Как сделать пеллетную горелку

Устройство и принцип действия пеллетной горелки

Большинство пеллетных горелок предусматривает наличие следующих модулей:

• Шнекового конвейера, посредством которого осуществляется подача гранулированного топлива в камеру сгорания;
• Приводного электродвигателя;
• Электронным контроллером, отслеживающим параметры сгорания топлива и обеспечивающим внесение своевременных корректив в работу устройства;
• Специального датчика, контролирующего количество кислорода в отработанных газах;
• Гофрированного рукава, позволяющего предотвратить возгорание пеллет в бункере при возникновении обратной тяги;
• Камеры сгорания со встроенной колосниковой решеткой;
• Нагнетающего вентилятора, обеспечивающего подачу воздуха, необходимого для эффективного сжигания пеллет. Количество подаваемого в камеру сгорания воздуха зависит от частоты вращения вентилятора и регулируется автоматикой в зависимости от выбранного температурного режима;
• Электрического ТЭНа, обеспечивающего автоматический розжиг гранул в камере сгорания.

Принцип работы пеллетной горелки

Из внешнего бункера гранулы попадают в загрузочное окно шнекового транспортера, который доставляет пеллеты в камеру сгорания горелки. Интенсивность горения зависит от количества поступающего в камеру сгорания топлива, непосредственно связанного с частотой вращения вала приводного электродвигателя. Необходимая для обеспечения заданного температурного режима частота вращения двигателя регулируется электронным контроллером.

Не менее важным фактором для обеспечения стабильности процесса горения и полного сжигания топлива является наличие в камере сгорания достаточного количества кислорода. В пеллетных модулях подача воздуха в камеру сгорания осуществляется с помощью специального вентилятора, также управляемого электронным контроллером.

Схема регулировки температуры теплоносителя выглядит следующим образом:

1. Из бункера, с помощью шнекового транспортера пеллеты поступают в камеру сгорания. Одновременно с этим, включается вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха.
2. По сигналу контроллера происходит воспламенение гранул с помощью электрического ТЭНа;
3. Как только температура теплоносителя достигает заданного значения, термодатчик передает соответствующий сигнал электронному блоку управления, который переводит устройство в ждущий режим;
4. В случае снижения температуры теплоносителя ниже запрограммированного значения, датчик температуры снова подает сигнал на электронный контроллер. Автоматический блок управления включает вентилятор, обеспечивая тем самым дополнительный приток кислорода в камеру сгорания. Избыток кислорода приводит к увеличению интенсивности процесса горения и теплоноситель вновь разогревается до заданной температуры.
5. Если в ждущем режиме произошло затухание гранул, АСУ подает соответствующий сигнал на электрический ТЭН, обеспечивающий автоматический розжиг.

Несмотря на то что принцип работы пеллетной горелки не отличается особой сложностью, стоимость этого агрегата достаточно высока. Для сокращения материальных затрат, связанных с переоборудованием котла на пеллетное топливо, некоторые владельцы твердотопливных отопительных агрегатов изготавливают пеллетную горелку своими руками. Как и любое другое производство, изготовление этого устройства начинается с создания комплекта технической документации, проще говоря, чертежей.

4 Устройства гравитационного типа

Горелки гравитационного типа могут не зависеть от электричества. Топливо поступает сразу в пиролизную камеру, наддув может быть обеспечен благодаря дымоходной тяге. Привести горелку в работу можно в ручном режиме, используя одну заслонку и регулятор тяги в дымоходе. Но устройство такого типа нуждается в серьезном обслуживании.

Энергонезависимые изделия с ручным управлением бывают только самодельными. В продаже имеются только гравитационные полуавтоматические конструкции, где топливо подается посредством «самосыпа».

Чтобы не допустить попадания огня в бункер, нужно поставить шлюз на основе элементов, расширяющихся при нагреве, или же использовать схему с двойным колосником. Он подвижный и периодически отодвигается назад, забирая часть пеллет и перенося их в зону сжигания, одновременно происходит выталкивание золы в зольник. Но есть риск, что между колосниками зазор может быстро забиться золой. Если колосник в заднем положении застрянет, то огонь может попасть в бункер.

https://youtube.com/watch?v=GsNqVxd-338

Схема гравитационной энергонезависимой горелки следующая:

• Опилки засыпают прямо в пиролизную камеру в виде стальной перфорированной корзины. Она съемная, под каждый размер пеллет требуется изготавливать новую.
• Третичный воздух, который подсасывается сквозь специальные отверстия, не допускает попадания огня в бункер.
• Пиролиз опилок в корзине проводится за счет первичного воздуха.
• Во вторичном виде он вместе с газами поступает в камеру, где и осуществляется горение.
• Из нее выходит факел газов.

Некоторые горелки фабричного типа тоже могут изготавливаться по такой схеме. Но, в отличие от самоделок, они все равно будут зависеть от электричества, поскольку в них присутствует встроенная автоматика.

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

Принцип работы

Все пеллетные установки, которые можно приобрести в магазине, оборудованы дополнительными узлами:

• Шнек – осуществляет подачу топлива от бункера в камеру для сжигания;
• Контроллеры для автоматизации процесса работы;
• Бункер – место, в котором топливо располагается до подачи в камеру сжигания;
• Лямбда-зонд – специальный датчик, который следит за содержанием кислорода в дымовых камерах и самостоятельно контролирует процесс горения топлива в зависимости от условий.

Пеллетную горелку обязательно защищают пластиковой гофрированной трубой. Она выступает в качестве предохранителя при возникновении обратной тяги. Если огонь начинает двигаться в сторону бункера, труба перегорает, предотвращая распространение пламени.

Дополнительно используется вентилятор, который усиливает горение пеллет путём нагнетания воздуха, а также термоэлектрический нагреватель, позволяющий разжигать топливо без вмешательства человека.

В автоматизированных устройствах пеллеты в камеру для сжигания подаются в автоматическом режиме, от человека требуется только следить за количеством топлива в бункере. Необходимость подачи топлива в камеру для сжигания определяется с помощью термодатчиков (могут следить за температурой воздуха в помещении, за температурой воды, либо любыми другими окружающими показателями в зависимости от режима работы оборудования).

Нужная температура теплового носителя устанавливается пользователем, все дальнейшие повышения и понижения контролируются с помощью автоматизированного оборудования. Как только температура доходит до установленного уровня, горелка начинает работать в режиме ожидания (пеллеты не тухнут, они начинают тлеть). Если температура, напротив, понизилась, контролер активирует встроенный вентилятор. Под действием воздуха пеллеты разгораются, горелка переходит в рабочий режим. Если за время простоя пеллеты по какой-либо причине погасли, активируется ТЭН, который осуществляет повторный розжиг.

Пеллеты: что это такое? Подробная характеристика топлива

Данное сырье отличается высокой энергоемкостью. Именно благодаря этому оно получило широкое распространение. Один килограмм гранулированных пеллет при переработке выделяет приблизительно 5 кВт/ч тепла. Из этого следует, что для организации отопления стандартного частного дома, имеющего средние габариты, понадобится около 2 кг материала в час.

Пеллеты для горелки загружаются в устройство приблизительно 1-2 раза в сутки. При загрузке новой порции сырья рекомендуется проводить очистку зольника от продуктов сгорания. Покупные горелки требуют еженедельной очистки, а самодельные приспособления загрязняются еще быстрее. Устройство, изготовленное своими руками, рекомендуется очищать приблизительно 1 раз в 3 дня. В противном случае оно довольно быстро выйдет из строя.

Некоторые модели горелок не требуют загрузки в течение 5 дней. В качестве примера можно привести пеллетную горелку АПГ-42. Такая модель совместима с котлами Теплодар-Купер.

Недостатком пеллетных горелок является обратное горение, которое сопровождается проникновением зоны пиролиза в бункер, предназначающийся для хранения и подачи топлива. Это влечет за собой задымление помещения, в котором находится отопительное оборудование, а также существует вероятность пожара.

Пеллеты – это гранулы небольшого размера, которые изготавливаются из дерева и используются в качестве топлива

Пеллеты из опилок или любых других переработанных отходов при избытке воздуха в конструкции могут быть сдуты, что приведет к возникновению большого количества отходов (золы). Подача воздуха должна быть четко отрегулирована, в противном случае не только его избыток, но и недостаток могут привести к неэффективной работе и быстрому засорению аппарата.

Потребность гранулированного топлива в воздухе определяется в первую очередь режимом горения

Подбор правильного режима является первостепенной и очень важной задачей. Выход в рабочий режим горелки производится в 5 этапов. Перед началом эксплуатации устройства необходимо ознакомиться с каждой фазой более подробно

Перед началом эксплуатации устройства необходимо ознакомиться с каждой фазой более подробно.

Первым делом требуется выполнить поджиг. Горелка для котла на пеллетах разжигается с помощью специального керамического стержня-зажигалки, который при включении разогревается до очень высокой температуры (900-1100 °C). Устройства, изготовленные собственноручно, можно разжигать и обычной лучиной.

1 кг пеллет при горении выделяет примерно 5 кВт/ч тепла

Вторым этапом подготовки оборудования к работе является запуск

Очень важно отрегулировать правильную подачу воздуха, чтобы настроить пламя горелки. Далее выполняется разгон аппарата. На этом этапе горелка входит в обычный эксплуатационный режим

На этом этапе горелка входит в обычный эксплуатационный режим.

После разгона необходимо отрегулировать воздух таким образом, чтобы внутри устройства выставилась правильная температура теплоносителя в обратке. Затем нужно прекратить подачу гранулированного топлива и выставить необходимую интенсивность воздуха.

О пеллетной горелке

Пеллетная горелка – специальное обогревательное устройство, которое выделяет тепло за счёт сжигания пеллет или топливных гранул в котле. В некоторых случаях в подобных горелках используется ненужное сухое зерно.

Существуют ручные и автоматические горелки, в автоматических горелках топливо подаётся в бункер для сжигания с помощью специального шнека, а весь процесс контролируется датчиками, за счёт чего устройство нуждается в минимальном контроле со стороны пользователя. Пеллетные горелки нашли своё применение не только в быту, но и в промышленности. Они используются для отопления помещений, для подогрева воды и для удовлетворения ряда других нужд.

Пеллеты, или топливные гранулы, — специальное твёрдое топливо, которое получается из отходов древесины или сельскохозяйственного производства путём прессования и гранулирования под воздействием высоких температур.

Пеллеты представляют собой экологически чистый вид топлива, так как при их сжигании в атмосферу выбрасывается столько же углекислого газа, сколько образовывается при естественном разложении древесины

В странах, в которых сельское хозяйство и деревообрабатывающая промышленность занимают лидирующие позиции, себестоимость пеллетного топлива оказывается гораздо ниже, чем каменного угля. Исключения составляют только те регионы, в непосредственной близости от которых расположены угледобывающие предприятия.

При сжигании пеллет не выделяются опасные испарения, как это происходит при сжигании жидкого топлива.

Сборка своими руками

Когда изготавливается пеллетная горелка своими руками, важно уделить особое внимание корзине. Часто из-за ее неправильной реализации может происходить застревание пеллет. При этом процесс горения не идет по требуемому алгоритму и огонь возвращается в бункер

Чтобы ликвидировать этот недостаток, необходимо посмотреть на правую верхнюю часть рисунка, который приведен ниже. Прорезь, через которую будет осуществляться подача пеллет нет необходимости делать сплошной. Она должна быть с отверстиями, которые на 2 мм меньше самих пеллет. Уделить внимание также стоит зазору между дном корзины и задней стенкой. Он должен быть не меньше 6 мм, но на 2 мм меньше размера пеллет. Узел, где идет отделение камеры сгорания пеллет от камеры сгорания пиролизоного газа, необходимо сделать сплошные прорези. Если горелка рассчитывается для котла на площадь в 150 м 2 , тогда высота каналов для вторичного воздуха, которые проходят под дном корзины должны быть 30 мм

При этом процесс горения не идет по требуемому алгоритму и огонь возвращается в бункер. Чтобы ликвидировать этот недостаток, необходимо посмотреть на правую верхнюю часть рисунка, который приведен ниже. Прорезь, через которую будет осуществляться подача пеллет нет необходимости делать сплошной. Она должна быть с отверстиями, которые на 2 мм меньше самих пеллет. Уделить внимание также стоит зазору между дном корзины и задней стенкой. Он должен быть не меньше 6 мм, но на 2 мм меньше размера пеллет. Узел, где идет отделение камеры сгорания пеллет от камеры сгорания пиролизоного газа, необходимо сделать сплошные прорези. Если горелка рассчитывается для котла на площадь в 150 м 2 , тогда высота каналов для вторичного воздуха, которые проходят под дном корзины должны быть 30 мм.

Обратите внимание!
Расход механизма пеллетной горелки, которая приведена на чертеже составляет около 3 килограмм пеллет в час. Кроме корзинки, щепетильный подход требует и бункер, в котором будут храниться пеллеты

Проблемы начинаются с теми бункерами для пеллет, которые сделаны на глаз и по вольному чертежу. Слева на схеме сверху приводятся размеры и чертежи бункеров, которые используются в Пеллетронах. При площади жилища в 150 м 2 одного такого бункера хватит на сутки. Справа снизу на этом же рисунке приводится чертеж и размеры камеры сгорания. Основой для них послужила пеллетная горелка Пеллетрон 15. Коридор, по которому будет происходить движение вторичного воздуха лучше выполнить в форме буквы «Г». Это необходимо для лучшего перемешивания вторичного воздуха с пиролизными газами. Таким образом повыситься КПД установки. Для камеры сгорания понадобится особый вид стали, который выдерживает высокие температуры. При этом сварить ее в домашних условиях получиться только при наличии точечной сварки, т. к. обычный сварочный аппарат сможет с трудом прогреть ее. Понадобятся листы с минимальной толщиной в 2 мм. Интересная конструкция пеллетной горелки приведена в видео ниже

Кроме корзинки, щепетильный подход требует и бункер, в котором будут храниться пеллеты. Проблемы начинаются с теми бункерами для пеллет, которые сделаны на глаз и по вольному чертежу. Слева на схеме сверху приводятся размеры и чертежи бункеров, которые используются в Пеллетронах. При площади жилища в 150 м 2 одного такого бункера хватит на сутки. Справа снизу на этом же рисунке приводится чертеж и размеры камеры сгорания. Основой для них послужила пеллетная горелка Пеллетрон 15. Коридор, по которому будет происходить движение вторичного воздуха лучше выполнить в форме буквы «Г». Это необходимо для лучшего перемешивания вторичного воздуха с пиролизными газами. Таким образом повыситься КПД установки. Для камеры сгорания понадобится особый вид стали, который выдерживает высокие температуры. При этом сварить ее в домашних условиях получиться только при наличии точечной сварки, т. к. обычный сварочный аппарат сможет с трудом прогреть ее. Понадобятся листы с минимальной толщиной в 2 мм. Интересная конструкция пеллетной горелки приведена в видео ниже.

Совет!
Чтобы упростить себе задачу по розжигу пеллетной горелки, можно установить небольшой вентилятор, который питается от 12 вольт, например, подойдет большой компьютерный кулер.

Как рассчитать мощность котла

Чтобы установить требуемую мощность котла, нужно знать размеры помещения, которое им будет обслуживаться, степень утеплённости дома и погодные особенности района.

Сложный теплотехнический расчёт можно заказать специалистам, а можно самостоятельно сделать примерные расчёты.

Для этого понадобится знать площадь дома.

• Для тёплых регионов берётся 0,8 кВт мощности на 10 м2.
• В средней полосе – 1,2–1,4 кВт на 10 м2.
• А в районах с морозными зимами – 1,5 – 2 кВт.

Если дом плохо утеплён, добавляют от 20 до 40 % мощности.

Например, для дома в 90 м2 принято устанавливать котёл мощностью 9 кВт, но если жильё расположено в северном районе, лучше выбрать котёл 13 – 18 кВт (90 х 1,5 или 90 х 2).

Создание пеллетного котла

На первый взгляд система может показаться слишком сложной, но при большом желании и должном умении все можно выполнить своими руками. Для этого потребуется разработать проект с подробными чертежами, подобрать необходимые материалы и инструменты, а также приобрести дополнительные готовые комплектующие.

Материалы для работы

Первый этап – это создание проекта, который должен содержать продуманные и точные чертежи, схемы и порядок сборки всех элементов. Сооружать конструкцию без проекта не рекомендуется, так как существует большая вероятность ошибки.

Для создания котла своими руками вам понадобится:

• Пеллетная горелка – лучше всего такой элемент приобрести заводского изготовления, так как сделать ее собственными усилиями будет проблематично. Горелка – это не просто элемент, где происходит поджиг топлива, но она еще выполняет функции регулирования пламени.
• Датчики и несколько программаторов, благодаря которым можно добиться экономного расхода топлива и обеспечить в доме самый комфортный температурный режим.
• Корпус следует сделать горизонтальным, чтобы эффективно использовать тепло, получаемое от сгораемого топлива. В качестве материала для корпуса может быть выбрана листовая сталь, кирпичи или чугун. Отдавать предпочтение нужно тому материалу, который позволит надолго сохранить тепло, и гарантирует его качественную передачу следующему элементу конструкции, т.е. теплообменнику.
• Теплообменник – монтируется внутри корпуса, и выполняется в виде нескольких рядов труб или змеевика, которые подсоединяются с одной стороны к системе отопления здания. Кроме этого должен быть предусмотрен вход для заливки в теплообменник холодной воды.
• Зольник.
• Камера сгорания – диаметр ее отверстия должен быть равен параметрам приобретенной пеллетной горелки.
• Дымоход.
• Топливный бункер – место, в котором будет храниться топливо, и откуда оно будет подаваться в горелку.
• Шнек диаметром в 100 мм, металлический наружный кожух и электродвигатель, который будет подключаться к блоку управления пеллетного котла.

Подача пеллет

В выгружную горловину емкости следует установить входящий патрубок шнека. Затем, на его другую часть фиксируется пластиковая труба, по которой будут поступать гранулы к пеллетной горелке. При поступлении сигнала запускается электродвигатель и работает до того времени, пока камера сгорания отопительного устройства не наполнится необходимым количеством тепла.

В результате комплекс отдельных элементов, готовых и сделанных своими руками в совокупности представляет собой эффективный пеллетный котел.