Шнековая подача топлива в котел

Среди обширного семейства теплогенераторов, сжигающих различные виды биомассы, особое место занимают твердотопливные котлы с автоматической подачей топлива. Они становятся все более востребованными, поскольку в отличие от традиционных агрегатов на дровах полностью удовлетворяют одному из главных требований пользователей – удобству в обслуживании и эксплуатации. В данном материале мы проведем обзор существующих котлов с автоматизированной загрузкой и разберемся, какие виды твердого топлива они могут использовать для своей работы.

Виды автоматических котлов

Главным недостатком твердотопливного теплогенератора считается частая загрузка древесины или угля. Чтобы устранить его, нужно автоматизировать подачу топлива, но это не так просто, устройство для загрузки поленьев пока еще не придумано. Но если горючее имеет сыпучую структуру, то решить вопрос гораздо проще, что и было сделано в соответствующих отопительных агрегатах. По типам сжигаемой сыпучей биомассы они делятся на следующие виды:

  • пеллетные котлы с автоматической подачей топлива;
  • угольные автоматические теплогенераторы;
  • агрегаты, работающие на щепе;
  • универсальные котлы.

Рассмотрим каждый из представленных видов подробнее.

Котлы на пеллетах

Пеллеты – универсальное биотопливо, изготавливаемое в виде твердых цилиндрических гранул. Универсальное оно потому что в качестве сырья для его производства используются разнообразные отходы древесины и сельскохозяйственной продукции: опилки, щепа, лузга подсолнечника, солома и так далее. В свою очередь, котел на пеллетах – это совершенный полностью автоматизированный агрегат, требующий внимания человека не чаще 1—2 раз в неделю. Помимо этого достоинства, теплогенератор обладает и другими:

  • cамая высокая эффективность работы среди всех твердотопливных котлов – до 90%;
  • высокая степень автоматизации, включая розжиг;
  • полное отсутствие инерции и опасности перегрева теплоносителя. После того как прекращается подача топлива и воздуха в зону горения, пламя затухает практически сразу;
  • экологичность и чистота в помещении топочной.

Из недостатков следует отметить лишь два существенных: это высокая стоимость оборудования и сервисного обслуживания, а также необходимость хранения гранул в сухом помещении, чтобы они не отсырели и не рассыпались.

Все достоинства, которыми обладает пеллетный котел, проистекают из удачной конструкции системы топливоподачи и горелочного устройства. Сам агрегат не представляет собой ничего особенного – стальная либо чугунная камера сгорания с двух – или трехходовым теплообменником, окруженные водяной рубашкой. В тело котла встроены различные датчики, функционирующие совместно с контроллером и передающие ему информацию о наличии тяги, температуре, давлении, уровне воды в котловом блоке и так далее.

Примечание. Агрегаты некоторых зарубежных производителей рассчитаны для работы с различными типами факельных горелок. В один и тот же корпус можно встроить горелку на природном газе, дизельном топливе или пеллетах – на выбор.

Куда больший интерес представляет то, как устроена автоматическая подача топлива в камеру сгорания пеллетного котла. Здесь главным элементом является шнековый конвейер, перемещающий гранулы в зону горения.

Внутрь шнека топливо сыпется под собственным весом из загрузочного бункера, а дозируется в зависимости от температуры теплоносителя. Ее отслеживает контроллер с помощью соответствующего датчика и регулирует расход пеллет, управляя электродвигателем шнека и вентилятора – нагнетателя воздуха, тем самым изменяя тепловую мощность агрегата. Если загрузочный бункер близок к опустошению, то по сигналу датчика контроллер информирует об этом домовладельца, а после останавливает работу.

Многие автоматизированные системы подачи пеллет могут управляться на расстоянии через GSM – связь или мобильное приложение для смартфона. Это зависит от наличия соответствующей функции у контроллера.

Автоматические котлы на угле и щепе

Устройство и принцип действия данных агрегатов мало чем отличается от пеллетных. Шнековый конвейер таким же образом осуществляет подачу угля в топку по команде блока управления, так же работает нагнетание воздуха и розжиг. Разница есть в конструкции самого шнека, для угля он сделан более массивным, соответственно, увеличена мощность электродвигателя. Кроме того, угольный твердотопливный котел с автоматической подачей топлива требует горючее определенного качества и влажности. Это связано с особенностями конструкции ретортной горелки, применяющейся в подобных теплогенераторах.

Отопительные агрегаты, сжигающие щепу, имеют в подающем устройстве одну дополнительную функцию – измельчение древесины. Ведь длина щепы может быть разной и шнек под нее предусмотреть невозможно. Чтобы сделать размеры щепок одинаковыми, в подающий патрубок между бункером и шнеком встраивается поворотный нож-измельчитель. И конвейер, и нож приводятся в движение от одного мощного электродвигателя. Такие изделия предлагают многие европейские производители, например, австрийский автоматический твердотопливный котел на щепе FROLING.

Немного об универсальных агрегатах. Их удобство в том, что в случае недостатка какого-нибудь вида сыпучего топлива можно в любой момент перейти на обычные дрова. Для этого конструкцией предусмотрена дополнительная камера сгорания для закладки деревянных поленьев. Конечно, КПД в этом случае значительно снижается (от 90 до 80%), поскольку отопитель функционирует в режиме простого твердотопливного котла. Следует отметить еще одно обстоятельство: каждый производитель автоматических котлов старается расширить ассортимент сжигаемого топлива, модернизируя систему подачи. Поэтому некоторые изделия помимо пеллет могут использовать угольную пыль, экогорошек и даже лузгу семечек. Пример тому – польские универсальные котлы DEFRO DUO UNI.

Читайте также:  Утеплитель не впитывающий влагу и не горючий

Заключение

Мы уже привыкли к мысли, что работа котла на твердом топливе предполагает постоянный присмотр за ним, частые загрузки и обслуживание. Но прогресс не стоит на месте, с каждым годом на выставках и рынке появляются новые образцы автоматических агрегатов, избавляющих нас от обязанностей домашнего кочегара.

Твердотопливные котлы нового образца существенно отличаются от предыдущих своих собратьев. Они имеют модернизированную систему управления, что упрощает процесс эксплуатации агрегата, дополнительные функциональные возможности, увеличенное число опций.

С эргономической точки зрения, настройка нужных параметров работы достаточно выгодная: один раз произвел действия, и нет надобности периодически регулировать.

На стоимость твердотопливного котла влияет не только наличие качественных комплектующих, но усовершенствованный вариант блока управления: чем дороже, тем современнее автоматика.

Система автоматического управления направлена на автоматизацию контроля над процессом горения в теплогенераторе такого вида.

Блок управления и вентилятор служат для реализации следующих задач:

  1. поддерживают заданную температуру теплоносителя в системе.
  2. Обеспечивают высокий показатель КПД.
  3. Способствуют повышению уровня эффективности.
  4. Работают независимо от качества топлива.

Принцип работы

Если в старых моделях твердотопливных агрегатов для регулирования подачи воздуха нужно было открывать или закрывать дверцу зольника вручную, а температуру отслеживать наглядно по термометру , то уже в новых котлах устанавливается автоматический регулятор тяги. Этот прибор является энергозависимым, в его функции входит и распахивание, и закрытие заслонки зольника в зависимости от температуры воды в емкости.

Учитывая неточность настройки и зависимость работы агрегата от естественной тяги в дымоходе, вместо неэффективного терморегулятора, был установлен вентилятор для подачи нужного объема воздуха в камеру сгорания. А уже работу вентилятора обеспечивает контроллер, принимающий информацию о состоянии теплоносителя с датчика.

Контроллер состоит из экрана и пульта управления, предназначен для выставления необходимой температуры теплоносителя. Модели, не имеющие такого комплекта, могут быть оснащены ею, установка вентилятора производится на монтажной пластине, но предварительно нужно отсоединить дверцу зольника.

Настройка температуры теплоносителя осуществляется независимо от внешних условий.

Для их подключения подходят как проводной, так и беспроводной способ. Благодаря полученной информации от датчиков, поддерживается выбранный температурный режим в доме. Это наиболее рациональный прием.

Предохранительный клапан

В современных автоматических моделях, есть и система розжига, и контроль пламени, и непрерывная подача топлива. Для розжига предусмотрен электрический элемент накаливания, включающийся после подачи пеллет шнековый контейнер в горелку.

Устойчивое пламя, зафиксированное фотодатчиком в виде импульса переданного на контроллер, является сигналом для отключения электророзжига. В процессе работы, в шнек подаются гранулы из бункера, объем которого способен обеспечить теплом помещение в течение нескольких дней, без участия человека.

Твердотопливные агрегаты с автоматической системой управления, помимо вышеперечисленных приборов, оснащаются еще и приборами безопасности, в частности, предохранительным клапаном.

Он необходим для сброса воды из котлового бака в случае ее перегрева, для стабилизации давления, а также обеспечивает надежную защиту обшивки от разрушения. Котел может комплектоваться датчиком перегрева, сигнализирующего о превышении температурного режима на начальном этапе.

Итак, котлы могут оснащаться:

  1. Датчиком контроля тяги.
  2. Датчиками уровня воды в рубашке.
  3. Вентилятором – дымососом.
  4. Регистраторами давления.
  5. Циркуляционным насосом.
  6. Датчиком расхода топлива и воды для ГВС.
  7. Датчиками уровня пеллет, либо угля в емкости.

Все эти приборы взаимосвязаны с контроллером, производящим управление и сигнализирующего об экстренных ситуациях. Самые навороченные устройства имеют функцию удаленного управления, где посредством интернета и мобильных приложений можно управлять автоматикой.

Функции, плюсы и минусы

К основным функциям автоматического блока управления относят:

  1. Дозированную подачу воздуха для горения.
  2. Контроль над производительностью теплогенератора.
  3. Косвенное регулирование тепловой мощности в зависимости от температуры теплоносителя.
  4. Непосредственное регулирование мощности относительно температуры воздуха в доме или погодных условий.
  5. Обеспечение работоспособности водогрейной установки в безопасном режиме.
  6. Автоматическая подача топлива.
  7. Розжиг и погашение топки агрегата.

Положительные моменты использования автоматики:

  1. Увеличился показатель работоспособности котла.
  2. Нет необходимости осуществлять постоянный контроль над процессом горения.
  3. Экономный расход топлива.
  4. Поддержание постоянной температуры в системе отопления.
  5. Повышается уровень безопасности при эксплуатации агрегата.
  6. Увеличивается интервал между плановыми проверками.
  7. В случае выхода из строя детали, специальными датчиками подается сигнал на блок управления, и система отопления автоматически выключается (прекращает свою работу).

Недостатки:

  1. Высокая стоимость. Наличие дополнительных опций у автоматики существенно сказывается на цене прибора.
  2. Учитывая энергозависимость блока управления, есть необходимость в приобретении бесперебойного источника питания, либо можно пользоваться механическим регулятором тяги.

Виды и критерии выбора

Автоматический блок управления выпускается и в механическом, и в электронном исполнении.

Преимущества механической системы управления:

  1. Не требует подключения к электросети.
  2. Удобство и простота при эксплуатации.
  3. Относительно электронной автоматики, ее цена в несколько раз ниже.
  4. Отличается надежностью.
  5. Нет надобности вызывать специалиста для монтажа.

Электронный тип автоматики отличается наибольшей эффективностью, но является энергозависимым прибором.

Читайте также:  Экструдированный пенополистирол пеноплэкс комфорт

Выбирая автоматику для отопительной системы, рекомендуется ознакомиться с ее параметрами:

  1. Тепловой режим работы.
  2. Необходимая степень настройки температурного режима теплоносителя.
  3. Реальный экономический эффект.
  4. Совместимость прибора и конкретной модели котла.

Монтаж и настройка

Процесс установки автоматической системы управления включает:

  1. Подключение нагнетательного вентилятора. Как правило, турбина размещается на самой нижней дверце котла, где находится заслонка. Но есть модели агрегатов, где его устанавливают на боковой стенке, либо в специальном месте на верхней части котла, все зависит от особенностей конструкции. Здесь все просто: снимается заслонка, а на ее место ставится вентилятор, для крепления используют четыре болта. В случае отсутствия отверстий для крепления, их нужно просверлить. Для вентиляторов с заслонкой, монтаж производится таким образом, чтобы при выключенном положении заслонка была закрыта.
  2. Монтаж контроллера. Прежде всего, нужно определиться с местом, где будет устанавливаться прибор. Главное требование – он не должен нагреваться. На моделях, где отсутствует варочная плита, автоматика монтируется наверху. Если позволяет конструкция агрегата, можно установить блок на боковой стенке. Не стоит забывать о длине кабелей.
  3. Подсоединение температурного датчика. Правильно установленный датчик температуры обеспечит нормальное функционирование всего блока управления. Если на модели нет специального места для датчика (параметры отверстия: диаметр 10 мм, а глубина 60 мм), то его можно закрепить на выходной металлической трубе. В качестве крепежного материала применяется хомут, он может идти в комплекте с прибором.
  4. Подсоединение разъемов. Для этого, нужно разъем турбины соединить с разъемом блока управления. В завершение, необходимо подключить сетевой кабель прибора. Автоматика готова к выполнению своих функций.

Цена и отзывы

На стоимость автоматизированной системы влияют технические показатели и функциональные возможности прибора. Так, цена самой простой модели механического типа варьируется в пределах 1,5 тысяч рублей.

Ценовой диапазон более прогрессивных вариантов от 25 000 рублей до 100 000 рублей. Чем дороже модель, тем выше будет эргономичность отопительной системы, а расход ресурсов будет соответственно ниже. Поэтому, целесообразнее отдавать свое предпочтение более дорогим вариантам.

Отзывы:

Николай Викторович. “Блок управления от компании Криптон является одним из лучших приборов на сегодняшний день. Отличается качеством комплектующих, в комплект входит датчик, шнуры для подключения к вентилятору и насосу, хомут, переходники. Надежный прибор от польского производителя.”

Федор. “По рекомендации товарища установил автоматику ATOS, ее рабочие характеристики на высоте.”

Анатолий Юрьевич. “Автоматика Proton удивила наличием дополнительных комплектующих в упаковке (хомут для крепления датчика, подставка под блок, саморезы). Прибор отличается эффективностью, надежностью и удобством в работе. ”

Изготовление своими руками

Термостат, как автоматический прибор для регулирования работы отопительной системы, можно приобрести в торговой сети электротоваров. Сзади у этого прибора имеется теплоснимающая пластина, ее нужно будет прижать к оголенной части агрегата.

Внутри у термостата расположены три контакта: общий, нормально открытый и нормально закрытый. При вращении регулирующей ручки, можно менять положения контактов.

Так нужно установить рукоять на минимальную отметку и произвести подключение на разомкнувшиеся контакты:

  1. К общему присоединяем фазу.
  2. К разомкнутому подключаем один провод от турбины.
  3. Ко второму проводу от турбины подсоединяем прямой ноль.

Автоматизированная система управления, по праву, считается не только удобным, но и эффективным прибором. С его помощью можно существенно упростить процесс эксплуатации отопительной системы.

В последнее время в качестве источника тепла в системе водяного отопления довольно часто используют котлы, работающие на опиле или щепе. И это вполне оправдано, учитывая немалое количество его достоинств по сравнению с другими видами подобного оборудования, включая экологичность и определенную экономию при использовании такого не слишком традиционного топлива.

Тем более что цены на привычные энергоносители становятся все выше, а котел на опилках и его характеристики таковы, что с его помощью легко поддерживать тепло и в жилом доме, и в теплице, и даже в производственных помещениях значительной площади.

Плюсы и минусы методики

Главными достоинствами использования в качестве источника энергии для системы отопления сгорающих опилок и щепы являются:

  • Высокая эффективность нагрева теплоносителя (как правило, воды, хотя в водяной системе может использоваться и антифриз), при помощи которого в доме поддерживается тепло, а иногда еще и обеспечивается горячее водоснабжение.
  • Незначительная стоимость сырья. Особенно выгодной система, основанная на применении котла на опиле, будет в том случае, если недалеко от отапливаемого помещения есть одно или несколько деревообрабатывающих предприятий (например, мебельные фабрики или лесопилки).
  • Экологическая чистота опилок как топлива. Их сгорание практически не выделяет в атмосферу токсичные вещества в отличие от ряда жидких и газообразных энергоносителей.
  • Простота эксплуатации и обслуживания. Пользоваться оборудованием, работающим на опилках и щепе, способен практически каждый. А для его установки не требуется разрешения контролирующих органов, как при подключении газового прибора.

Недостатки у такой системы, естественно, тоже есть. Среди них стоит отметить сложность хранения материала, обладающего высокой горючестью.

Частично эта проблема устраняется путем прессования топлива, однако, хранить опилки все равно требуется в достаточно просторном помещении.

Также минусом можно назвать необходимость в периодической чистке дымоходов, которая обусловлена большим количеством образующейся в процессе работы сажи и золы.

Читайте также:  Теплый пол от обратки горячей воды

В целом положительный эффект, который дает метод нагрева помещений при помощи длительного горения опилок, оказывается намного больше по сравнению с некоторыми его недостатками. А, значит, такие системы имеют право на существование. И, более того, со временем могут вытеснить традиционные варианты отопления.

Устройство и методы изготовления

Принцип, по которому работают котлы на опилках, простой. Сжигание сырья осуществляется при помощи контролируемого длительного горения, трехступенчатой подачи атмосферного воздуха и вторичного дожига продуктов сгорания. При этом топливо проходит несколько стадий:

  • загрузку в бункер, где находится шнек, который чаще всего расположен вне помещения;
  • поступление при помощи червячной передачи в хранилище для опилок;
  • отправка в следующий резервуар, соединенный с топочной камерой;
  • попадание в топку котла, в котором и происходит поджигание и сгорание сырья, в результате чего нагревается теплообменник, а нагретый воздух выводится либо в камеру газогенерации (где осуществляется вторичный дожиг горючих газов), либо сразу в дымоотводную систему.

Конструкция котлов

Как правило, такое оборудование состоит из следующих элементов:

  • устройства для подачи сырья;
  • колосников, располагающихся в колосниковой части оборудования;
  • емкости для сбора отходов;
  • распределителя нагретого в топке воздуха;
  • топки, где происходит сгорание топлива. Она имеет ряд отверстий, расположенных в особом порядке, позволяющем контролировать подачу воздуха и, соответственно, обеспечивать равномерность длительного горения;
  • теплообменного блока, куда выходят газы, нагревающие теплоноситель и следующие затем в дымоотводящую трубу.

Защитные системы и режимы работы

Кроме основных частей прибор, работающий на опиле и щепе, снабжается системами защиты от возгорания, за счет наличия которых может считаться достаточно безопасным для отопления жилых помещений.

Также у оборудования могут иметься датчики для обнаружения дыма, своевременно предупреждающие о пожаре. А еще автоматический котел на опилках способен работать в нескольких режимах:

Максимальный

Применяется при наличии в топке значительного количества топлива. Когда воздух и вода нагреваются, оборудование постепенно снижает интенсивность сгорания, обеспечивая эффективное использование сырья.

Средний

Допускается при необходимости более продолжительного времени отопления. В этом случае топливо расходуется в гораздо меньшем объеме до тех пор, пока температура в помещении не снижается до минимально допустимой величины. При этом режим снова переключается на более интенсивный.

Оборудование, способное так работать, называют приборами длительного горения на опиле и щепе.

«Пауза»

Используется тогда, когда котел уже не нужен для отопления. Горение топлива прекращается, а устройство остывает.

Самостоятельное изготовление и монтаж

Вместо того чтобы покупать такое нужное и эффективное для отопления устройство, его можно изготовить своими руками. Для создания котла на опиле понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • несколько труб: с прямоугольным профилем 60-40 мм и круглых, диаметром 4 и 5 см;
  • аппарат для сварки и электроды к нему;
  • угловая шлифовальная машина («болгарка»).

Участки труб следует подбирать таким образом, чтобы они поместились внутри котла размерами 36х40х80 см. При этом конструкции прямоугольного сечения будут использоваться в качестве вертикальных стоек, в которых вырезаются круглые отверстия для остальных деталей. Стоит учитывать, что с той стороны, где будет располагаться дверца, диаметры трубопроводов будут равны 50 мм. В задней же части котла размеры первых 4 вырезанных прямоугольников должны быть равны 5х6 см, а следующих четырех – 4х4 см.

Подведение труб для холодной и нагретой воды обеспечивается вырезанием круглых отверстий диаметром по 5 см.

Сварка передней и задней частей устройства производится следующим образом:

  • привариваются прямоугольные стойки;
  • к ним присоединяются круглые трубы таким образом, чтобы они располагались перпендикулярно полу помещения;
  • к котлу подключаются трубопроводы подвода и отвода теплоносителя;
  • торцы всех открытых труб завариваются при помощи кусков металла.

Теперь можно проверять котел на опилках на герметичность – залить в трубы жидкость и проверить утечку.

После этого оборудование монтируется в кирпичный топливник. Его тоже можно сделать своими руками, используя в качестве материала огнеупорные кирпичи.

Особенности котлов

Имеющиеся на отечественном рынке котлы на опилках (большая часть которых работает и на щепе) имеют мощность от 10 до 500 кВт. С учетом использования 1 кВт для снабжения теплом примерно 10 кв. м это означает возможность нагрева при помощи такого оборудования помещений площадью до 5000 «квадратов». А для их работы потребуется от 2 до 100 кг сырья в час. Самодельные устройства могут иметь практически любую мощность, однако, обычно их изготавливают из расчета обеспечения теплом 100–500 кв. м.

Преимуществами таких котлов длительного горения по сравнению с обычными системами являются:

  • возможность работы на щепе, опиле и прессованной стружке (пеллетах);
  • максимальная эффективность;
  • высокая скорость нагрева воздуха;
  • использование не только для отопления, но и для получения горячей воды, сушки вещей и даже для приготовления и подогрева пищи.

Котлы длительного горения, работающие на щепе и опилках, устанавливаются только на полу. Их настенный монтаж невозможен из-за слишком большого веса оборудования. Обслуживаются эти устройства достаточно просто – уборка золы производится не чаще 1–2 раз в месяц для котла, применяемого в жилых помещениях, и раз в неделю для промышленного оборудования.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *