Как увеличить продолжительность горения
Многие желают увеличить время работы теплогенератора от одной закладки топлива, чтобы реже пополнять запас. Используют 2 распространенных метода: влажные дрова и минимальную подачу воздуха.
Внимание: существенно увеличить продолжительность горения не удастся. Недостатков у таких приемов больше, чем преимуществ
Для наиболее эффективной работы агрегата производители котлов рекомендуют использовать дрова влажностью не выше 20%. Сырое топливо снижает КПД котла, потому что часть энергии расходуется на испарение влаги. Кроме того, образуется много сажи, смолы, все это оседает на стенках, понижая эффективность нагрева воды в теплообменнике. Сужаются газовые каналы, котел дымит.
Производители оборудования допускают использование топлива влажностью до 45% и выше, учитывая при этом возможные негативные последствия такой эксплуатации.
К подобному результату приводит перекрытие подачи кислорода ниже нормального уровня. Горение замедляется, дрова тлеют, образуется излишек сажи, который оседает на стенках, снижая эффективность теплопередачи. Перекрытие задвижки на дымоходе приводит к аналогичным последствиям.
Каким образом нужно топить котел шахтного типа
Как и любой другой вид котельной техники, рассчитанной на обогрев жилых объектов, шахтный котел имеет во время эксплуатации свои тонкости и нюансы
Первое и что самое важное для нормальной работы агрегата – качество топлива, и каким образом производится загрузка дров топливную камеру. Высокая теплоэффективность твердотопливного шахтного котла достигается за счет правильной укладки дров
Правильно уложенное топливо позволит не только обеспечить максимальный рабочий эффект, но и снизит вероятность задымления жилых помещений.
Качество укладки топлива определяет продолжительность горения и соответственно, длительность работы нагревательного агрегата.
Что бы правильно использовать нагревательный прибор шахтного типа достаточно усвоить несложный алгоритм действий.
- Первоначальный розжиг дров традиционным способом.
- Через 15-20 минут котел сможет выйти на номинальную мощность.
- После выхода котла в рабочий режим догружают в топливную шахту остальные дрова и переходят в пиролизный режим работы.
Правильно подобранные и уложенные дрова – гарантия того, что котел будет работать длительное время, обеспечивая ваш дом теплом.
Что касается непосредственно самого топлива, то здесь многое зависит от фантазии и финансовых возможностей владельца дома. Однако, несмотря на то, что отопительные приборы шахтного типа всеядны, КПД котла напрямую зависит, чем вы топите котел.
В топку котла идут топливные брикеты, отходы деревообработки, пеллеты. Брикеты и пеллеты считаются элитным видом топлива, однако их цена намного превышает стоимость обычных дров
Тем более, если брать во внимание неприхотливость шахтного котельного оборудования в плане топливного ресурса. Дрова являются основным топливным материалом для шахтных котлов
Во время эксплуатации, необходимо хотя бы половину закладки делать из дров.
Способ укладки дров в шахтный котел
Разобравшись с принципом действия нагревательных приборов шахтного типа, с требованиями, предъявляемыми к топливу, нужно обратить внимание на способах закладки. Наиболее часты случаи, с которыми приходится сталкиваться владельцам шахтных твердотопливных котлов, связаны с зависанием дров в топливной камере
Причина такого явления — неправильная закладка. Учитывая принцип действия шахтного котла, где основное горение происходит в нижней части устройства, дрова должны под собственным весом плавно опускаться вниз
Наиболее часты случаи, с которыми приходится сталкиваться владельцам шахтных твердотопливных котлов, связаны с зависанием дров в топливной камере. Причина такого явления — неправильная закладка. Учитывая принцип действия шахтного котла, где основное горение происходит в нижней части устройства, дрова должны под собственным весом плавно опускаться вниз.
Несоблюдение рекомендаций по укладке дров в данном случае чревато внезапному прерыванию основного процесса – горению топлива. Перед началом эксплуатации шахтных агрегатов следует придерживаться следующих рекомендаций:
- поленья, предназначенные для закладки, должны быть меньших размеров, на несколько сантиметров меньше значений периметра топливной шахты;
- дрова всегда необходимо укладывать поперек шахты, а ни в коем случае вдоль нее;
- на самый низ укладываются самые сухие поленья, тогда как вверху можно расположить сырые дрова.
Нехитрые советы помогут вам добиться нормальной работы вашего котла. Одной загрузки дров, если соблюдены все правила закладки, должно хватить на 12 часов. Котел все это время будет работать самостоятельно, не требуя вашего участия.
Материал для монтажа теплообменника
Котёл своими руками можно сделать самостоятельно, если правильно подобрать материалы. Ответственно отнестись к выбору необходимо на стадии создания теплообменника. Процесс горения подразумевает высокую температуру, которая влияет на состояние металла.
Чугун
Именно потому современные строители редко используют чугун. Причин этому много и основными считаются:
- Малый показатель КПД. Чугунный элемент котла практически не будет способен нагреть даже воду до нужной температуры.
- Низкий показатель теплоотдачи. Чугунное изделие не способно максимально правильно отдать тепло в помещение. Вместо этого оно улетучивается в любое другое место.
- Современная конструкция котла подразумевает минимальный вес готовой конструкции. Использование чугуна не позволит достичь требуемых характеристик.
Ярким примером станет чугунная секция батареи для отопления в доме, которая использовалась во времена СССР. Её площадь довольно мала и составляет примерно 0,25 м2. Для обеспечения качественного обогрева помещения, понадобится конструкция, которая равна по площади 3 квадратным метрам. Двенадцать отдельных частей батареи довольно велики и тяжелы, а теперь стоит только представить себе конструкцию котла.
Нагрузка на пол также учитывается в правилах и нормах. Если котёл будет исполнен из чугуна, то вес изделия потребует сооружения специального фундамента. Способом исключения можно достигаем результатов о сооружении решёток и чугуна, но не как самого теплообменника.
Сталь
Современным решением становится создание теплообменника котла на производстве с использованием специально закалённой и обработанной стали. К сожалению, в домашних условиях создать подобный материал не получится. Своими руками можно обработать стандартную сталь. Но, этот материал, уже при температуре горения в 400 градусов по Цельсию начинает поддаваться коррозии.
Единственным вариантом становится создание теплообменника котла из стали, но постепенное совершение нагрузки температуры. Его стоит постепенно разогревать, чтобы сталь прослужила длительный отрезок времени без необходимости замены.
Котёл с теплообменником из стали будет идеально передавать тепло в окружающее пространство, а не уносить его в трубу. Это позволяет говорить об отличном показателе коэффициента полезного действия. С другой стороны, возникает проблема: конструкция не должна слишком быстро охлаждаться. Если показатели упадут ниже 65 градусов по шкале Цельсия, то в трубе начнёт скапливаться конденсат из кислоты. Он способен повредить трубу кота за считаные часы. Исправить это упущение можно двумя способами:
- Если котёл не мощнее 12 кВт, то в нём следует соорудить особый вентиль, который будет контролировать работу обратного процесса и подачи.
- В случае увеличения мощности, необходимо создать специальный элеваторный узел. В этом случае работа котла будет подразумевать перегрев воды постоянно.
70 градусов по Цельсию
Котёл с элеваторным узлом имеет особую специфику работы, а именно обратную к технологии использования вышеописанного клапана. В процессе горения топлива, вода здесь нагревается до 120 градусов по шкале Цельсия. Благодаря давлению она не закипает. Должна повышаться температура горения, а во время обратного оттока воды она смешивается с горячей, тем самым повышая её показатели и снижая риск образования вредных отложений на трубах. Своими руками создать нечто подобное сложно.
Обязательным условием в обоих случаях, является монтаж системы котла с циркулирующей водой. Особенности строения подобного изделия с длительным горением позволяют соорудить его своими руками для домашних потребностей. В этом случае можно использовать насос воды, который будет питаться не от электричества, но от другого источника.
Выбор материала зависит от личных взглядов на конструкцию строителя. В некоторых случаях под рукой имеется только один металл, а потому остаётся работать с имеющимся материалом.
Основные преимущества и недостатки котельного оборудования шахтного типа
Для дачного дома или загородного гостевого дома, такой вид отопительной техники представляет собой настоящую находку. Не всегда есть возможность получить для использования идеальное топливо. Сухие дрова в холодное и сырое время года – явление достаточно редкое. Для других нагревательных приборов такое состояние дров может стать причиной низкой работоспособности отопительной техники. Шахтные нагревательные приборы подобными недостатками не страдают.
Установив у себя в доме такое отопительное оборудование, вы получаете следующие преимущества:
- агрегат работает практически на любом виде твердого органического топлива;
- агрегаты способны работать на разных режимах работы (широкий диапазон мощности);
- оборудование экономично. Одной закладки хватает на 12-24 часа;
- длительная и непрерывная работа на протяжении всего отопительного сезона;
- агрегаты этого типа отличаются энергонезависимостью;
- простота конструкции и удобство в обслуживании (зола удаляется во время работы агрегата);
- высокий уровень безопасности работающего агрегата.
К другим недостаткам котельного оборудования этого типа можно отнести простоту его конструкции. Здесь надо быть осторожным и внимательным! Неправильная трактовка основных параметров оборудования и поверхностные знания о принципе работы котлов шахтного типа, могут привести к неприятным последствиям.
На первый взгляд конструкция нагревательного прибора проста и понятна. Многие пытаются сделать такое оборудование самостоятельно
Попытки не всегда успешны ввиду того, что очень важно грамотно и точно расположить теплообменники. В камере сгорания температура достигает 450-500С и если водотрубный теплообменник расположен низко, ваш котел мгновенно закипит, что приведет к печальным последствиям
В зависимости от конструкции топочной камеры различают нагревательные приборы на следующие виды, по фамилии создателей. Основная часть используемых в быту нагревательных агрегатов — это котлы Холмова и отопительные приборы Ефимова.
Обыкновенный котел
Сначала разберем, как изготовить простой дровяной котел своими руками. Модель представляет собой два цилиндра, помещаемых друг в друга. Первый используется в качестве топки. При горизонтальном расположении он может изнутри обкладываться огнеупорным кирпичом.
Второй выступает в качестве конвекционного носителя или используется для подогрева теплоносителя. Закладка дров производится непосредственно в топку.
Подручные материалы
Для уменьшения объема сварочных работ можно использовать толстостенную трубу или бочку. Возможно также использование других подручных материалов.
Особенности конструкции
В дровяном котле предусматривается поддувало для притока свежего воздуха и дымоход для отвода отработавших газов. Поддувало располагается в нижней части трубы и позволяет нижнему ряду дров тлеть, вырабатывая дополнительное тепло. Закладка дров в самодельные котлы производится через верх. Для этого подготавливается специальный люк.
Чтобы каждая заложенная стопка дров горела как можно дольше, часто предусматривается специальный груз, выполняемый в форме диска с лопастями и отверстием, имеющим диаметр 20 мм. При надавливании груза происходит сжимание горящего топлива. При этом объем поступающего воздуха значительно сокращается, так как он может проходить только через имеющееся отверстие.
Способ подключения
К системе отопления такой котел можно подключить двумя способами:
- врезав трубы с водой прямо в бочку. Циркулируя между трубами, она будет нагреваться, чтобы затем, поступив в систему отопления, нагревать радиаторы;
- врезав дымоход в бак с теплоносителем. Отработавшие горячие газы будут поступать в емкость, постепенно нагревая теплоноситель.
Требования к топливу
Хотя столь долгоиграющие котлы и можно топить дровами или дровяными пеллетами, длительность их горения будет не 7 дней, а в зависимости от характеристик топлива – 12-30 часов. Качественные пеллеты могут обеспечить теплообразование максимум до 72 часов, т.е. до 3 суток.
Для обеспечения длительности горения до 7 суток необходимо использовать уголь. Оптимальный по соотношению цена-качество – каменный уголь. Наибольшей теплоотдачей обладает антрацит, однако стоимость такого угля – 8000-8500 руб. за тонну, что не дешево. Также отличной теплоотдачей и длительностью горения обладает древесный уголь (особенно из твердых пород дерева – марки А).
Пеллетные котлы с автоматической подачей топлива Длительность горения от 7 до 30 суток благодаря бункеру хранения
Процесс изготовления твердотопливного котла из кирпича своими руками
Какие необходимы материалы и инструменты для строительства?
Для постройки понадобится колосниковая решетка.
Чтобы соорудить твердотопливный котел своими руками, нужно обладать малейшими знаниями в сварочных работах, навыками каменщика и уметь пользоваться газовым резаком. Желательно разбираться в разметке и раскройке рабочего материала, а также иметь представление о работе с электроинструментами. С таким багажом знаний удастся быстро соорудить качественный твердотопливный котел за минимальную цену. Для этого потребуются следующие материалы:
- глина, кирпич;
- колосниковая решетка;
- трубы;
- гравий;
- вода;
- листовой металл;
- дверцы;
- водный насос и устройство для нагрева воды.
Необходимо подготовить и такие инструменты:
- сварочный аппарат;
- болгарка;
- газовый резак;
- маркер, который хорошо виден на металле;
- лопатка для шпаклевки;
- уровень;
- плоскогубцы;
- рулетка;
- электродрель.
Этапы работы
Сначала нужно заложить фундамент для будущей постройки.
Популярностью пользуются вертикальные твердотопливные отопительные приборы, сконструировать которые можно самостоятельно следующим образом:
- Подготовить теплообменник и снять с него размеры для изготовления топочной камеры.
- Соорудить фундамент из кирпичной кладки или бутового камня.
- Проложить основу котла гидроизолированной рубероидной прокладкой.
- Низ камеры и поддувало с дверцей выложить печным кирпичом и разделить их между собой решеткой из чугуна.
- Установить ТО и выложить из кирпича стенки, оставив зазор в 1,5—2 см.
- Впереди крепится дверца, закрывающая уложенное топливо, а сзади оставляется отверстие для дымохода.
- Сверху камерных стенок прокладывается чугунная варочная плита либо толстый металлический лист, обложенный слоем из кирпича, если не планируется использовать котел для приготовления пищи.
- Канал для выхода дыма располагают сбоку или сверху топочной камеры, сделав его из металлической трубы или стройматериала.
- Когда кладка хорошо просохнет, патрубки теплообменника крепят к трубопроводу, используя соединительные муфты или приваривая сваркой.
- В завершение производят пробную топку и проверяют работу отопительного устройства.
Изготовление шахтного пиролизного котла
Большим спросом сегодня пользуются модифицированные ПК, с высокими КПД, позволяющими сэкономить значительное количество топлива и функционирующие от одного заполнения более суток. Простота конструкции позволяет изготовить котел при наличии даже небольшого опыта сварочных работ.
Чертеж обыкновенного пиролизного котла
Основание для создания эффективного котла Холмова своими руками послужит надежная конструкторская документация: чертежи, спецификации и расчеты, которые сегодня можно найти в интернете.
Алгоритм создания котла своими руками.
- Выполняют основную частью устройства и разделяют его на две камеры, устанавливая перегородки и задвижки, для воздухоподачи.
- На металлический лист переносят схему деталей и вырезают их автогенном.
- Сваривают боковые элементы усиленным швом.
- Между бойлером и топкой в перегородке прорезают 2 отверстия — вверху и снизу около колосника.
- Устанавливают детали топки и обваривают их.
- Крепят задвижку у верхнего отверстия и закрепляют ее.
- Выполняют колосники с нарезкой узких продольных щелей.
- Размещают колосники на металлических уголках (чугунные) или приваривают (стальные).
- Выполняют дверки топки и зольника.
- Устанавливают и обваривают бойлер из труб 25 мм с водяной рубашкой.
- Обустраивают камеру дожига дымогазовой смеси, приварив перегородку рядом с колосником.
- Внизу выполняют отверстие, для установки воздушной трубы 50 мм с глухой заслонкой на выходном конце и множеством отверстий для создания равномерного воздушного потока.
- Топочную камеры изолируют шамотом, а далее она доутепляется базальтовой ватой, что повышает теплоэффективность котлоагрегата.
- Далее выполняют установку изготовленного оборудования, обвязку водяного и дымогазового трактов, монтаж отопления, после чего опрессовку системы.
Устройство котла на дровах и угле шахтного типа
Устройство котла Холмова
Котёл данного типа в своей структуре имеет следующие основные элементы:
- корпус;
- камера для закладки топлива;
- камера с теплообменником;
- колосники;
- двери;
- зольник;
- расширительные компенсаторы;
- патрубок для дымохода;
- выходы и входы для слива, подачи и обратки, для крепления группы безопасности либо клапана предохранения;
- термостат.
Твердотопливный котёл Холмова мощностью 12 кВт весит почти 255 кг. Его габариты: высота – 124 см, ширина – 48,5 см, длина – 66 см. Перенести данный агрегат через дверной проём не доставит трудностей. Котлы мощностью 10 кВт по внешнему оформлению и размерам аналогичны предыдущей модели, разница лишь в конструкции изнутри.
Верхние двери агрегата двойные, внутри располагается тепловой изолятор, из-за которого температура не поднимается выше отметки 80 °С. Края обклеены уплотнителем. Окрашены стойкой к температурам краской. Крышка сзади закрывается четырьмя быстросъёмными винтами, а другие – специальными запорами. Дверь зольной камеры внизу закрыта теплоизолятором только на 40 %, причём температура не поднимается выше 90 °С из-за охлаждения постоянными воздушными потоками.
Самая нижняя часть отопительного агрегата – это именно специальная пластина с внутренним тепловым изолятором и парой длинных ножек, а не дно шахты котла.
Такое устройство повышает коэффициент полезного действия котла Холмова и защищает систему обогрева и помещение от пожара. Таким образом, шахтный котёл можно монтировать даже на пол из дерева.
Зависящие от энергии агрегаты дополнительно в своей конструкции имеют дымосос либо вентилятор, контроллер для регулировки процесса горения. Однако всё же большей популярностью пользуются котлы, для работы которых энергия не нужна. В энергонезависимых устройствах контроль производится термостатом типа RT3. Находится он на стенке спереди. С использованием цепочки термостат и небольшую дверцу поддува соединяют через специальное ушко.
Как работает пиролизный котёл?
Дверца поддува нужна для кислородной подачи в агрегат, чтобы держать на должном уровне горение топлива в нём. Находится она на большой двери зольной камеры. Полностью не бывает закрытой никогда, потому что предусмотрен специальный зазор для минимального прохода кислорода.
Сзади, в верхней части, располагается патрубок. К нему присоединяется дымоход. За счёт патрубка осуществляется естественная тяга. Через дверь поддува в отопительный агрегат начинает поступать воздух, который проходит в подколосниковую камеру с парой колосников из чугуна. За ними находится резервный сварной колосник (горбик), что располагается выше предыдущих.
Под колосниками располагается ёмкость для сбора золы. При очистке её можно с лёгкостью достать. Для слива жидкости в нижней части котла есть полудюймовый патрубок, аналогичный предназначен и для группы безопасности либо клапана предохранения.
Расширительные компенсаторы предназначены для того, чтобы исключить расширение котла Холмова до аварийных размеров и разрыв сварных швов.
Расширительные компенсаторы находятся по всему периметру котла. Есть они и во внутренней части корпуса.
Что такое регулятор тяги твердотопливного котла?
Устройство и принцип работы
В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.
Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.
Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.
Энергозависимые установки длительного горения
Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.
Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.
Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.
Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.
Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения
Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.
У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.
После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.
Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.
Отопительные котлы на дровах обратного горения
Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.
Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.
Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.
Особенности процесса горения в камере дожига
Исходные условия горения таковы, что котел работает с некоторым недожогом, и полноценного окисления не происходит, а образуется много угарного газа (СО) вместо углекислого (СО2). Вторичный воздух, нагревшись под чугунными колосниками, на которых тлеет топливо, поступает под сварную часть колосников во второй камере (горбик). При прохождении через многочисленные отверстия катализатора создается избыток поступающего воздуха, что поднимает температуру горения дымовых газов, протекающих через газовую щель, до тысячи градусов. Происходит реакция преобразования СО в СО2. Далее продукты сгорания поднимаются вверх и обтекают теплообменник, отдавая тепло. После — направляются в дымоход.
