Изготовление самодельного твердотопливного котла длительного горения

Повышение цен на топливо и электроэнергию в последние годы приводит к необходимости задуматься о других источниках обогрева жилых и нежилых помещений. Некоторые виды топлива не подойдут для частного дома, потому что требуют некоторых затрат и дорогого оборудования.

Рисунок 1. Чертеж твердотопливного котла.

Потому оптимальным вариантом отопления дачи, дома или гаража могут быть печи или котлы, работающие на жидком (отработке, мазуте), газообразном или твердом топливе.

Учитывая тот факт, что природный газ есть не везде, а покупать газ в баллонах для обогрева не всегда целесообразно, то большее распространение получили котлы, использующие работу на твердом топливе или отработке.

Ассортимент продаваемых котлов, работающих как на дровах, так и на угле, довольно обширный, но требует достаточно больших капиталовложений. Однако некоторые виды таких котлов можно изготовить самостоятельно, снизив расходы на его приобретение. Топливом же для таких печей могут быть как дрова или уголь, так и отходы деревообрабатывающих предприятий (обрезки, опилки, горбыль).

Главным преимуществом котлов на твердом топливе являются то, что они достаточно автономны и не требуют сложной электроники для управления. Кроме того, такие конструкции просты в эксплуатации, не взрывоопасны (в отличие от котлов на отработке) и способны обогреть значительные площади при небольших затратах на топливо.

Разнообразие вариантов котлов длительного горения

Котлы такого типа делятся на пиролизные и классические, исходя из принципа работы. Кроме того, они различаются по форме, размерам и наличию водяного контура.

Пиролизные котлы на твердом топливе

Рисунок 2. Схема твердотопливного котла из трубы.

Как понятно из их названия, пиролизные котлы работают как простые газогенераторы. Во время их работы топливо довольно медленно сгорает при большой температуре и малом количестве воздуха, образовывая при этом древесный газ. Он поступает в отдельный резервуар, где сгорает, передавая тепло непосредственно теплоносителю. Такой принцип работы увеличивает КПД печи длительного горения и длительность автономной работы при одинаковом количестве топлива.

Однако пиролизные котлы имеют достаточно сложное устройство, потому изготовить их самостоятельно — не самая простая задача.

Твердотопливный котел без жидкостного контура

Гораздо проще самостоятельно изготовить печь, работающую длительное время на твердом топливе и выделяющую тепло за счет непосредственного сжигания топлива. Такие котлы могут различаться конструктивными элементами и размерами, иметь разный способ сжигания (верхний или нижний).

Самыми простыми в изготовлении считаются твердотопливные котлы длительного горения, состоящие из одной емкости, в который происходит сжигание любого вида твердого топлива (опилки, дрова или уголь) методом «сверху вниз». Тепло, которое выделяется в процессе горения, поступает в помещение непосредственно через стенки печи. Такие котлы достаточно легко изготовляются своими руками из металлической бочки или стальной толстостенной трубы.

Схема пиролизного котла.

Однако, кроме несомненных плюсов, которые заключаются в простоте эксплуатации и использовании любого твердого топлива, есть у таких котлов и определенные недостатки. Самым крупным из них является то, что их нельзя непосредственно подключить к жидкостному отоплению здания, так как они не имеют водяной рубашки.

Оптимальным вариантом использования подобных устройств является обогрев дач, гаражей или других подсобных помещений.

Котел длительного горения с жидкостным контуром

Такой тип котлов является более продвинутой версией предыдущего варианта. Они имеют несколько более сложную конструкцию, однако могут быть использованы для непосредственного подключения к водяному отоплению дома. Такие печи различаются по форме и конструкции, однако все они имеют водяной контур, способны поддерживать длительное горение твердого топлива.

Как и котлы первого типа, такие печи различаются по методу горения топлива. Различаются печи, в которых топливо сгорает «снизу вверх» или «сверху вниз».

В первом случае длительность горения обеспечивается большим топливником, в котором помещается значительное количество топлива. Скорость процесса горения регулируется заслонками на дверце топливоприемника. Изготовить такой твердотопливный котел длительного горения самостоятельно можно из стали толщиной от 3 до 5 мм и при необходимости стальных труб (в зависимости от конструкции котла). Роль теплообменника выполняют стенки камеры сгорания и дополнительные конструкции различной формы из труб или листов стали.

Схема твердотопливного котла без жидкостного контура.

Главной необходимостью является увеличение максимальной площади теплообменников, чтобы повысить КПД котла.

Во втором случае длительность работы печи обусловлена методом горения «сверху вниз». Таким образом топливо сгорает равномерно и постепенно. Главной особенностью таких конструкций является необходимость обеспечить подвод воздуха непосредственно к месту горения. Сложность в конструкцию котлов такого типа вносит необходимость размещения водяного контура с максимально возможной площадью теплообмена, чтобы повысить их эффективность.

Изготовление твердотопливного котла своими руками

Несмотря на всю простоту конструкции, самостоятельное изготовление котлов на твердом топливе, поддерживающих длительное горение, требует определенных навыков работы с металлом, в особенности умения работать с газосварочным оборудованием.

Для изготовления самой простой печи на твердом топливе потребуется:

• стальная труба или бочка необходимого сечения для корпуса конструкции;
• лист стали толщиной 3-5 мм;
• стальные трубы для воздуховода и дымохода;
• сварочное оборудование.

Ниже представлен подробный чертеж одной из конструкций котла длительного горения, работающего на твердом топливе. На данной схеме подробно показаны размеры и конструктивные особенности котла и его элементов, а также приведены сечения некоторых деталей для более понятного представления формы и расположения всех конструктивных элементов печи (Рис.1).

Схема котла с водяным контуром.

Однако данная конструкция имеет некоторые сложные конструктивные элементы, такие как телескопическая труба, выполняющая роль штока для ограничителя зоны горения (литера В на чертеже).

В домашних условиях можно изготовить более простой вариант такого котла. Корпус печи изготавливается из обрезка толстостенной (5 мм) стальной трубы (диаметр от 300 до 350 мм) длиной 850 мм. У верхнего основания трубы вваривается труба для отвода дыма диаметром от 100 до 150 мм длиной не более 400 мм (Рис.2).

Особенность конструкции приведенного котла заключается в форме ограничителя, который расположен над зоной горения топлива. Этот ограничитель уплотняет топливо и регулирует количество кислорода в зоне горения.

Он состоит из стального диска диаметром на 20-30 мм меньше, чем диаметр корпуса печи. В центре диска сверлится отверстие диаметром около 20 мм для подачи кислорода к месту горения. К верхней грани диска по центру приваривается труба небольшого диаметра (50-60 мм) длиной на 50-60 мм больше, чем корпус печки. Она служит как для подачи кислорода внутрь печи, так и для того, чтобы ограничитель не заваливался в сторону при движении вниз вместе со сгоревшим топливом. На нижнюю грань ограничителя приваривают крыльчатку с дугообразными лопастями.

Верх корпуса котла закрывается круглой крышкой, вырубленной из стального листа диаметром чуть больше, чем корпус печи. В центре крышки делается отверстие, диаметр которого чуть больше, чем диаметр штока ограничителя. С одной стороны такое отверстие позволит штоку свободно перемещаться в вертикальном направлении, а с другой — ограничит выход дыма не через дымоход.

Нижняя часть корпуса котла должна быть оборудована дверцей, через которую удаляются зольные остатки. Стоит отметить, что из-за низкой скорости горения и равномерности движения ограничителя «сверху вниз» уменьшается количество несгоревших зольных элементов и копоти на стенках самого котла. Вычищать золу и копоть достаточно через 3-4 протопки котла. Следует отметить, что нельзя обойтись без операции по удалению копоти, так как ее излишки на стенках котла снижают КПД и эффективность его работы.

После того как котел длительного горения собран, проводится проверка его работоспособности. Для этого его загружают максимальным количеством топлива и поджигают. Топливо закладывается через верхнее отверстие котла, поджигается и закрывается ограничителем и крышкой. По мере того, как топливо будет сгорать, ограничитель под собственным весом будет опускаться ниже, ограничивая тем самым объем кислорода непосредственно над местом горения.

Кроме того, по уровню штока над крышкой печи можно судить о количестве топлива в топливнике. В качестве топлива, как уже говорилось, можно использовать как дрова и обрезки досок, так и угольные или торфяные брикеты или популярные в последнее время брикеты из пеллет.

Изготовление котла, работающего на твердом топливе, — не самая сложная задача, однако требует некоторых умений и навыков. Самодельный котел длительного горения может применяться не только для обогрева дач или гаражей, но и для теплиц и оранжерей. Круглогодичное тепло в таких помещениях поможет получать стабильные урожаи вне зависимости от времени года.