Устройство
Любая горелка преследует одну цель – создание мощного пламени для нагрева воздуха или водной рубашки котла. При этом саму мощность горения можно регулировать самостоятельно.
Пеллетная горелка преследует аналогичные цели. Устройство представляет собой аэродинамическую трубу, в которую подаётся твёрдое топливо и нагнетается воздух для горения. Подача топлива в трубу осуществляется с помощью специального конвейера шнекового типа. Само топливо перед горением находится в загрузочном бункере. Бункер может иметь различный объём, при этом именно от объёма зависит, как долго горелка может гореть самостоятельно без вмешательства человека (подсыпка топлива).
Устройство пеллетной горелки: 1 — Пеллет поступает в горелку под действием силы тяжести; 2 — Воздух поступает в горелку за счёт разряжения, создаваемого тягой дымовой трубы; 3 — Горение пеллета происходит в камере горения, которая называется «корзинка»; 4 — За счёт высокой температуры, в корзинке происходит термическое разложение древесины, которое формирует поток горючих газов; 5 — Под корзиной проходит поток вторичного воздуха; 6 — В сопле горелки поток горючих газов и вторичного воздуха смешивается, формируя факел; 7 — Твёрдые продукты горения потоком вторичного воздуха выбрасываются из горелки в зольник котла или печи; 8 — Вентиляция канала подачи не позволяет горячим газам диффундировать вверх по каналу и разрушать пеллет, обеспечивая стабильную подачу гранул.
Воздух в зону сжигания подаётся принудительным путём за счёт нагнетания посредством вентилятора.
Камера для сжигания топлива в горелке может иметь круглый либо прямоугольный тип. Круглые горелки наиболее распространены за счёт простоты изготовления. Снаружи к камере сжигания прикреплён патрубок трубы, через который с конвейера подаётся топливо.
В конструкции также предусмотрен зольник, в котором накапливаются отходы горения. В процессе горения пеллет образуется немного золы, потому очищать зольник нужно не чаще, чем раз в неделю при активном использовании горелки.
Выделяют несколько видов пеллетных горелок, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Факельного типа
Изначально устройство использовалось для получения тепла посредством сжигания зерна, в дальнейшем оно было переоборудовано для сжигания твёрдого прессованного топлива.
Вид сбоку на горелку факельного типа
- Небольшие габаритные размеры;
- Можно использовать совместно с котлами, у которых топочная камера имеет небольшие размеры;
- Упрощённая эксплуатация;
- Повышенная надёжность;
- Можно сжигать пеллеты низкого качества.
- Небольшая мощность по сравнению с другими горелками;
- Пламя направлено горизонтально, из-за чего оно нагревает котёл локально.
Объёмного типа
В отличие от предыдущей модели, обладают повышенной мощностью и высоким коэффициентом полезного действия. К недостаткам устройства относят усложнённую конструкцию, большие габаритные размеры, зависимость от качества используемых пеллет.
Общий вид горелки объёмного горения
Каминные
Горение пеллет в каминной горелке
Подобные конструкции преимущественно используются в бытовых условиях, устанавливаются в каминах и котлах. Принцип работы устройства следующий: пеллеты падают в специальную чашу, где происходит их сгорание под действием подаваемого снизу воздуха.
К недостаткам модели относят размеры устройства и необходимость проведения точечной настройки для правильного горения.
Каминные
Эти модели рассчитаны на постоянное горение пеллет. Нагнетательные системы (вентиляторы) не требуются. Зато обязательно должна присутствовать естественная тяга в дымоходе, потому критически важны параметры дымового канала. Очень большое значение имеет стабильность поступления воздуха.
Стокерные
Их альтернативное название — горизонтальные горелки. Пламя всегда ориентируется вбок. Для работы требуется применять лишь специальные гранулы, которые исключают образование золы. И тем не менее очищать горелочное устройство потребуется регулярно.
Противоположный вариант — роторные, они же вертикальные, устройства. Как свидетельствует название, пламя будет ориентировано кверху. Такое решение позволяет радикально сократить требования по качеству горючего. Да и специальная очистка если и требуется, то очень редко. Но и на этом перечень возможных типов горелок не заканчивается.
Ретортные
Популярностью пользуется ретортная разновидность. Ее еще называют устройствами объемного горения. Гранулы поступают снизу вверх за счет шнекового устройства. Воздух просачивается сквозь отверстия чаши, которые находятся по всему ее периметру. В таком варианте непременно используется теплообменник оригинальной конструкции.
Гравитационные
Что касается энергонезависимых гравитационных горелок, то они в основном изготавливаются своими руками. Такие модели позволяют отказаться от электропитания котлов. Разумеется, только в том случае, когда отсутствует другая, нуждающаяся в электричестве, автоматика.
В гравитационных системах гранулы будут поступать напрямую из бункера. Воздухообмен происходит за счет естественной конвекции. Чтобы отрегулировать интенсивность горения, придется двигать шиберную заслонку на дымоходе. Подобное решение, несмотря на свою автономность от электропитания:
- может спровоцировать воспламенение пеллет внутри бункера при появлении обратной тяги;
- не обеспечивает КПД выше 90%;
- требует большого числа ручных манипуляций.
Устройство и принцип работы пеллетной горелки
Функциями пеллетного горелочного устройства – является создание условий в топочном пространстве для равномерного и полного сжигания пеллет, создание нужного процентного содержания топливно-воздушной смеси и стабильного режима горения пламени, для выработки и передаче тепловой энергии к водяному теплоносителю, циркулирующему по внутреннему сечению котловых поверхностей нагрева.
Базовые компоненты, чтобы выполнить пеллетную горелку своими руками:
- топочная камера для сжигания топлива, выполненная из жаропрочных труб прямоугольного или круглого сечения;
- колосник пеллетной горелки;
- топливный бункер для загрузки пеллет;
- топливный конвейер шнекового типа для перемещения пеллет;
- дутьевой вентилятор для пеллетных горелок, который осуществляет подачу кислорода в зону горения.
Процесс работы бытовых и промышленных пеллетных горелок может быть полностью автоматизирован. При установке большого топливного бункера, допускается автономная работа оборудования без присутствия оператора свыше 7 дней.
Для таких котлов подбирают универсальные устройства, к примеру, пеллетная горелка Pelltechpv 20b с ценой 96083 руб., которая может устанавливаться не только в пеллетный котел, но и в дизельный и любой твердотопливный агрегат.
Пеллетные горелки котлов имеют несложный принцип работы, он состоит из нескольких этапов:
- При включении кнопки запуска котла включается дутьевой вентилятор и одновременно шнековый транспортер, который из бункера подает пеллеты в топочную камеру.
- Управляющий контроллер дает сигнал на электрический ТЭН для воспламенения пеллет.
- При достижении температуры греющей воды в контуре отопления установленного значения, термодатчик отправляет электросигнал электронному блоку управления для перевода котла в состояние горячего резерва.
- При падении температуры в контуре отопления ниже установленного уровня, температурный датчик передает сигнал на блок управление для запуска котла, вначале включается вентилятор, затем шнековый транспортер с топливом и запальное устройство.
Гравитационные горелки
Гравитационная пеллетная горелка обладает самым простым способом функционирования. Она выполняется энергонезависимой и сможет работать даже без электрической энергии. Движение пеллет в ней осуществляется прямо из бункера насыпью, прямо в пиролизную камеру.
Воздухоподача и удаление отработанных дымовых газов происходит за счет естественной тяги в дымовом тракте котлоагрегата, создаваемой дымовой трубой.
Регулировка режима горения и воздухоподача выполняется в ручном режиме с использованием воздушной заслонки на горелочном устройстве и шибером на дымоходе.
Такой режим обеспечивает невысокий КПД и практически не может быть автоматизирован, поэтому в современных устройствах пеллетных котлов он практически не применяется.
2 Преимущества и недостатки
Составить грамотно схему и знать устройство агрегата недостаточно для полноценного взвешенного решения создать самодельную печь, работающую на прессованных отходах из древесины. Необходимо также учесть все достоинства и недостатки конструкции.
К основным положительным моментам можно отнести:
- особенную экономичность, так как не требуется использование дров или угля;
- высокий коэффициент полезного действия, выше можно встретить лишь у газовых печей;
- высокую теплотворность пеллетов;
- невысокую стоимость топлива;
- полную безопасность в эксплуатации;
- возможность полной автоматизации процесса;
- отсутствие необходимости участия человека, так как автоматика контролирует и подачу топлива, и температурный режим;
- долговечность и надёжность.
К преимуществам можно отнести и такую особенность печей на пеллетах, как отсутствие неприятных запахов и чёрного дыма, что делает конструкцию экологичной.
Но есть у подобных агрегатов и неприятные стороны, которые также нужно учесть при составлении схемы отопительного оборудования.
- высокая стоимость комплектующих импортного производства для самостоятельной сборки печи;
- ввиду того что производство древесных гранул не очень развито, появляется сложность с покупкой топлива;
- для автоматизации процесса придётся дополнительно учесть расходы электроэнергии, так как всё оборудование автоматики работает на электричестве.
При остановке агрегата на время более 10 часов, необходимо проводить новую настройку.
Также придётся подумать и об источнике питания. Во избежание непредвиденных отключений электроэнергии лучше будет установить автономный генератор.
Как сделать пеллетную горелку 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.
https://www.youtube.com/watch?v=pkvWhUl1Nws
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
Пеллеты
Различные отходы лесозаготовительных или деревообрабатывающих предприятий, реже агропромышленных комплексов, спрессованные в цилиндрические мини-брикеты, являются новым видом твёрдого топлива – пеллетами. Для их производства используются опилки и мелкая стружка, ветки, кора, листья и хвоя, торф, зерноотходы, солома, жмых, лузга и многие другие производственные отходы.
Производя пеллеты, владелец деревообрабатывающего, мукомольного или любого другого производства решает сразу две задачи:
- Обеспечение потребителя экономичным, удобным, практичным твёрдым топливом.
- Утилизация отходов, приносящая дополнительную прибыль.
До недавнего времени пеллеты использовались лишь как наполнители кошачьих туалетов или мульча и удобрение для огородных растений.
Запуск и уход за котлом
Перед первым запуском конструкции потребуется пригласить специалиста, чтобы он проверил все элементы на соответствие требованиям безопасности. Самостоятельно проводить включение не рекомендуется.
Запуск осуществляется только после проверки агрегата на соответствие выбранной схеме. Должна быть проверена герметичность дымохода, бункера и самого котла. Перед стартом нужно удостовериться в том, что система отопления заполнена, а давление в ней соответствует параметрам, подходящим для работы. Все приборы и автоматика должны быть исправными.
Уход за агрегатом не сложный. По мере выгорания требуется подкладывать топливо, чистить печь от золы, а также контролировать работоспособность элементов автоматики. Отдельно потребуется проверять, как работает горелка и система поджига.
Разбираемся в конструкции
Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.
Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.
Что необходимо иметь
Для выполнения работ понадобится:
- эскиз;
- навык выполнения сварочных работ;
- умение пользоваться газовым резаком;
- навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
- навыки каменщика;
- , работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.
Сбор материала
Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:
- огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
- трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
- колосники;
- дверки для топочного и зольного отверстия;
- чугунная плита для приготовления пищи;
- водонагреватель и насос для циркуляции воды;
- гравий или щебень, вода.
Инструменты
Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.
Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты — маски и очки. Можно приступать к работе.
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.
https://youtube.com/watch?v=21EEb4_5EBU
https://youtube.com/watch?v=MvI1EVcPHWM
https://youtube.com/watch?v=qpnW-onFYEI
Разновидности горелок в пеллетных котлах
Типичная установка устроена достаточно просто, в нее зачастую входят такие элементы как:
- Лоток для загрузки топлива.
- Жаровня.
- Нагнетающий вентилятор.
- Приспособление для розжига.
Принцип работы предполагает наличие пеллет, также в оборудование входит автоматика и шнек. Для обеспечения подачи воздуха есть лямбда-зонд, он отмеряет оставшийся объем и подстраивает горение таким образом, чтобы получить максимальный КПД.
Резервуар для топлива называют бункером, к основным элементам относится нагреватель, работающий от сети, он функционирует автоматически. Трудоемкость во время процесса работы сводится к минимуму, что делает устройство очень востребованным и популярным.
Ретортные пеллетные горелки
Горелка ретортного типа
Эту разновидность устройства я называю оборудованием объемного длительного горения, гранулы подаются верх за счет шнекового приспособления. Воздух для протекания процесса проходит через отверстия в чаше, они расположены по всему ее периметру.
Конструкция теплообменника должна быть оригинального образца, в таком типе газовой горелки это очень важно. Купить подобную установку получится у иностранных фирм, зачастую они занимаются разработками современных модификаций
Аппарат достаточно чувствителен к гранулам и требует качественного обслуживания, в противном случае он не прослужит долго.
Пеллеты растительного происхождения приведут к прогоранию элементов корпуса, что потребует дорогостоящего ремонта.
Горелки каминного типа
Устройство может работать беспрерывно, оно рассчитано на постоянное горение гранул, для нагнетания воздуха дополнительных составляющих не нужно. Но без тяги через дымоход такие приспособления функционировать не будут, это обязательное правило для использования устройства.
На параметры канала для выхода дыма я советую обращать внимание в первую очередь, от этого будет зависеть продуктивность работы. Стабильное поступление воздуха необходимо обеспечить и следить за процессом внимательно
Факельные
Поскольку пламя стремится вбок, то подобные твердотопливные системы часто встречаются на российском рынке. Шнек горизонтального типа отвечает за подачу топлива, пеллеты проходят по нему в камеру сгорания по вакуумной трубке. Без принудительной тяги оборудование не сможет работать, вентилятор способен создавать нужное давление воздуха, поэтому его зачастую вполне хватает.
Процесс можно с уверенностью назвать стабильным, эффективность работы также на высоком уровне. В отсутствии гранул можно запросто использовать сухую щепу, это никак не скажется на целостности или функционале приспособления. Регулировка плавная, это обосновано прямой связкой между системой управления и вентилятором, процесс автоматизирован.
Подготовительные работы
Перед тем, как приступить к самостоятельному изготовлению отопительного оборудования, требуется определиться с площадью обогрева, что позволит максимально точно выполнить расчёт требуемой мощности котла.
Основополагающими факторами, которые обязательно должны учитываться при расчёте, являются:
- среднегодовые температурные режимы в регионе;
- площадь отапливаемого помещения и высота потолка;
- количество дверей и окон;
- материал стен, пола и потолка.
В соответствии со справочной литературой необходимо выполнить определение коэффициентов сопротивления тепловой передачи материалов, а затем выполнить стандартные расчёты тепловых потерь. Мощность отопительного котла обязательно должна быть выше тепловых потерь примерно 10-15%.
При необходимости самостоятельно вычислить оптимальные показатели мощности для отопительного оборудования можно воспользоваться специальным калькулятором. В этом случае погрешность выполненных расчётов будет минимальной.
Котлы на пеллетах считаются экологичными, так как топливо используется вторичное. Пеллетные котлы – отзывы покупателей об использовании читайте на нашем сайте.
Инструкцию по изготовлению газовой горелки для пайки смотрите тут.
Дизельная горелка по своей эффективности не уступает твердотопливному агрегату. Советы по изготовлению горелки представлены далее.
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
https://youtube.com/watch?v=a9dtl76OHXk
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.
