указывают чертежи.
Важные технические особенности
При сборке и эксплуатации котлы длительного горения отличаются определенными техническими нюансами, известными профессионалам, и которые обязательно должны знать пользователи подобных устройств:
- Трубы дымохода собираются в направлении, обратном движению продуктов горения.
- Для дымохода подбирается такая конструкция, которую при необходимости можно разбирать и производить плановую чистку.
- Котлы нельзя располагать возле предметов и материалов, неспособных выдерживать воздействие высокой температуры.
- Котлы на опилках перед началом использования обязательно тестируют во всех режимах эксплуатации. При этом выясняется оптимальный температурный режим устройства и необходимое количество топлива для загрузки.
Процесс изготовления печи своими руками при наличии материалов и опыта подобных работ несложен. Для этого потребуется точный чертеж, необходимые материалы, инструменты, и всего один день времени.
Главное условие последующей правильной работы агрегата
– это точность изготовления, качество материалов и соединительных швов. При эксплуатации устройства нужно помнить, что котел – это предмет повышенной пожароопасности, и проводить c ним различные эксперименты не стоит.
В следующих видео подробно рассказано об изготовлении различных видов печей длительного горения и показан принцип их работы:
