Самодельный котел длительного горения на дровах: конструкция. Самодельный котел длительного горения
конструкция и руководство по изготовлению
Твердотопливные котлы всегда в тренде, так как далеко не у всех владельцев частных строений есть стабильный доступ к газу или электричеству.
В помощь конструктору, изготавливающему котел, нужны обязательно чертежи строения агрегата. Но, прежде всего, стоит разобраться во всех деталях системы и их предназначении.
Составляющие и принцип работы
Камера имеет форму цилиндра, что гарантируется отсутствие скоплений продуктов горения в углах топки. С помощью такой формы легко загружать дрова в вертикальном положении, через специальную дверцу, расположенную в верхней части корпуса котла.
Котлы длительного горения на твердом топливе обладают конструкцией, позволяющей воздуху попадать через верхнюю трубу в систему.
На самом конце этой трубы крепится круглый груз из металла 15 мм толщиной. Снизу к нему приварены распределители поступающего воздуха, имеющие дугообразную форму. Они сделаны из полосового металла. Груз меньше диаметра цилиндра топки, благодаря чему он может опускаться в нее и подниматься.
Читайте также: Какой электрический котел отопления выбрать
На верхнем конце воздухопроводной трубы, который располагается вне корпуса котла, установлена заслонка. С ее помощью контролируется подача воздуха в систему котла. Средняя длина трубы составляет от 12 до 25 см, но она должна быть обязательно дольше топливной камеры.
Самодельные котлы длительного горения, функционирующие на дровах, имеют срок службы, напрямую зависимый от размеров камеры сгорания. Чем больше диаметр и высота топочной, тем дольше проработает агрегат. Данная зависимость обусловлена повышением объема водяной рубашки котла и, как следствие, мощности.
Из-за особенности конструкции топливо в котлах такого типа горит медленнее, потому что сжигание происходит сверху вниз. По такому принципу должны функционировать все самодельные котлы длительного горения, функционирующие на дровах.
Данный метод работы применяется еще и при создании котлов работающих на опилках.
Котлы длительного горения преимущественно пиролизные. Это значит, что розжиг происходит с помощью нажатия специальной кнопки на корпусе. После запуска работы таким образом труба опускается, а груз придавливает дрова. Воздух проникает в сам эпицентр действа, и получается эффект естественной тяги, благодаря правильно подобранному двухконтурному дымоотводу и его длине.
Получающееся тепло нагревает воду, которая находится в рубашке агрегата. Через верхний патрубок горячая жидкость поступает в систему отопления в качестве теплоносителя. Благодаря принципу конвекции отпадает необходимость в циркулярном насосе. Водяная рубашка располагается не только в боковых отделах котла, а и в верхней его части, что позволяет жидкости без особых препятствий поступать в систему труб отопления.
Сделанные своими руками котлы длительного горения, функционирующие на дровах, не нуждаются в колосниковой решетке по ее прямому предназначению. Она может лишь служить в качестве опоры топливному массиву. Сквозь секции решетки тяжелые продукты горения типа золы и пепла попадут в нижнюю часть котла. Оттуда они вычищаются специальным прибором.
Дрова сгорают, и по мере этого опускается груз. Наблюдая за верхним – внешним концом трубы, можно определить, сколько топлива еще осталось в топочной. Потом очищается зольник, поднимается труба и загружается новая партия дров.
Советы по изготовлению котла собственноручно
Котлы длительного горения, функционирующие на дровах, можно заказать у мастеров, но при этом не будет лишним проследить за процессом создания агрегата. Купить устройство проще всего в магазине, но собрать собственноручно тоже не так уж и сложно.
Общие советы по созданию твердотопливного котла собственноручно:
- топка должна быть обязательно из стали толщиной – 5 мм;
- жаропрочность камере придаст легирование хромом и молибденом;
- можно использовать и обычную углеродистую сталь, но агрегат не прослужит дольше 7 лет потому, что этот металл деформируется из-за перепада температур;
- корпус водяной рубашки создается из того же материала, что и топка, но более тонкого – 3 мм. Понадобится 20 марка стали.
Именно на этих тонкостях часто любят экономить мастер во время изготовления. Потому, если есть необходимость и минимальные навыки работы со сталью, стоит создать котел длительного горения, функционирующий на дровах своими руками.
Процесс сборки в домашних условиях.
Котлы длительного типа работы на дровах не сложны в конструкции, если есть понятие о принципе их функционала.
Во время сборки в домашних условиях стоит выполнять такие нехитрые правила:
- все отопительные котлы нуждаются в снабжении приборами контроля их работы – манометр и термометр;
- если агрегат дополняется автоматическим комплектом, в который входит нагнетательный вентилятор, стоит не забыть сделать место для размещения последнего в корпусе. Он устанавливается в крышке, а сам электронный блок выносной, потому крепится недалеко от котла, в том же помещении, на стене;
- показатели температуры жидкости и давления монтируются в корпус для непосредственного контакта с водяной рубашкой;
- показывающие приборы можно выбирать самые обычные, которые способны работать без участия электросети;
- после окончания сборки все котлы длительного режима работы на дровах обязательно проверяются на проницаемость швов. Перед тестовой проверкой швы очищаются от шлаков;
- критическое давление при проверке должно быть не ниже 3 Бар.
Читайте также: Какими в частном доме должны быть размеры котельной
Как собирать котлы длительного режима, работающие на дровах в домашних условиях, собственноручно можно подробно научиться благодаря уроку из видео ниже.
svoidomstroim.ru
Самодельные котлы длительного горения на дровах
От семидесяти до ста тысяч рублей — вот средняя цена твердотопливных котлов с суточной продолжительностью горения. Но, обладая навыками дуговой сварки, вы можете сделать котёл длительного горения своими руками. Это обойдётся значительно дешевле, а схем и конструкций есть достаточное количество. Давайте о них и поговорим.
Принцип работы: почему дрова сгорают не все сразу
Над этой задачей долгое время бились множество конструкторов: как сделать твердотопливные котлы более удобными, повысить их автономность и сократить время, затрачиваемое на обслуживание. Одним из первых решений была разработка устройств порционной и автоматической подачи топлива. Однако этот подход оправдал себя лишь в агрегатах, сжигающих форматированное по размерам горючее в виде гранул и брикетов.
После были отмечены и другие особенности процесса горения древесины. Мы знаем, что очаг пламени поддерживается потоком свежего воздуха. Поступающий воздух, сгорая, образует высокотемпературный газ, который быстро раскаляет поленья, лежащие выше пламени. И чем выше стопка, тем быстрее она разгорается.
Очевидно, что препятствуя этим двум явлениям можно добиться более продолжительной работы. Например, если сжигать уложенные в шахту котла дрова не снизу вверх, а только сверху. Другое новшество было реализовано в котлах генераторного типа. Дерево в них сгорает, но сильно нагревается, образуя пиролизный газ. Ему, при его высокой температуре, достаточно лишь небольшого количества кислорода, чтобы вспыхнуть и разгореться ещё сильнее.
Генерация пиролизного газа возможна только при ограниченной подаче кислорода, достаточной, чтобы поддерживать тление в топке, и не слишком большой, чтобы газ не сгорел раньше времени. Оба описанных принципа могут быть относительно легко воплощены и в самодельных устройствах.
Недостатки самостоятельного изготовления
Учтите однако, что рассчитать итоговую мощность и параметры горения не так просто. В частности, эффективность генерации зависит и от силы тяги, и от используемых дров (влажность, порода). Кроме этого, есть целый ряд чисто технологических нюансов, трудно реализуемых в домашней мастерской.
В первую очередь — это материал изготовления. Температура горения генераторного газа несколько выше дров и может достигать 800 °С. В этих условиях конструкционная сталь может работать только при значительной собственной теплоёмкости, то есть толщина стенок камер сгорания должна быть около 12 мм или даже больше. Могут быть использованы также сорта жаропрочной стали, но только если в распоряжении есть подходящие средства обработки и скрепления. Других путей, к сожалению, нет: вся остальная продукция имеет малый срок службы до прогорания (не более 10 лет), и подвергается изменению формы из-за внутренних напряжений.
Другая проблема в том, что для стабильной работы требуется специальная форма камер и их разделителей. В условиях фабричной штамповки и автоматической сварки можно создать сколь угодно сложные формы, в домашнем же производстве причудливую систему каналов никак не выполнить. Это приводит к повышенному аэродинамическому сопротивлению котла и не позволяет обеспечить нормальной тяги. Инверсный поток верхнего дутья может быть компенсирован либо очень высокой (около 10–12 м) трубой вытяжного канала, либо принудительной тягой за счет электрического дымососа.
Установка последнего строго рекомендуема для всех без исключения котлов длительного горения. В течение суток сила естественной тяги может меняться, что приводит к неполному сгоранию генераторного газа и его накоплению во взрывоопасной концентрации даже внутри котельной.
Шахтный котёл — разбираем схему
Котёл с шахтной вертикальной загрузкой имеет корпус в виде высокой (до 2 метров) колонны квадратного или круглого профиля с внутренним сечением около 0,3 м2. Эта колонна имеет глухое дно и, возможно, наружный кожух, ограничивающий тепловое излучение от раскалённых стенок.
Внутрь топки опускается конструкция, сильно похожая на поршень одноразового шприца. Широкая плита в основании в точности повторяет внутренний профиль шахты, образуя зазоры у стенок по 4–6 мм. Зазор выполняет роль форсунки и ограничивает проток воздуха через камеру сгорания, поэтому здесь важна точная подгонка. Шток поршня — 100 мм стальная труба длиной не меньше общей высоты шахты, вваренная сквозь центр плиты.
Дымоходный канал расположен сбоку шахты с отступом в 200 мм от верхнего края. Это обычная стальная гильза, вваренная сквозь одну из стенок шахты. Ещё на 250 мм ниже внутри шахты по её стенкам наварен обруч из проволоки толщиной 4–5 мм. Просвет шахты при этом ограничивается, но его всё ещё достаточно для прохождения поршня.
На полученный бортик опирается стальная плита, в точности как на поршне. В её центре проделано 250–300 мм отверстие, по краю которого приварена согнутая в кольцо стальная полоса, образующая бортик высотой 70–80 мм. Такой же бортик имеется и по наружному краю.
Теперь имеем дно камеры смешивания и горения пиролизных газов. Её функция — локализовать вторичное горение, ведь иначе объём очага будет расти с проседанием поршня по мере прогорания топлива с вытекающим падением КПД котла. Ещё одна деталь — крышка котла. Это третья плита, но размерами по внешним контурам шахты. По краям она имеет небольшой (30–40 мм) бортик для плотного притвора, а в центре проделано 120 мм отверстие и вставлена гильза, выступающая вверх и вниз по 250–300 мм.
Включение в конструкцию водяного теплообменника
Полученная камера имеет объём около 0,15–0,2 м3, в ней относительно свободно можно разместить любой теплообменник, но преимущественно используются жаростойкие холоднотянутые трубчатые змеевики. Концы его проходят сквозь стенки котла и снабжаются 5–6 витками трубной резьбы — всё как обычно.
Гораздо важнее решить другую проблему: после установки теплообменника поршень уже не вытянуть, а как тогда проводить закладку дров? Для этих целей в передней стенке котла вырезаются два отверстия и привариваются два прямоугольных стальных рукава для монтажа навесных дверец.
Одна из них небольшая, высотой примерно 200 мм, и устанавливается она в верхней части котла, аккурат напротив камеры пиролизного сгорания выше опорного кольца. С её помощью можно контролировать процесс горения и регулировать тягу, поэтому лучше выбирать варианты с закалённым стеклом.
Вторая дверца должна иметь ширину почти как у шахты котла. Предназначена она для загрузки и розжига топлива, а также удаления золы после его прогорания. Проём нужно размещать ниже опорного кольца.
Есть и альтернативные варианты. Котёл, к примеру, может иметь опоясывающий бак по корпусу, либо обматываться обычной бесшовной стальной трубой на 3–4 витка. Размещать теплообменник нужно в верхней части котла, хотя и остальная наружная поверхность (включая дымоход) пригодна для забора теплоты всякого рода экономайзерами.
Дополнительное оборудование
Осталось лишь внести некоторые доработки. Для начала сделаем более эффективным распределение первичного воздуха по очагу генератора. Для этого на плиту поршня наварим перпендикулярно 6–8 лепестков параболической формы, чтобы образовалась своего рода крыльчатка.
Вторым полезным дополнением такого котла служит его правильная обвязка. Между подачей и обраткой внутреннего теплообменника должен быть установлен узел рециркуляции, который не позволит температуре воды в котле опуститься ниже 50–60 °С. Иначе неизбежно образование конденсата из остаточной влажности и быстрое корродирование стенок.
К навершию трубы поршня приварите небольшую шпильку и накиньте на нее заслонку с отверстием, чтобы регулировать количество подаваемого в генератор воздуха. Также не следует заменять дымосос дутьевым вентилятором, наладить режим работы которого гораздо сложнее. Вытяжной насос должен быть установлен в точке дымохода, на 2 метра удалённой от котла. Оптимально, если на этом участке трубы будут установлены радиаторные ребра.
рмнт.ру
rmnt.mirtesen.ru
Самодельные котлы длительного горения горизонтального и вертикального типа
Самодельные котлы длительного горения — хороший вариант обеспечить себя теплом и существенно сэкономить средства. Ряд таких конструкций имеет несложную схему сборки, и изготовить их под силу даже новичкам.
Рисунок 1. Схема котла из труб.
Необходимые инструменты и материалы:
- сварочный аппарат инверторного типа;
- болгарка;
- щипцы и пассатижи;
- электрическая дрель;
- рулетка, строительный уровень.
Монтаж горизонтального твердотопливного котла длительного горения
Горизонтальную конструкцию можно изготавливать несколькими способами, нередко выбор делают в пользу котла из труб (схема на рис. 1): 1 — трубы размером 60х40х4 мм; 2 — 50х5 мм; 3 — 40х4 мм; 4 — труба выхода горячей воды 50х5 мм; 5 — труба подачи холодной воды 50х5 мм;Размеры: а — 36 см; б — 40 см; в — 30 см; г — 80 см.
Рисунок 2. Схема теплообменника.
Основа предложенной конструкции — прямоугольный теплообменник, сваренный из круглых труб с толщиной стенки не менее 3 мм и диаметром 40 и 50 мм, а также прямоугольного профиля 60х40 мм. Использование труб прямоугольного профиля диктуется тем, что они легко стыкуются. В дальнейшем теплообменник будет вмонтирован в топливник (корпус), выложенный из тугоплавкого или огнеупорного кирпича.
Изготовление такого котла длительного горения начинается с заготовки труб. В их отрезках, выполняющих функцию вертикальных стоек, вырежьте круглые отверстия. В передних стойках (от топочной дверки) вырежьте при помощи газового или сварочного резака по 4 отверстия для труб диаметром 50 мм. В задних стойках необходимо выполнить аналогичную процедуру для 4 отверстий 50 и 4 отверстий 40 мм. Помимо этого, конструкцией предполагается наличие отверстия 50 мм для трубы, через которую будет осуществляться подвод холодной воды в передней нижней части котла. Все работы, связанные с резкой отверстий, требуют аккуратности, в случае появления наплывов их необходимо удалить при помощи болгарки.
После завершения работ по резке отверстий сварите заднюю и переднюю части котла. Для этого трубы и стойки выставите перпендикулярно на максимально ровной поверхности и приварите боковые трубы, соблюдая перпендикулярность граней. Для достижения хорошего эффекта работы лучше выполнять вдвоем.
Далее приварите отрезки труб, которые будут обеспечивать подвод и отвод воды, и закройте торцы труб прямоугольного профиля, для этого потребуются вырезанные кусочки металла размером 60х40 мм.
Рисунок 3. Схема вертикального твердотопливного котла.
Перед монтажом котла длительного горения проверьте его герметичность. Для этого установите конструкцию вертикально, закройте нижнее отверстие, а через верхнее залейте воду. При отсутствии протечек можно переходить к монтажу.
При наличии металла листового типа толщиной не менее 3 мм предпочтение можно отдать изготовлению теплообменника следующей конструкции (схема на рис. 2): 1 — труба обратки диаметром 50 мм; 2 — профильная труба размером 60х40 мм; 3 — выходящая труба 50 мм; 4 — труба 60х40 мм; 5 — трубы диаметром 40 мм; 6 — боковины, изготовленные из листовой стали толщиной 3 мм; 7 — перемычка из труб.
Готовый теплообменник, изготовленный на основе первого или второго варианта, монтируется в кирпичный корпус. Кладка такого корпуса выполняется на основе правил, применимых к кладке кухонных плит и печей.
Обратите внимание на то, что размер корпуса рассчитывается так, чтобы между теплообменником и кирпичом оставался зазор не менее 1 см.
Размеры теплообменника определяются площадью дома, приведенные выше схемы рассчитаны на площадь в пределах 90-100 м² и предполагают установку 6 стандартных чугунных радиаторов по 7 секций, двухтрубной разводки, выполненной стальными изделиями с диаметром 25-50 мм.
Вернуться к оглавлению
Кладка стенок котла
Схема твердотопливного котла длительного горения.
Кладку стенок выполняют на бетонном фундаменте, который сооружают по размеру котла. При кладке теплообменник выставляют так, чтобы он имел небольшой подъем к точке выхода нагретой воды. Разница между нижней и верхней точкой котла должна быть более 1 см. Такая установка поможет избежать вероятности возникновения воздушной пробки и улучшит циркуляцию.
Кладку кирпича ведут, соблюдая перевязку швов. Кирпичную стенку котла длительного горения на твердом топливе необходимо сделать на 2-3 см выше теплообменника. Верхнюю часть закрывают чугунной плитой, установку которой проводят так, чтобы ее с легкостью можно было снять при необходимости очистки от сажи, что может понизить КПД.
Выкладка дымохода для котла длительного горения на твердом топливе осуществляется из того же кирпича, при желании можно использовать металлическую трубу. Дымоход котла на твердом топливе выводят в сооруженный отдельно или имеющийся дымовой канал.
Вернуться к оглавлению
Самодельный котел длительного горения вертикального типа
Вертикальные котлы длительного горения уместны в том случае, если на них будет возлагаться только функция обогрева помещения. Кроме того, конструктивно он позволяет установить одноконфорочную плиту. Для первого варианта дымохода можно расположить на котле или сбоку, для второго — только сбоку, поскольку сверху будет устанавливаться плита.
Для теплообменника данного типа используется сталь с толщиной листа в пределах 3-6 мм. Чем толще лист, тем длительнее будет процесс нагрева и остывания.
Вертикальный твердотопливный котел имеет следующую конструкцию (схема на рис. 3): 1 — металлический корпус с толщиной стенки 3-5 мм; 2 — труба диаметром 40-50 мм; 3 — входящая и 4 — выходящая труба, обеспечивающая отвод горячей воды; 5 — место размещения колосниковой решетки.
Эффективность вертикального котла на твердом топливе можно повысить за счет ввода «обратки» в передней части котла. Такой комплекс работ осуществляется привариванием к низу боковых полок прямоугольного профиля 40х60 мм или трубы квадратного размером 50х50 мм. Приваривать последнюю надо так, чтобы ее верхняя часть был на уровне колосниковой решетки котла.
Специалисты рекомендуют выполнять боковые полки из труб. Необходимо учесть тот факт, что вверху и внизу к задней полке в горизонтальном положении приваривают отрезки 60х40 мм, а вертикально между ними устанавливают и приваривают трубу диаметром в пределах 32-40 мм. Для обеспечения устойчивости под вертикальные трубы вырезают отверстия. Из схемы видно, что такой котел на твердом топливе имеет более сложную конструкцию, но эффективность его значительно выше.
Теплообменник устанавливается на прочное бетонное основание, предварительно выложенное из кирпича (огнеупорного или обыкновенного глиняного). После установки проводятся работы по кладке стенок топливника в 1/2 кирпича, для этого используют огнеупорный или качественный глиняный кирпич.
В процессе кладки необходимо обустроить две дверки: нижняя будет располагаться на уровне колосниковой решетки и послужит для очистки топливника от отходов и золы и для поджигания топлива, через верхнюю дверцу будет осуществляться загрузка угля или дров и чистка топливника в верхней его части.
Топливо в такие котлы может загружаться вертикально и горизонтально. Стоит отметить, что, в сравнении с горизонтальной конструкцией, вертикальные более экономичны благодаря уменьшению теплопотерь с наружной поверхности и увеличению времени горения.
Высота дымохода должна быть не менее 5 м от колосниковой решетки. Ее можно сооружать или устанавливать непосредственно на котле. Кладка осуществляется совместно с кладкой стен котла в 1/2 кирпича. Не менее эффективны металлические и керамические дымоходы.
1popechi.ru
