Шахтный котел длительного горения своими руками

1 Котлы длительного горения – устройство и принцип функционирования

В обычных дровяных печах топливо сжигается снизу вверх. Это основной принцип работы таких устройств. Нижний слой дров загорается первым. Горячие потоки идут наверх, что приводит к вовлечению в процесс следующих пластов. При таких условиях материалы очень быстро прогорают. Каждые несколько часов их необходимо подкладывать в печку. Если этого не делать, горение прекратится, и температура в помещении начнет снижаться.

КДГ функционирует иначе. В нем дрова не горят, а тлеют. Причем это происходит сверху вниз, что обеспечивает длительную работу агрегата на одной закладке. Конструкция таких установок приведена ниже.

Камера сгорания (КС) в КДГ выполняется в форме цилиндра. Ее загрузка топливом осуществляется через специальную дверку. Она смонтирована в верху корпуса. Эта же дверца используется для розжига дров. Чем больше высота и сечение КС, тем дольше по времени агрегат станет работать на одной закладке.

Воздух в топку попадает по трубе, установленной вертикально. К концу последней крепят круглый плоский груз. Он имеет размеры на 5 мм меньше сечения топочного отсека. Это дает ему возможность передвигаться внутри камеры сгорания вниз-вверх. Его изготавливают из металла толщиной 1,2–1,5 см. К нему привариваются стальные дугообразные полоски.

На втором конце трубы монтируется заслонка. Она позволяет в любое время вручную регулировать объем, подаваемого в агрегат кислорода. Важный момент! Воздуховод делают выше камеры сгорания на 15–20 см.

Твердотопливный котел продолжительного горения имеет колосники. Но они нужны исключительно для поддержки загружаемых дров. Воздух через них в КДГ не поступает.

Виды устройства, которые можно создать самому

Котёл следует начинать строить с задумки. Первым этапом должен стать выбор вида создаваемого изделия. В ряде случаев можно подобрать вид по имеющимся деталям, по особенностям конфигурации оборудования, а также по личным потребностям создателя. Только после рассмотрения собственных возможностей, следует подбирать чертежи. В конечном результате следует выбрать котёл длительного горения по параметру направления сгорания топлива:

• Нижнее. Топливо поджигается снизу (таким способом работает большинство котлов).
• Верхнее. Топливо загорается вверху и постепенно сгорает к нижнему уровню.

Котлы с нижним направлением горения можно разделить на два вида:

• Традиционный. Подаваемые твердотопливные элементы возгораются и сжигаются в одном отделении. Выход дыма осуществляется с помощью стандартной трубы для вывода дыма.
• Шахтные. Здесь имеется две камеры. Одна служит для подачи топлива, а другая является теплообменником.

Также рассматривается несколько вариантов по способу сжигания. Котёл может иметь стандартную схему поглощения топлива. Здесь процесс осуществляется таким же способом, как и при стандартных обстоятельствах. Ярким примером является печь в частном доме. Котёл с пиролизным сжиганием имеет особую схему, которая подразумевает выделение древесного газа с последующим его воспламенением.

Немаловажным отличием является и теплообменник. Этот элемент изготавливается по особой технологии. Существует несколько способов решения вопроса с его созданием. Помимо особенностей теплообменника котёл для процесса горения может использовать уголь и дрова, или только один из представленных вариантов топлива. В этом случае следует заранее рассчитать резонность использования определённого топлива. От этого выбора будет зависеть конструкция самого изделия.

Из чего состоит котел и как это работает?

Топливо в таких котлах горит намного дольше, чем в обычных агрегатах. Это обусловлено их принципом работы, который предусматривает сжигание дров в топке по направлению сверху вниз. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму и полностью загружается древесиной через дверцу в верхней части корпуса. Розжиг производится через эту же дверцу, конструкция твердотопливных котлов длительного горения такова, что воздух в зону горения подается тоже сверху по вертикальной трубе. К концу этой трубы прикреплен плоский груз круглой формы из толстого металла (10—15 мм), снизу к нему приварены дугообразные распределители воздуха из полосового металла. Подобную конструкцию также можно применить для изготовления котла на опилках.

Груз для самодельного котла

Размер груза на 5 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра топки, что позволяет перемещаться конструкции вверх-вниз. Другой конец трубы проходит сквозь верхнюю стенку котла, на нем устанавливается заслонка, с помощью которой количество воздуха можно регулировать вручную. Длина трубы на 15—20 см больше высоты камеры сгорания. Последняя может быть произвольной, самодельные агрегаты длительного горения работают тем дольше, чем больше диаметр и высота топки. При этом увеличивается объем водяной рубашки агрегата и его тепловая мощность.

Конструкция котла длительного горения

После розжига труба с грузом опускается, придавливая массив дров. Воздух поступает непосредственно в зону горения, конструкция котла длительного горения предусматривает работу на естественной тяге, создаваемой дымоходом необходимого диаметра и высоты. Выделяющееся тепло нагревает воду в рубашке установки, она начинает поступать в систему отопления через верхний патрубок. Здесь работает принцип конвекции, применение циркуляционного насоса необязательно. Водяная рубашка в самодельном аппарате располагается не только вокруг боковых стенок топки, но и в ее верхней крышке.

Колосниковая решетка самодельного котла длительного горения на дровах не выполняет своей привычной функции, воздух в рабочую зону через нее не проходит. Решетка лишь служит опорой массиву топлива, а сквозь ее ячейки зола и пепел попадают в нижний отдел, из которого они свободно вынимаются железным совком. По мере прогорания топлива в камере груз опускается и по верхнему концу трубы можно определять, сколько дров еще осталось. После окончания процесса дверца зольного отдела открывается, из него вычищаются продукты горения, груз вместе с трубой поднимается и фиксируется в таком положении. Можно делать следующую загрузку.

Самодельный котел на дровах длительного горения

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.

7 Простые варианты КДГ – конструкции с минимальными затратами

Если дровяной котел планируется установить на даче, в которой никто постоянно не живет, либо в хозпостройке, его рекомендуется делать из подручных материалов. Для этого многие используют кусок железной толстостенной трубы сечением 30 и длиной 85–90 см. Она играет роль корпуса.

В верхней части такого котла монтируется дымоход для удаления угарного газа. Его диаметр – 10–12 см. Он присоединяется к корпусу сваркой. Снизу делается дверка, ставятся колосники.

В корпусе монтируется (под уклоном) трубопровод малого диаметра. Он подключается к отопительной системе, по которой станет перемещаться горячая вода. Последняя используется и непосредственно для обогрева помещения, и для бытовых нужд.

КДГ изготавливают из старой бочки (схема с пояснениями ниже). Ее верхний обод следует обрезать, произвести его качественное выравнивание. Внутрь этой емкости помещают предварительно разрезанный резервуар с меньшими размерами.

Крышку делают из огнеупорного и прочного металла. К корпусу она должна прилегать полностью герметично. Для выхода угарных газов в бочке проделывается отверстие сечением 15 см. Дополнительно прорезается второй проем диаметром 10 см. По нему к топливу поступает воздух.

При желании такую отопительную конструкцию несложно модернизировать, оснастив ее грузом и вентилятором. Тогда на одной загрузке дров она сможет работать до 48–60 часов.

Установка котла и ввод в эксплуатацию

Для обеспечения достаточной степени циркуляции воздуха самодельный отопительный котел на дровах нужно устанавливать на 20 –30 сантиметров выше уровня пола на огнеупорном фундаменте, приварив к основанию агрегата стальные ножки.

Подключение устройства к системе теплоснабжения осуществляется в два этапа:

1. Трубы подачи и обратки подсоединяются к корпусу при помощи патрубков.
2. Труба дымоотведения врезается в водяной бак.

Прежде, чем подключить стандартный или мини котел на дровах, вокруг него возводят кирпичный экран, повышающий эффективность обогрева и обеспечивающий защиту от прикосновения к раскаленной металлической поверхности на расстоянии минимум 30 сантиметров.

Последовательность введения агрегата в работу:

1. С котла снимается крышка и теплорассеивающий диск.
2. На воздуховоде открывается воздушная заслонка.
3. В топочное отделение не выше уровня дымохода укладываются дрова, поверх которых надо насыпать мелкие щепки.
4. Перед растопкой дрова поливаются небольшим количеством жидкости, предназначенной для розжига.
5. Котел накрывается диском и закрывается крышкой.

Когда дрова разгорятся, заслонка прикрывается.

Преимущества и недостатки самодельных котлов

Все большую популярность приобретают дровяные котлы длительного горения, изготовленные своими руками, причиной тому являются очевидные достоинства таких агрегатов:

• Продолжительность работы от одного заполнения топки дровами в 2 раза больше, чем у традиционных котлов, а от 1 загрузки угля – в 3 раза.
• Простота конструкции позволяет изготовить котельную установку самостоятельно, что выйдет намного дешевле заводского аналога.
• Возможность усовершенствования конструкции. Например, «законодатель мод» в этом направлении, бренд STROPUVA указывает в технических характеристиках рабочее давление в 1.6 Бар. Это невысокий показатель, усилив конструкцию, можно изготовить своими руками котел на твердом топливе рабочим давлением до 3 Бар.
• Нетребовательность к виду топлива. В камеру сгорания можно класть дрова, уголь, опилки и прочие горючие отходы. Главное, обеспечить к нему доступ воздуха. К влажности древесины также нет особых требований.

Мастера–умельцы несколько упростили конструкцию, чтобы самодельные котлы длительного горения на угле или дровах можно было изготавливать в домашних условиях. Изменение касается способа подачи воздуха в топку. Складывающаяся телескопическая конструкция довольно сложна в изготовлении и требует дополнительных затрат.

Вместо нее ставят стальную трубу, длина которой на 300—500 мм больше высоты топки, приваривая в конце «блин» и рассеиватели воздуха. Другой конец просто торчит из крышки котла, на нем делают воздушную заслонку для регулировки подачи воздуха, поворачиваемую вручную. Вентилятор для нагнетания не используется, горение происходит за счет естественной тяги. Изменения в конструкции можно проследить, изучив чертежи котлов на твердом топливе, сделанных своими руками.

Недостатки самодельных котлов длительного горения во многом повторяют недоработки в конструкции заводских агрегатов. Но есть пути для их исправления:

Трудности в изготовлении цилиндрического корпуса. Без вальцовочного станка или хотя бы трубогиба очень сложно сделать круглый корпус из листового металла. Как вариант, мастера применяют для топки баллоны из-под пропана или трубы соответствующего диаметра. Это прибавит веса конструкции, поскольку стандартные трубы больших диаметров имеют толщину стенки от 5 мм. Для изготовления водяной рубашки лучше применить тонкостенные трубы.

Заводские  котлы длительного горения затруднительно разжечь, загрузив камеру сгорания на четверть. Не всегда требуется длительная работа агрегата, иногда нужно немного протопить дом. Корпус котла круглый и высокий, через дверцу для загрузки очень непросто наполнить топку на четверть и разжечь. В самодельных агрегатах можно предусмотреть дополнительную дверцу посередине, не забывая о ее качественной герметизации.

В силу особенностей конструкции дровяные или угольные котлы длительного горения не рекомендуется загружать топливом «на ходу», надо дождаться полного сгорания предыдущей порции. Если во время работы поднять груз и открыть дверцу для закладки дров, то из нее повалит дым прямо в помещение. Вам придется закидывать дрова по-быстрому и кое-как, это неприемлемо. Недостаток лечится установкой теплоаккумулятора, который специалисты рекомендуют включать в обвязку любого твердотопливного котла.

В верхнем положении труба подачи воздуха самодельного котла будет торчать на высоту, равную высоте топки. Это следует предусмотреть, выбирая место для размещения водогрейной установки.

Изготовление котла длительного горения

Котел

Сделать такую конструкцию в домашних условиях несложно, но для этого потребуются навыки работы со сварочным аппаратом и четкая инструкция.

Этап 1. Подготовка всего необходимого

Для изготовления котла потребуются:

• металлическая труба ø30 см и больше с толщиной стенок в 4-5 мм;
• сварочный аппарат;
• листовая сталь толщиной 5 мм (для распределителя);
• болгарка;
• труба ø6 см для подачи кислорода;
• труба ø10 см для вывода дымных газов из конструкции.

После подготовки оборудования и расходных материалов можно приступать к работе.

Этап 2. Сборка конструкции

Последовательность действий при сборке следующая.

Шаг 1. Труба, которая послужит корпусом конструкции, обрезается в соответствии с выбранной длиной (от 0,8 до 1 м). Если длина будет большей, это затруднит загрузку топлива при эксплуатации. Приваривается дно из листовой стали и (если требуется) ножки, выполненные из швеллера.

Труба

Шаг 2. Формируется воздушный распределитель. Для этого из листа стали вырезается круг, диаметр которого меньше диаметра конструкции на 2 см. В центре круга проделывается отверстие ø2 см.

К распределителю приваривается крыльчатка с закрепленными на ней 5-сантиметровыми лопастями, изготовленными из той же стали. Сверху приваривается труба ø6 см таким образом, чтобы посередине встало проделанное ранее отверстие.

Корпус котла и воздушный распределительВоздушный распределительВоздушный распределительДвойные стенки котлаДвойные стенки котлаКотел

Сверху труба оборудуется заслонкой для регулировки подачи кислорода.

Шаг 3. Возле дна котла оборудуется дверка для удаления продуктов горения. Болгаркой из стального листа вырезается прямоугольник, фиксируются петли с запорной ручкой. Прямоугольник и послужит дверкой.

ЗольникЗагрузочный лючок для топлива

Шаг 4. Сверху на котел крепится дымоходная труба ø10 см. Первые 40-45 см труба должна идти строго горизонтально, после чего пропускается через обменник тепла (последний выполняется в виде металлической емкости с водой).

Труба дымохода

Шаг 5. Вырезается крышка для котла, в ней проделывается отверстие для воздушного распределителя

Важно, чтобы крышка прилегала к корпусу максимально плотно, иначе через щели будет выходить дым

Крышка котлаКрышка котла (еще один вариант)

Все, теплогенератор длительного горения готов к использованию.

Выбор конструкции

Прежде чем приступить к разработке чертежей своими руками, нужно рассмотреть принцип работы и типичные конструкции котлов длительного горения, и выбрать наиболее простую и доступную.

По типу устройства пиролизные котлы разделяются на два типа:

• с верхним горением — шахтные;
• с нижним горением.

Что означают эти характеристики? Все очень просто: тип горения указывает на расположение зоны газогенерации.

В котлах шахтного типа загрузку топлива выполняют через дверку, расположенную в верхней части топки. Горение начинается на поверхности общего объема топлива, а дым, выделяющийся в результате этого, с помощью принудительного наддува проходит через всю толщу дров в нижнюю часть топки, где обогащается воздухом и сгорает. При этом масса дров дополнительно нагревается и более стабильно горит.

В котлах нижнего горения топка расположена снизу, а камера дожига газов — вверху. В них не требуется принудительный наддув, движение воздуха происходит с помощью тяги. Плюс таких котлов — независимость от электрической сети. Минус — меньшая эффективность и объем загрузки, а следовательно и время непрерывной работы.

Видео: самодельный пиролизный котёл и принцип его работы.

Котлы с наиболее простой конструкцией имеют цилиндрическую форму. Топка в них окружена теплообменником, и съем тепла происходит по всей поверхности топочной камеры. Такой котёл можно сделать своими руками из листового железа или двух металлических труб разного диаметра.

Фундамент под чугунную конструкцию

создания фундамента

Фундамент имеет ещё одной свойство – он защищает напольное покрытие и саму конструкцию пола от влияния повышенной температуры. Отличным материалом станет жидкий кирпич или так называемый бут. Эти элементы не воспринимают температуру, а потому не скапливают тепло. Своими руками для создания дополнительного фундамента понадобится всего лишь монолитная плита из этих материалов.

Заменой этой конструкции становится ножки, которые привариваются к днищу котла. Дабы спрятать их от постороннего взора, рекомендуется их заложить кирпичом.

Таким нехитрым способом можно создать котёл своими руками. Единственным требованием к строителям является изучение чертежа и материалов. Внимательное изучение видео позволит получить ответы на важные вопросы, понять суть работы и её специфику, получить итоговый вариант идеального изделия для обогрева помещения на постоянной основе или же во время посещения дачи. Если правильно сделать котёл, то он будет много времени согревать не только тело. Но и душу. Ведь каждый мастер должен гордиться своим творением, каким бы оно ни было.

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.

Котлы длительного горения – закладка дров два раза в сутки!

Эта конструкция понравится тем, кто нечасто бывает дома или не хочет постоянно загружать топливо. Агрегаты длительного горения представляют собой разновидность твердотопливного котла, в котором процесс горения (тления) происходит в верхней части топливного слоя, соответственно, и воздух подается сверху. По всему диаметру корпуса идет встроенный водяной контур, благодаря чему теплоноситель прогревается хорошо независимо от того, на какой глубине происходит горение. За счет горения только верхнего слоя длительность работы котла на одной загрузке дров составляет до 30 часов, а некоторые модели, которые подходят для любого вида топлива, могут работать на угле почти неделю! В большинстве котлов нет никакого энергозависимого оборудования, к тому же стоят они относительно недорого, и их можно сконструировать самостоятельно.

Правда, у таких конструкций есть и минусы, в частности, подкидывать топливо в процессе горения котла невозможно. Влажные дрова для топки не подходят, они должны быть хорошо просушены как минимум до 20 % влажности и распилены на короткие бруски. Если отапливать углем, то только высококачественным, с низким содержанием шлаков. Еще один существенный минус – ограниченные мощности агрегатов. Большинство самых популярных моделей работают в рамках 40 кВт.

Упомянем также и о пеллетных котлах – это разновидность твердотопливных, с той лишь разницей, что вместо дров или угля используются топливные гранулы из отходов деревообрабатывающей промышленности. Большинство агрегатов оборудованы специальным бункером, откуда топливо попадает в топочную в автоматическом режиме.

В заключение

Мы рассмотрели несколько возможных вариантов устройства твердотопливных котлов длительного горения, которые можно изготовить своими руками. Однозначно ответить, какой из представленных их видов будет оптимальным вариантом именно в вашем случае, трудно. Если вы собрались изготовить такой агрегат самостоятельно, то необходимо предварительно учесть несколько факторов: наличие соответствующих навыков ( например, умение качественно выполнять сварочные работы или кладку), наличие и стоимость материала, наличие необходимого оборудования и инструментов, место расположения котла и другие. Кроме того, необходимо рассчитать размеры теплообменника котла с учетом мощности системы отопления дома.

И если нет полной уверенности в своих способностях, то лучше поручить изготовления специалисту.

Видео по теме

Изготовление металлического шахтного котла длительного горения своими руками

https://youtube.com/watch?v=Hroqt-YXgCE