Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи и инструкция по сборке

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения

Продолжительную работу устройства с теплообменником на одной партии дров обеспечивает специальная конструкция:

• увеличенная емкость топливной камеры – вмещает в 2 раза больший объем закладки;
• нестандартное направление разжигания – дрова прогорают вертикально вниз.

Огонь охватывает верхний слой топлива. За счет дозированной подачи воздушного потока образуется ровное, несильное пламя. Нижний объем закладки постепенно нагреваются по мере прогорания дров.

Классический

В стандартных чертежах устанавливают тепловой генератор в форме цилиндра. Прямоугольный корпус для классических котлов длительного горения не подходит.

Оборудование работает следующим образом:

• топочную камеру наполняют дровами и разжигают сверху;
• в процессе прогорания топлива посредством телескопической трубы на него опускается груз с отверстием для циркуляции воздуха;
• кислород через дымоход поступает в топку под воздействием естественной тяги или вентилятора;
• теплообменника в классической схеме нет, вода для отопления нагревается напрямую.

Помимо дров для растопки используют торф или кокс.

Фото 1. Классический твердотопливный котел длительного горения с дровами в топочной камере и отсутствием теплообменника.

Пиролизный

В газогенераторных приборах дрова тлеют медленнее. Происходит выделение горючего дыма, который поступает в отдельную зону и вырабатывает дополнительную тепловую энергию. Конструкция включает:

• Загрузочную камеру. В ней происходит процесс пиролизного сжигания топлива.
• Отсек дожига. Здесь сгорает газ.
• Теплообменник. Выполняют в виде «рубашки». Внутри теплообменника нагревается вода для последующего выхода в сеть.
• Устройство подачи воздуха. Обеспечивает поступление первичного (в топку) и вторичного (в камеру дожига) потока.
• Дроссельная заслонка. Для регулировки скорости и объема кислорода на этапе первого розжига топлива.
• Приспособления для управления температурой и мощностью оборудования.

Две камеры разделяет огнестойкое перекрытие с форсункой и отверстиями. От вторичного воздушного потока зависит скорость нагрева воды внутри теплообменника.

Фото 2. Пиролизный котел, оснащенный загрузочной камерой, теплообменником, камеры разделены огнестойким перекрытием.

Шахтный

Устройства, работающие по принципу обычного сжигания топлива, проще пиролизных. Конструкция включает:

• Топку. Эта зона занимает от 50% объема оборудования и чаще имеет прямоугольную форму. Ее высота незначительно меньше длины целой конструкции.
• Люк для загрузки топлива. Его устанавливают сверху или сбоку относительно топки.
• Зольник. Камера, куда естественным путем попадает зола с остатками углей. Ее оборудуют под топкой.
• Колосник. Выполняет функцию разделительной решетки между внутренними секциями котла.
• Дверца. Размеры подбирают с учетом возможности одновременного доступа и к зольной, и к нижней части топочной камеры. Чтобы регулировать объем воздуха, на дверцу устанавливают шибер.
• Секция с теплообменником. В проектах шахтных котлов используют конструкции водяного или жаротрубного типов. В камере теплообменника выполняют отверстие для поступления угарных газов.
• Дымоходная труба из металла или кирпича с заслонкой.

После загрузки и розжига топливо выделяет горючие газы. Через отверстие они поступают в камеру с теплообменником, нагревая последний. Дым отдает энергию и выходит наружу через трубу, а горячая вода поступает в отопительную сеть.

Фото 3. Котел длительного горения шахтного типа с теплообменником, в котором топливо выделяет горючие газы после розжига.

Особенность конструкции

Любой котел длительного горения оснащен камерой внушительного размера, куда закладывается топливо. Чем большей камерой оснащен котле, тем большее количество времени будут прогорать дрова.

Сегодня можно встретить две технологии, реализуемые в ТТ котлах длительного горения, которые успешно конкурируют между собой. Это принцип Булерьян и метод Стропува.

Из-за высокой цены Стропува и сложности конструкции, этот метод не так популярен в России. А вот по методу Булерьян народные умельцы с большой самоотдачей конструируют агрегаты для отопления дач и загородных домов.

Схема ТТ котла

Котел по методу Булерьян выглядит следующим образом: металлический корпус, внутри которого находятся две камеры. В нижней камере происходит сжигание топлива, а во второй – сжигание газа, поступающего по трубку из первой камеры.

Дверца для загрузки топлива находится в верхней части корпуса котла, так как вся нижняя часть отведена под большую закладку ресурсов.

В верхней части котла располагается дымовой патрубок, который соединяется с дымоходом. В нижнюю часть встраивается зольная камера, через которую происходит очистка котла.

Следует упомянуть еще про один нюанс. В стандартных печах зольник выполняет роль поддувала, через которое задувается воздух, необходимый для горения. Здесь же зольная камера абсолютно герметична, так как воздух поступает через верхнюю воздушную камеру, играющую роль рекуператора.

Поставку кислорода в котел регулирует заслонка, расположенная вверху воздушной камеры. По мере сгорания дров, топливо постепенно оседает и распределитель опускается. Это обеспечивает беспрерывную подачу кислорода.

При новой загрузке топлива, достаточно просто потянуть вверх, возвратив распределитесь в его исходное положение. По положению этого рычага можно легко определить, сколько еще топлива осталось в котле и когда осуществлять следующую загрузку.

Отдельно следует сказать об экологичность этого варианта отопления. Из-за полного сжигания топлива и газов, в атмосферу практически не выбрасывается углекислый газ.

Основные элементы ТТ котла длительного горения

Основные элементы ТТ котла:

1. Топочная камера. Это является главным элементом любого котла и печи, где происходит непосредственное сжигание топлива.
2. Камера сгорания газов. Сюда поступают горячие газы от тлеющих дров.
3. Зольник – здесь собирается пепел. Этот узел необходимо систематически чистить, чтобы поддерживать котле в технически исправном состоянии.
4. Дымоотвод – узел, через который выводятся продукты сгорания наружу.

устройство котла

Все эти узлы заключены в стальной корпус, который изготавливается из листового металла толщиной в 5-6 мм.

Определение с параметрами проекта

Точного определения данному понятию нет. Соответствующее оборудование появилось, как ответ на требования потребителей повысить уровень комфорта в процессе эксплуатации, увеличить выработку тепла в расчете на единицу использованных энергетических ресурсов.

Основным недостатком классических котлов является необходимость регулярного добавления топлива в топку. Сложности создают также следующие факторы:

• высокая интенсивность горения;
• сложность оперативной регулировки и контроля этого процесса;
• неполное использование тепла, которое удаляется вместе с дымом через систему вентиляции.

Для поддержания работы обычного котла лучше иметь рядом достаточный запас дров

Разные конструкции

Для решения отмеченных выше задач используют различные решения. Чтобы не закладывать часто новые порции топлива увеличивают размеры топки. Сделать процесс горения равномерным помогает размещение сверху прижимного устройства, дозированная подача воздуха.

Схема типичного котла этого класса

Создать чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками будет проще после подробного изучения стандартной конструкции:

• В начальном положении прижимное устройство (10) находится в верхнем положении.
• Через дверцу (6) в топку загружают крупную партию дров.
• После поджигания происходит регулируемый механическим приводом (16) процесс горения.
• Свежий воздух подается нагнетателем через телескопическую полую внутри штангу. Он распределяется равномерно через прижимной диск (10).
• Подача кислорода сверху обеспечивает постепенное сгорание топлива, слоями.
• Золу после завершения цикла удаляют через нижнюю дверцу (13).
• Для поднятия диска (10) в верхнее положение используют лебедку (2) с электроприводом.

Недостатком данной конструкции является невозможность произвольной закладки дров в топку. Существенное преимущество – повышенная до 24 часов и более длительность одного рабочего цикла.

В следующей конструкции топливо можно подкладывать по мере необходимости. Здесь использована технология пиролиза. Она характерна дозированной подачей кислорода и низкой интенсивностью горения. Тлеющие дрова выделяют горючий газ. Он сгорает в дополнительной камере.

Пиролизный котел

Эта установка полноценно использует топливо. В продуктах сгорания содержится минимальное количество сажи. Сложной является оптимальная регулировка рабочих процессов.

Газовые и дизельные агрегаты лишены упомянутых недостатков по причине простоты дозирования соответствующих видов топлива. Подобный результат можно получить, если использовать специальным образом спрессованные гранулы из отходов деревообработки, шелухи семечек, иного горючего сырья.

Пеллетный котел

В данном варианте гранулы (пеллеты) засыпают в бункер, откуда они подаются шнековым механизмом в топку. Понятно, что такая конструкция позволяет при необходимости быстро увеличивать и уменьшать подачу топлива. Гибкое изменение производительности котла пригодится для оптимизации работы при изменении внешней температуры, подключении дополнительных потребителей. С гранулами не слишком сложно работать при транспортировке, хранении.

Теплообменник для подогрева воды

Повышают эффективность котлов с помощью сложных структур выходных узлов. В таких конструкциях повышается температура теплоносителя. Аналогичные функции выполняют полые стенки корпуса.

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

Прежде чем искать соответствующую документацию, необходимо точнее определиться с конструкцией. Предпочтительной является первая схема твердотопливного котла длительного горения, своими руками ее будет создать проще.

Принципиальная схема котла

Для отопления сравнительно небольшого частного дома с общей площадью 150-250 м. кв. достаточно будет следующих размеров:

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками

При высоте чуть более 1,5 метра и ширине около 40 см не сложно будет найти подходящее место для установки. Но надо учитывать необходимость создания технологических проходов для обслуживания. Понадобится свободное пространство сверху для монтажа лебедки и другого оборудования.

Конструкторскую документацию можно создать без соблюдения стандартов

Для реализации частных проектов не обязательно соблюдению ГОСТов. Но чем подробнее получился чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, тем проще будет исключить ошибки на ранних стадиях.

При удалении большого количества ржавчины перед окраской может понадобиться респиратор

Самостоятельное изготовление

Сконструировать своими руками котел отопления достаточно сложно. Малейшая неточность, и он будет работать неправильно, что может привести к трагедии. Поэтому необходимо тщательно изучить технологию их изготовления и очень качественно выполнять все мероприятия.

Отопительные приборы шахтного вида

Самостоятельно создать можно шахтный или пиролизный котел. Первый функционирует не только на дровах, но и на угле, торфе или опилках. В его камеру сразу можно загрузить до 50 кг дров.

При полной загрузке камеры топливом и высокой мощности такой прибор непрерывно проработает до 5 часов, при самой малой мощности (15-20 кВт) – до суток. Его КПД – 75%. Мощность таких моделей можно регулировать с помощью автоматики.

Пиролизная модель

Желтый или бесцветный дровяной газ, выделяющийся под воздействием высокой температуры, является источником тепла в пиролизном котле. Для такого отопительного прибора можно использовать только полностью высушенные дрова, иначе он не запустится. Работать пиролизная конструкция может и на пеллетах. Автоматическая подача их в топку (с помощью специальных шнеков) станет дополнительным достоинством котла. Продолжительность работы модели подобного типа при полной загрузке – 12 часов.

Минусы – высокая стоимость (снизить ее можно, если изготовить его самостоятельно), энергозависимость (вентилятор работает с помощью электричества), большие размеры.
Для изготовления такого прибора нужны:

• труба и лист из стали толщиной 4 мм;
• профтрубы, прутья металлические сечением 2 см;
• электродоты;
• вентилятор;
• кирпичи огнеупорные;
• автоматический регулятор температур;
• крепежи.

Предварительно составляют схему будущего котла со всеми расчетами. За основу берут наиболее удачную в этом плане конструкцию самодельного котла, разработанную инженером Беляевым. В нее вносят корректировки соответственно пожеланием владельца дома. Например, сделать отопление более эффективным можно за счет увеличения объема рубашки теплообменника.

Самодельные пиролизные приборы нужно устанавливать на специально оборудованные для них площадки из шамотного кирпича. После этого их подсоединяют к водяному контуру.

При первом, тестовом включении выясняют, не было ли допущено ошибок в конструкции котла. Если все было сделано правильно, то прибор сможет быстро переключиться в режим газогенератора. В помещении уже в течение получаса станет гораздо теплее.

Инструменты и материалы

Дровяной отопительный прибор – наиболее безопасная конструкция. Автономность его работы, простота эксплуатации, минимальная вероятность взрыва, возможность самостоятельного изготовления – вот основные его достоинства. Его минус – регулярность внесения топлива.

Самодельные дровяные модели котлов можно изготовить из следующих материалов и деталей:

• бочка из металла (объем – 200 л);
• стальной лист толщиной 3-5 мм (для создания топки);
• металлическая труба диаметром 20 мм и толщиной стенки от 3 мм;
• труба Г-образной формы (диаметр – 20 мм);
• колосник;
• дверцы для поддувала и топки.

Самодельные модели дровяных котлов изготавливаются при помощи газосварочного оборудования и болгарки.

Последовательность работ

Перед началом работ необходимо тщательно продумать схему прибора, приобрести все необходимые материалы и инструменты.

Вырезать 3 круга (диаметр каждого 57 см): это дно, верхняя крышка и перегородка между поддувалом и топкой. В двух из них сделать отверстие диаметром 20 мм.

Из листа стали вырезать полосу шириной 400 мм, длиной 3600 мм, вырезать в нем отверстия для дверцы топки, ниже него – для поддувала. Соединить лист сваркой в круг.

Приварить сверху круг с отверстием, снизу – без него. Между ними установить перегородку с колосником.

Сварить трубу и бочку между собой по принципу «один внутри другого». Снизу установить топку с поддувалом. Соединить все элементы с помощью сварки.

В верхней части бочки закрепить Г-образный отрезок трубы: он соединит емкость для нагрева и дымоход. Вода, нагреваясь в бочке, образует пар, который будет свободно выходить в дымоход, тем самым не давая расти давлению в котле.

Вверху и внизу установить патрубки для входа холодной воды и выхода горячей.

Навесить дверцы на топку и поддувало.

Установить конструкцию на фундамент из огнеупорного кирпича.

Такой прибор обогревает с помощью дров, пеллет или торфа, плотно уложенных внутри топки.

Даже простейшая модель дровяного котла требует осторожности и внимания при самостоятельном изготовлении

Режимы работы пиролизного котла

Розжиг

На этом этапе нужно, чтобы шибер находился в открытом состоянии. Продукты горения движутся непосредственно в дымоход

Рабочий режим

Устройство работает при закрытой заслонке, обеспечивая, таким образом, протекание процесс пиролиза. Создание тяги в газоходе достигается принудительным образом или естественным путем.

Догрузка топлива

В этот момент шибер закрыт, но тяга в газоходе еще присутствует на протяжении некоторого времени. Процесс пиролиза не заканчивается. Догрузка топлива должна осуществляться как можно быстро, так как в противном случае оно может просто сгореть.

Принцип работы

Преимущества и виды котлов длительного горения

У твердотопливных котлов долгого горения есть несколько основных преимуществ:

1. Достаточно высокоэффективное сжигание используемого топлива, а КПД составляет примерно 90%;
2. Топка для закладки топлива имеет большие размеры;
3. В окружающую среду выбрасывается небольшое количество углекислого газа;
4. В преимущественном количестве моделей устроена электронная автоматика;
5. Есть вентилятор подачи воздуха;
6. Топливо потребляется в экономичном количестве.

Данные котлы представляют собой альтернативу отоплению при помощи газа. Отопительный котел длительного горения или ТТ котел считается практичным и отличается простотой в использовании.

Кроме того, для него характерен сравнительно длительный срок эксплуатации. К тому же это лучшие модели по таким показателям, как экологичность с экономичностью и количество потребляемого топлива.

На сегодняшний день на рынке производители представляют три разновидности:

• классический;
• пиролизный;
• шахтный.

Пиролизный

Твердотопливные пиролизные котлы сверхдлительного горения работают по принципу сжигания древесного газа, что выделяется при тлении дров. Их отличительной характеристикой является пламя, напоминающее пламя либо паяльной лампы, либо газовой горелки. В процессе горения температура внутри нижней камеры составляет около 12000 С.

Благодаря тому, что сгорание происходит в направлении сверху вниз, а главный теплообменник устроен в нижней части, осуществляется наиболее эффективная теплопередача, а также нагрев самого теплоносителя.

Основное преимущество заключается в том, что на одной загрузке аппарат работает до полного выгорания топлива. Прибор функционирует по принципу пиролизного сжигания, при котором недостаточное количество кислорода и высокая температура приводит к разложению дерева на летучее вещество, вызывающее горение.

К преимуществам пиролизного типа относятся:

1. Высокий КПД, составляющий около 85%
2. Загрузочный люк больших размеров, что дает возможность легко чистить камеру сгорания
3. Для изготовления теплообменника используется толстый лист высококачественной стали
4. Мощный вентилятор
5. Электронной системой управляют благодаря циркуляционному насосу
6. Могут применяться для отопления промышленных помещений

Классический отопительный

Модели классических твердотопливных котлов имеют топку с увеличенным объемом, поэтому продолжительность сгорания так же увеличена. Они работают на:

• длиннопламенном или буром угле;
• брикетах из древесины;
• дровах.

Такие котлы отличаются относительно малым КПД и достаточно коротким периодом работы на одной закладке топлива. Преимуществом аппаратов данного вида можно назвать достаточно низкую цену — от 30000 рублей.

Советуем приобретать котел классической компоновки в качестве резервного, при использовании газового котла отопления.

Шахтный

Котлы длительного горения шахтного типа предназначаются для сжигания разнообразных сыпучих материалов. Вентилятор, подающий поток воздуха в топку, управляется с помощью микропроцессора, который автоматизирует и оптимизирует процесс сжигания. Они отличаются огромными размерами и весьма сложной конструкцией.

Есть несколько преимуществ:

• Имеет уникальную конструкцию;
• Есть загрузочная дверца с достаточно большим сечением и огромный бункер;
• В качестве основного топлива может использоваться любой материал;
• Температура выбросов не превышает норму.

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы конструкций

Перед тем, как начать изготовление котла, необходимо определиться с его конструкцией. Ее выбор зависит от назначения агрегата. Если он предназначен для отопления небольшого хозяйственного помещения, гаража или дачного домика, то делать в нем водяной контур не обязательно. Обогрев такого помещения будет происходить непосредственно от поверхности котла, путем конвекции воздушных масс в помещении, как от печи. Для большей эффективности можно устроить принудительное обдувание агрегата воздухом при помощи вентилятора. При наличии системы жидкостного отопления в помещении, необходимо предусмотреть устройство в котле контура в виде змеевика из трубы или другой аналогичной конструкции.

Котел твердотопливный: фото, особенности, устройство, схема обвязки: (прочитать подробнее)
Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления.

Выбор варианта зависит и от типа твердого топлива, которое нужно будет использовать. Для отопления обычными дровами требуется увеличенный объем топки, а для применения мелких топливных гранул можно устроить специальную емкость, из которой гранулированное топливо подается в котел автоматически. Для изготовления котла твердотопливного длительного горения своими руками, чертеж можно взять и универсальный. Он подойдет для любого вида используемого твердого топлива.Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления

 
Чертеж твердотопливного котла длительного горения мощностью 25/30/40 кВт.

Расскажем пошагово, каким образом и из каких деталей можно сделать котел отопления на твердом топливе длительного горения по предложенной схеме:

• подготовим место, где будет установлен будущий агрегат. Основание, на котором он будет стоять, должно быть ровным, прочным, жестким и огнеупорным. Лучше всего для этого подойдет бетонный фундамент или толстая чугунная либо стальная плита. Стены нужно обить тоже огнеупорным материалом, если они деревянные;
• собираем весь необходимый материал и инструменты: из которых нам понадобиться аппарат для электродуговой сварки, болгарка и рулетка. Из материалов: листовая 4-мм сталь; 300 – мм стальная труба со стенками 3 мм, а также другие трубы 60 и 100 мм диаметром;

Строение и принцип работы твердотопливного котла.

• для того, чтобы изготовить котел на твердом топливе длительного горения, нужно из большой 300 – мм трубы вырезать кусок длиной 1 м. Можно и немного меньше, если в этом есть необходимость;
• из стального листа вырезаем дно по диаметру трубы и привариваем его, снабдив ножками из швеллера длиной до 10 см;
• распределитель воздуха выполняем в виде круга из листа стали с диаметром на 20 мм меньшим, чем труба. В нижнюю часть круга приваривается крыльчатка из уголка с размером полки 50 мм. Для этого можно использовать и швеллер аналогичного размера;
• сверху в середину распределителя привариваем 60 – мм трубу, которая должна быть выше котла. В середине диска распределителя прорезаем отверстие по трубе, так, чтобы был сквозной туннель. Он нужен для подачи воздуха. В верхней части трубы врезается заслонка, которая позволит осуществлять регулировку подачи воздуха;

   
Схематическое изображение устройства котла, работающего на твердом топливе.

• в самой нижней части котла изготавливаем небольшую дверку, снабженную задвижкой и петлями, ведущую в зольник для удобства удаления золы. Сверху в котле прорезаем отверстие для дымохода и привариваем в это место 100 – мм трубу. Вначале она идет под небольшим углом вбок и вверх на 40 см, а потом строго вертикально вверх. Проход дымохода через перекрытие помещения должен быть защищен по правилам противопожарной безопасности;
• заканчиваем сооружение котла отопления на твердом топливе длительного горения изготовлением верхней крышки. В ее центре должно быть отверстие для трубы распределителя потока воздуха. Прилегание к стенкам котла должно быть очень плотным, исключающим попадание воздуха.

Чертеж с размерами для создания твердотопливного котла своими руками.
На заметку! Чтобы разжечь, изготовленный своими руками, котел твердотопливный длительного горения, чертеж которого был представлен выше, необходимо: снять крышку и поднять регулятор, заполнить котел топливом доверху и облить его горючей жидкостью, все поставить на место и бросить горящую лучину в трубу регулятора. Когда топливо разгорится, снизить поток воздуха до минимума, чтобы оно начало только тлеть. После этого произойдет возгорание пиролизного газа и котел запустится.

Котел длительного горения — вид в разрезе.

Назначение, компоновка и принцип работы

В ней процесс сгорания регулируется с помощью подачи кислорода.

Несложный, но гениальный, принцип работы основывается на термическом расщеплении топливных элементов с длительным выделением тепловой энергии.

Интересная информация: своему рождению ТКДГ обязан талантливому инженеру Эдмунтасу Штропайтису, который в 2000 году запатентовал совершенно новый принцип горения в котлах на твёрдом топливе – сверху вниз с регуляцией подачи кислорода.

Наиважнейшим преимуществом в принципе его работы является то, что одной закладки топлива достаточно на большой период времени горения от 10 часов и более.

Полезные дополнения

Собираемые в домашних условиях самодельный котел длительного горения нужно снабдить приборами контроля – манометром и термометром. Если же вы решили установить на свой агрегат комплект автоматики и вентилятор – нагнетатель, то нужно будет выполнить для него посадочное место. Вентилятор ставится в верхней крышке корпуса, электронный блок управления лучше сделать выносным, закрепив его на ближайшей стене внутри помещения топочной. Датчики температуры и давления врезаются в корпус водяной рубашки. Обычные показывающие приборы в этом случае не следует игнорировать, ведь они смогут работать при отключенной электроэнергии. Поэтому их тоже лучше поставить, поскольку далеко не каждый электронный дисплей отображает давление теплоносителя.

После сборки котлы отопления на дровах надо обязательно проверять на проницаемость сварных швов. С помощью компрессора это сделать просто: заполнить водой рубашку аппарата и создать в ней избыточное давление 3 Бар. Перед испытанием швы обязательно нужно очистить от шлаков. Раковины и непроваренные места дадут о себе знать течью. Когда компрессора в хозяйстве нет, отопительную установку потребуется разжигать и протапливать на улице до создания критического давления в рубашке 3 Бар. Контроль за давлением и температурой воды можно осуществлять по термометру и манометру.

Обшивку водяной рубашки и внутреннюю часть всех дверец самодельного агрегата рекомендуется покрыть теплоизоляционным материалом. В качестве последнего применяются асбестовые листы и базальтовая вата, которые не боятся высоких температур. Для наружной облицовки изоляции можно применить тонкий металл 0.3—0.5 мм с полимерным покрытием желаемого цвета.