Пеллетная горелка чертежи для изготовления. Пеллетная горелка своими руками: быстрая сборка и автоматизация процесса. Принцип работы пеллетного прибора

Еще не так давно в качестве твердого топлива использовались только дрова и уголь. Сегодня этот ассортимент расширен альтернативными вариантами, в числе которых особое место занимают пеллеты - разновидность твердого топлива, изготовленного из отходов деревообрабатывающего производства. Для этого используются стружка, щепа, древесная пыль, кора, картон и т.д. - отходы обрабатываются растительным полимером (лигнином), прессуются под высоким давлением и разделяются на гранулы. Этот вид топлива является самым дорогим, но при этом самым рациональным и может использоваться в специальных пеллетных котлах. В свою очередь, эта категория оборудования также оценивается высоко, поэтому некоторые мастера реализуют механизм пеллетной горелки на обычных котлах. Мы расскажем и покажем, как выглядит пеллетная горелка своими руками и из чего ее можно изготовить.

Ключевое отличие пеллетной горелки от традиционного горелочного устройства заключается в том, что топливо представлено в виде сыпучих материалов. Это пеллеты, опилки, древесная щепа, некоторые даже используют отходы сельскохозяйственной промышленности. Просто засыпать в котел и поджечь не получится, поскольку малого объема будет недостаточно для розжига, а большой - не разгорится. Необходима порционная подача топлива с одновременным розжигом, за что и отвечает пеллетная горелка. Именно е вполне по силам изготовить самостоятельно.

Конструкция устройства

Все горелочные устройства предназначены для обеспечения равномерного прогрева котла и теплоносителя посредством интенсивного пламени. Не является исключением в этом ряду и пеллетная горелка, поскольку тоже выступает частью отопительной системы. Конструктивно это средняя по размеру камера сгорания в форме трубы, куда искусственно нагоняется воздух и где происходит процесс горения. В свою очередь, за его поступление отвечает шнековый конвейер, забирающий сыпучее топливо и пересыпающий его в горелку. А воздух подается с помощью вентилятора, соответственно, весь механизм является энергозависимым.

Форма камеры сгорания ни на интенсивность горения, ни на КПД котла не влияет, поэтому может быть разнообразной. Чаще всего встречаются камеры круглого сечения, поскольку их гораздо проще изготавливать, хотя прямоугольные камеры также достаточно популярны.

На чертеже пеллетного котла указана прямоугольная камера, тогда как в круглых необходимо делать плоское основание под горящее топливо и крепить его снаружи к фронтальной плоскости.

Как видим, работа устройства начинается с штатного бункера для пеллет и прочих сыпучих материалов, далее топливо поступает по внешнему шнеку в собственно пеллетную горелку, куда нагнетается вентилятором воздух и происходит процесс сгорания.

Особенность конструкции заключается в том, что подающий воздух помимо нагнетания пламени, одновременно очищает горелку от летучего пепла, образующегося при сгорании. Все продукты переносятся в зольник, который рекомендуется чистить еженедельно в зависимости от интенсивности использования.

Механизм работы

Принцип работы заключается в поэтапной подаче сыпучего материала из бункера по шнековой трубе в камеру сгорания, где он поджигается и начинает тлеть при минимальном количестве воздуха. По мере того, как огонь разгорается, стенки камеры нагреваются, что увеличивает скорость и объем подачи воздуха. Уже через несколько минут с начала старта огонь выравнивается и начинает разогревать теплообменник. Учитывая то, что в пеллетных котлах отсутствует источник естественной тяги, эту функцию выполняет горелка при поступлении топлива.

Всю работу пеллетного котла контролирует автоматический блок управления. Именно от него зависит количество подаваемого топлива, объем воздуха в камере, интенсивность горения, давление в системе и температура теплообменника.

На видео представлена схема пеллетной горелки - от подачи топлива до полного сгорания

Выделяют 2 основных способа подачи топлива

• Стандартный - забор сыпучих материалов из бункера в камеру сгорания по шнековому конвейнеру. Как правило, это отдельно стоящий бункер, куда насыпается большое количество топлива, достаточное для постоянной работы котла на протяжении 7-10 ней. Подобный бункер очищается по мере загрязнения, но не реже 1 раза в 2-3 недели.

• Упрощенный - воронкообразный бункер, откуда топливо высыпается в шнек под тяжестью собственного веса. Это и есть пример самодельной пеллетной горелки, где емкости бункера хватает на постоянную работу котла максимум до 3х дней.

Как сделать своими руками

Все материалы можно найти в свободной продаже. Учитывая то, что речь идет об отопительном устройстве с прямым огневым воздействие, необходимо использовать трубу из жаропрочной нержавеющей стали с минимальной толщиной стенки 5-6 мм.

Для закрепления горелки на корпусе котла понадобится обычная нержавеющая сталь толщиной 3-4 мм.

Подающий конвейер можно изготовить из трубы, куда вставить шнек, либо приобрести в магазине отопительного оборудования уже готовый.

Электродвигатель необходим для работы вращательного шнека, лучше если это будет оборудование на низких оборотах.

Вентилятор устанавливаете на специальной пластине (см. схему).

Конструкция пеллетной горелки

Автоматизация процесса

Особенность пеллетного котла заключается в том, что в его конструкции отсутствует устройство, отвечающее за естественную тягу. Нет тяги, значит, нет огня, и если не обеспечить искусственную подачу воздуха, топливо даже не начнет тлеть. За эту функцию отвечает вентилятор. Вторым энергозависмым устройством, обеспечивающим бесперебойную работу котла, является вращающийся шнек. Обеспечить работу этих устройств можно либо с помощью простейшего регулятора (механический процесс), либо установить электронный блок управления.

Основная задача при запуске пеллетного котла - достижение баланса между скоростью подачи воздуха и объемом топлива. Только в этом случае пламя будет стабильно ровным, а теплообменник - нагретым.

В полной мере за работу котла отвечает электронный блок управления. В идеале стоит приобрести новый, к которому получится подключить электродвигатели шнека и вентилятора. Возможно, на существующем котле уже есть электроника, с которой можно будет сделать соединение посредством свободных контактов. Задача этого оборудования заключается в контроле оборотов вентилятора и скорости подачи топлива.

Обязательно на шнеке должен быть установлен датчик заполнения, который контролирует необходимость подачи топлива. При заполнении шнека пеллета датчик подает сигнал и подача топлива прекращается.

Электронный блок управления твердотопливным котлом не предназначен для контроля работы пеллетной горелки и ее розжига, поскольку не предусмотрены соответствующие управляющие контакты. Такой элемент необходимо приобретать отдельно.

Видео - как сделать пеллетную горелку своими руками:

Если вы понимаете, как работает данный вид горелки, и по какому принципу осуществляется работа всего котла, можно попробовать самостоятельно ее собрать. Но, учитывая стоимость материалов и электронных блоков управления, речи об экономии не идет. Мы рекомендуем обратить внимание на заводское оборудование и приобрести съемную пеллетную горелку, что позволит использовать не только сыпучее топливо, но и традиционное сырье - дрова и уголь.

Неповторимый запах натурального дерева, чистое и оформленное помещение в современном стиле – именно так может выглядеть котельная в доме, если правильно подойти к выбору оборудования. Новаторским теплогенерирующим оборудованием, которое позволит создать описанные условия в помещении, является пеллетный котёл или автоматическая пеллетная горелка, работающие на специальных топливных гранулах, которые созданы из отходов агропромышленного или деревообрабатывающего производства.

Если ещё несколько лет назад пеллетные установки использовались только в 20% домов в Европе, то на данный момент цифра возросла до 70%. Использование котлов и горелок, работающих на гранулах, - наиболее выгодный вариант для отопления жилого помещения с экологической и экономической точки зрения. Сегодня мы поговорим о принципах работы оборудования, о его достоинствах и недостатках, а также рассмотрим схему изготовления пеллетной горелки своими руками.

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.

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.

Устройство

Любая горелка преследует одну цель – создание мощного пламени для нагрева воздуха или водной рубашки котла. При этом саму мощность горения можно регулировать самостоятельно.

Пеллетная горелка преследует аналогичные цели. Устройство представляет собой аэродинамическую трубу, в которую подаётся твёрдое топливо и нагнетается воздух для горения. Подача топлива в трубу осуществляется с помощью специального конвейера шнекового типа. Само топливо перед горением находится в загрузочном бункере. Бункер может иметь различный объём, при этом именно от объёма зависит, как долго горелка может гореть самостоятельно без вмешательства человека (подсыпка топлива).

Устройство пеллетной горелки: 1 - Пеллет поступает в горелку под действием силы тяжести; 2 - Воздух поступает в горелку за счёт разряжения, создаваемого тягой дымовой трубы; 3 - Горение пеллета происходит в камере горения, которая называется «корзинка»; 4 - За счёт высокой температуры, в корзинке происходит термическое разложение древесины, которое формирует поток горючих газов; 5 - Под корзиной проходит поток вторичного воздуха; 6 - В сопле горелки поток горючих газов и вторичного воздуха смешивается, формируя факел; 7 - Твёрдые продукты горения потоком вторичного воздуха выбрасываются из горелки в зольник котла или печи; 8 - Вентиляция канала подачи не позволяет горячим газам диффундировать вверх по каналу и разрушать пеллет, обеспечивая стабильную подачу гранул.

Воздух в зону сжигания подаётся принудительным путём за счёт нагнетания посредством вентилятора.

Камера для сжигания топлива в горелке может иметь круглый либо прямоугольный тип. Круглые горелки наиболее распространены за счёт простоты изготовления. Снаружи к камере сжигания прикреплён патрубок трубы, через который с конвейера подаётся топливо.

В конструкции также предусмотрен зольник, в котором накапливаются отходы горения. В процессе горения пеллет образуется немного золы, потому очищать зольник нужно не чаще, чем раз в неделю при активном использовании горелки.

Виды

Выделяют несколько видов пеллетных горелок, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Факельного типа

Изначально устройство использовалось для получения тепла посредством сжигания зерна, в дальнейшем оно было переоборудовано для сжигания твёрдого прессованного топлива.

Вид сбоку на горелку факельного типа

• Небольшие габаритные размеры;
• Можно использовать совместно с котлами, у которых топочная камера имеет небольшие размеры;
• Упрощённая эксплуатация;
• Повышенная надёжность;
• Можно сжигать пеллеты низкого качества.

• Небольшая мощность по сравнению с другими горелками;
• Пламя направлено горизонтально, из-за чего оно нагревает котёл локально.

Объёмного типа

В отличие от предыдущей модели, обладают повышенной мощностью и высоким коэффициентом полезного действия. К недостаткам устройства относят усложнённую конструкцию, большие габаритные размеры, зависимость от качества используемых пеллет.

Общий вид горелки объёмного горения

Каминные

Горение пеллет в каминной горелке

Подобные конструкции преимущественно используются в бытовых условиях, устанавливаются в каминах и котлах. Принцип работы устройства следующий: пеллеты падают в специальную чашу, где происходит их сгорание под действием подаваемого снизу воздуха.

К недостаткам модели относят размеры устройства и необходимость проведения точечной настройки для правильного горения.

Достоинства и недостатки

Оборудование обладает рядом преимуществ:

• Пеллеты являются безопасным топливом по сравнению с газом и электричеством;
• Позволяет значительно снизить затраты на отопление помещения по сравнению с использованием электрических котлов. При этом пеллетные установки более затратные, чем газовое оборудование, однако не стоит забывать, что провести газ и приобрести газовые баллоны можно не всегда;
• Самодельные установки гарантируют высокий КПД – 95%. Некоторые магазинные установки имеют более 97%;
• Применяются не только для обогрева помещения, но и для получения горячей воды;
• Нет правил для транспортировки и хранения топлива. Находясь вблизи человека, пеллеты не вызывают аллергических реакций, и нет токсичных испарений при горении;
• Топливо доступно для приобретения. Владельцы оборудования жаловались на недостаток топлива и необходимость подготовки запаса пеллет с зимы при появлении устройств, теперь нет необходимости хранить большой объём гранул дома, купить при необходимости их можно повсеместно;
• Цена на пеллеты в среднем находится на одном уровне, в отличие от газа и электричества, тарифы на которые периодически испытывают сезонные колебания;
• Монтаж устройства не требует особых навыков, и не нужно согласовывать установку в уполномоченных органах;
• После сгорания пеллет образовывается естественная минеральная зола, которая не требует соблюдения особых правил при утилизации.

Вместе с достоинствами и подобного оборудования выделяют и ряд недостатков:

• Высокая стоимость готового магазинного оборудования. Несмотря на популяризацию устройств в последние годы и некоторое снижение цен, пеллетные котлы до сих пор стоят дороже, чем аналогичное по мощности газовое или электрическое оборудование;
• Оборудование нуждается в постоянном уходе (особенно устаревшие модели). Пользователю придётся раз в неделю прочищать от скопившейся золы зольник и тепловой обменник. В современных моделях очистка предусмотрена на автоматическом уровне;
• При отсутствии автоматической подачи топлива пользователю приходится загружать пеллеты в бункер в ручном режиме;
• Необходимо обеспечить условия минимальной влажности в помещениях, в которых будут храниться пеллеты в ожидании использования;
• Импортное оборудование практически на рассчитано на условия суровой отечественной зимы, в результате чего часто возникают поломки и неисправности;
• В отдалённых районах топливо на зиму до сих пор приходится запасать из-за нестабильности поставок.

Изготовление пеллетной горелки

Пеллетные установки часто игнорируются покупателями из-за их дороговизны по сравнению с газовым и электрическим оборудованием, при этом проблема решается путём изготовления устройства в домашних условиях.

Общая схема для самостоятельного изготовления пеллетной горелки

Камеру сгорания можно обустроить из трубы квадратного или круглого сечения. Отдавать предпочтение лучше жароустойчивой стали, способной противостоять повышенным температурам, толщина стенок должна быть не меньше 4 мм.

Крепление самодельной установки к котлу производится фланцевой пластиной, изготовленной из жаропрочной стали толщиной от 3 мм.

Контейнер для подачи топлива в камеру сгорания можно приобрести либо изготовить своими руками. Самый оптимальный вариант – сразу делать установку, в которой топливо будет подаваться автоматически. Для этого в приобретённую трубу нужного диаметра помещаем шнек. Вращение устройства будет производиться за счёт подшипника, редуктора и двигателя, работающего на низких оборотах.

Дополнительно в магазине приобретается вентилятор, который будет нагнетать воздух. Вентилятор закрепляется на пластине, которая изготавливается в зависимости от размеров и конструкции дверцы используемого в вашем доме котла.

Важно также побеспокоиться о регулировке количества поступающего топлива и объёма нагнетаемого вентилятором воздуха, иначе самодельное устройство будет работать нестабильно. В домашних устройствах регулировка силы подачи воздуха и количества пеллетов производится в ручном режиме. Данный способ неудобен из-за того, что требует постоянного присмотра за горелкой.

Для автоматизации приобретается электрический элемент накаливания и фотодатчик. Первое устройство производит розжиг пламени в случае, если пеллеты погасли, также регулирует включение устройства. Фотодатчик следит за появлением пламени: если пламя стабильное, датчик передаёт сигнал на элемент накаливания для прекращения розжига.

Для автоматизации системы также приобретается датчик заполнения. Он будет оповещать электронную начинку устройства о степени заполнения камеры сгорания пеллетами.

Пеллетные горелки – современное оборудование для котлов, которое позволяет повысить экологичность процесса и снизить затраты на топливо. При этом само оборудование в магазине имеет высокую стоимость. Для базовых бытовых нужд лучше отдавать предпочтение самодельным устройствам, работу которых при необходимости можно автоматизировать.

Для отопления используют разные варианты топлива. В их числе и пеллеты, которые представляют собой прессованные под высокой температурой и гранулированные отходы древесной обработки, в частности опилки. По сравнению с жидким топливом они не выделяют вредные испарения, не требуют заготовок древесины и взрывобезопасные. При желании можно сэкономить на отоплении больше, если знать, как изготавливается пеллетная горелка своими руками.

Пеллеты в качестве топлива

У пеллетов как топливных материалов имеется немало преимуществ. Они хорошо горят и при этом дают золу в большом количестве. Но есть и свои особенности. Например, в специальных горелках существует вероятность обратного горения. В этом случае зона пиролиза попадает в топливный бункер. Это может вызывать пожар.

Также горелки критичны в отношении поступления воздуха, поскольку при его избытке опилки могут быть сдуты. Требуется обеспечить нужный режим горения, что сделать очень непросто.

Растопить самодельный пеллетный котел можно так:

Опилки для отопления считаются энергоемким топливом. На килограмм выделяется порядка 5 кВт/ч тепла. Чтобы обогреть частный дом среднего размера, расположенный в средней полосе страны, в горелке обязано сгорать в час порядка 2 кг такого топлива. Пеллеты в бункер следует добавлять по разу-два в сутки и не забывать вытряхивать котельный зольник. Использованную золу можно применять в качестве удобрения.

Описание конструкции котла

Если приобретать автоматизированное оборудование для обогрева дома с помощью пеллетов, то можно потратить до 3 тысяч у. е., что весьма затратно. Более бюджетные, но надежные конструкции обойдутся примерно в 500 у.е. Самостоятельно можно изготовить и их, что позволит хорошо сэкономить.

Но прежде чем приступить к работе, следует хорошо изучить устройство пеллетной горелки. Ключевой ее задачей является обеспечение стабильности пламени и равномерное сжигание опилок. Следует уделить внимание и регулировке интенсивности горения.

Основные конструктивные элементы изделия следующие:

• камера сгорания;
• бункер для загрузки твердого топлива;
• конвейер шнекового типа для топливной подачи;
• вентилятор, нагнетающий воздух в камеру.

От того, какой объем будет иметь бункер, зависит длительность обслуживания автоматического котла. Вентилятор регулируется посредством электронного блока управления. На интенсивность сгорания топлива напрямую влияет интенсивность подачи воздуха.

Нужно хорошо подготовиться к тому, чтобы правильно собрать горелку на опилках своими руками, чертежи можно отыскать в открытых источниках. Устройство является энергозависимым, без электричества не смогут работать блок, вентилятор и конвейер.

Принцип работы пеллетной горелки следующий:

Сыпучее горючее в горелку подается двумя методами. В первом случае нужно поставить большой бункер, в него погружают пеллеты из расхода на 10 дней при условии непрерывной работы оборудования. С целью подачи топлива в патрубок монтируется шнековый конвейер. Он имеет длину, соответствующую расстоянию между котлом и бункером. Во втором случае он ставится прямо на горелку, а топливо попадает в шнек под своим весом. Такой тип горелки называется гравитационным.

Горелка для пеллетов своими руками помогает существенно разнообразить функции твердотопливного котла. Появится возможность сэкономить уголь и дрова. В обслуживании она тоже проста. Топливо потребуется закладывать всего раз в неделю.

Изготовление агрегата

Вариантов конструкций для производства в домашних условиях существует немало. Есть разные чертежи пеллетной горелки своими руками, на них нужно указать размеры каждого элемента и подготовить нужные материалы для работы. В их числе:

Пеллетная горелка своими руками

Горелку собирают согласно существующим чертежам. Трубу нужно прикрепить на фланцевой пластине, прикрепленной к кожуху. Открытая часть камеры, из которой идет огонь, будет находиться внутри топочной камеры и использоваться для нагрева водяной рубашки.

Под патрубком внутри трубы ставят шнек, который в зону сгорания будет по частям подавать пеллеты. В зависимости от интенсивности воздушной подачи будет регулироваться скорость его работы.

Если поставить ручной регулятор, можно будет устанавливать требуемое количество оборотов двигателя и вентилятора. Это недорого и просто, однако придется внимательно следить за работой устройства и в зависимости от внешних и внутренних факторов менять режим электрических устройств.

Чтобы автоматизировать процесс, потребуется поставить специальный блок управления. К нему присоединяют двигатели вентилятора и шнека, датчики температуры. При получении от них сигналов работа будет управляться в автоматическом режиме.

Самодельный прибор может быть оснащен устройством, позволяющим автоматически разжигать и контролировать пламя. Благодаря датчику заполнения в патрубке можно будет смотреть, как осуществляется подача топлива. Естественно, средства автоматизации увеличат затраты на производство прибора, но он будет более удобным в применении.

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.

Подбор размеров

Как уже говорилось, в основе работы - чертеж с указанием размеров. Они должны быть правильными. От этого зависит последующая эксплуатация изделия.

Корзина - самая важная часть конструкции. Пиролизный процесс может быть нарушен вследствие застревания опилок в наклонной задней стенке. Чтобы подобного не допустить, прорези в ней должны быть изначально не сплошными, а на 2−3 мм меньше размера самих пеллет, но не больше 6 мм.

А в передней стене, которая разделяет пиролизную часть конструкции и камеру сгорания, должны быть сплошные зазоры, желательно открытые с нижней части. Канал вторичного воздуха под дном корзины должен составлять порядка 30 мм при условии, если горелка на 15 кВт, а наклон стенки должен составлять 45 градусов. Для сжигания 2−3 кг топлива в час нужна корзина с лотком в 130 на 130 мм и глубиной от 100 до 120 мм.

Внимание следует уделить и расчетам при производстве бункера. Обычно именно и в него проскакивает огонь. Многие рекомендуют использовать чертежи от заводских горелок Пеллетронов, то же самое касается и параметров камер сгорания. А канал вторичного воздуха рекомендуется сделать Г-образным, причем должен быть обеспечен излом вверх, благодаря чему он смешивается с пиролизными газами.

Для камеры сгорания рекомендуется использовать жаропрочную сталь, ее толщина при этом должна быть от 2 мм и больше. Жаровую сталь варить тяжело, поэтому следует развертку свернуть и проклевать стыки или же сварить точечным методом.

Сами пеллеты в качестве топлива, да и горелки для них, используются далеко не всегда. Технически и сырье, и оборудование, еще нельзя называть идеальными. Однако их совершенствование в этом отношении происходит на регулярной основе. И это касается не только заводских, но и самодельных разработок.

Содержание

Твердотопливные отопительные устройства в первую очередь рассчитаны на сжигание дров или угля. Использование сыпучих материалов (опилок, пеллет, шелухи и других растительных отходов) в классических печках неэффективно – они быстро прогорают и основная часть тепловой энергии уходит с дымом в трубу. Изготовленная пеллетная горелка своими руками дает возможность сжигать мелкофракционное твердое топливо в оптимальных условиях, получая максимум тепловой энергии. При этом процесс подачи топлива в топку и регулировку работы горелки можно автоматизировать.

Самодельная пеллетная горелка

Строение изделия

Рассмотрим, из каких основных частей состоит самодельная пеллетная горелка. Ее задача – обеспечить равномерное сжигание топлива и стабильность пламени, благодаря которому происходит нагрев водяной рубашки котельного агрегата. Особое внимание уделяется возможности регулировки интенсивности горения.

Пеллетная горелка состоит из следующих элементов :

• камера сгорания (в виде трубы круглого или прямоугольного сечения);
• загрузочный бункер для топлива;
• шнековый конвейер для подачи сыпучего топлива;
• вентилятор для нагнетания воздуха в камеру сгорания.

От объема загрузочного бункера зависит, насколько часто придется обслуживать котел, работающий в автоматическом режиме. Работа вентилятора-нагнетателя регулируется электронным блоком управления – интенсивность подачи воздуха влияет на скорость сгорания топлива.

Для работы электронного блока, вентилятора и шнекового конвейера требуется электричество, поэтому данное горелочное устройство является энергозависимым.

Принцип работы

Пеллетная печь оборудуется горелкой, которая работает по следующему принципу :

1. Первая порция топлива, поступившая в камеру сгорания, поджигается при минимальной подаче воздуха.
2. В процессе горения первой порции топлива подача воздуха увеличивается, пламя усиливается и прогревает камеру сгорания.
3. Начинается подача топлива небольшими порциями, стабилизируется наддув воздуха, факел пламени становится ровным.
4. Работа горелки в стабильном режиме позволяет экономно расходовать топливо и эффективно нагревать водяную рубашку котельного агрегата.

Особенности конструкции

Камера сгорания из круглой или квадратной трубы внутри имеет поддон для горящего топлива, а сверху – патрубок со шнековым конвейером для дозированной подачи опилок, гранул или другого мелкофракционного энергоносителя. Камера крепится к фланцевой плите, которая прилегает снаружи к фронтальной плоскости котельного агрегата.

Естественный приток воздуха не дает возможности сжигать топливо в подходящем режиме, поэтому устанавливается вентилятор, превращающий камеру сгорания в аэродинамическую трубу.

Сухое сыпучее топливо при оптимальной подаче воздуха сгорает практически без остатка. Небольшое количество пепла поток нагнетаемого воздуха уносит в зольник – то есть, камера сгорания в процессе работы самоочищается. Удалять пепел из зольника требуется раз в 7-10 дней – периодичность зависит от интенсивности накапливания несгоревших остатков. При повышенной влажности топлива очищать зольник приходится чаще.

Организация подачи сыпучего топлива в самодельную пеллетную горелку осуществляется двумя способами :

• В помещении устанавливается бункер больших размеров, в который загружается топливо на 7-10 дней непрерывной работы котла (именно с такой периодичностью требуется очищать зольник горелки). Для подачи топлива в патрубок горелки требуется смонтировать шнековый конвейер, длина которого зависит от расстояния между бункером и котлом.
• Бункер монтируют непосредственно на пеллетную горелку, чтобы сыпучее топливо попадало в шнек горелочного устройства под своим весом. Гравитационная пеллетная горелка проще и дешевле в изготовлении, но обслуживать ее придется чаще – обычно используется бункер, объема которого хватает на 1-3 дня работы котла.

Положительные особенности

Горелка на опилках своими руками – устройство, которое помогает расширить функциональные возможности обычного твердотопливного котла. Ее установка позволяет экономить дрова и уголь, если доступны недорогие либо бесплатные отходы деревообрабатывающего производства или растениеводства. Такой подход значительно сократит общие расходы на отопление частного дома, дачи или гаража.

Пеллетные горелочные устройства имеют ряд преимуществ, в число которых входит :

• экономное расходование топлива;
• минимальное количество золы и вредных выбросов в атмосферу за счет оптимизации режима горения – топливо и горючие газы сгорают практически полностью;
• небольшая потребность в обслуживании – топливо закладывается не чаще одного раза в сутки, зольник очищается не чаще одного раза в неделю, работа агрегата автоматизируется.

Технология работ

Зная устройство пеллетной горелки, ее можно изготовить своими руками. Существуют разные виды самодельных горелочных устройств – их рекомендуется изучить и подобрать оптимальный вариант конструкции.

Подготовительные работы

На предварительном этапе готовятся подробные чертежи устройства с указанием размеров всех элементов, а также подбираются необходимые материалы.

Для изготовления горелки требуется :

• труба (квадратная или круглая), выполненная из жаропрочной стали, с толщиной стенок от 5 мм – в противном случае камера сгорания быстро прогорит или деформируется под воздействием высоких температур;
• листовая жаропрочная сталь для изготовления поддона в горелку из круглой трубы;
• листовой металл для изготовления внешнего кожуха устройства;
• листовая сталь для изготовления фланцевой пластины (толщина металла – от 3 мм);
• стальная труба, шнек, редуктор, подшипники, электродвигатель, работающий на низких оборотах – для конвейера, подающего топливо в камеру сгорания;
• электрический вентилятор;
• гибкий шланг для подачи топлива из большого бункера, удаленного от горелки (соединяет шнековый транспортер и патрубок камеры сгорания);
• инструменты для работы по металлу и монтажа крепежных элементов.

Особенности монтажа и настройки

Сборка конструкции выполняется согласно чертежам. Труба горелки закрепляется во фланцевой пластине, которая крепится к кожуху котла. Открытая часть горелочной камеры, из которой вырывается факел огня, располагается внутри топочной камеры котла и нагревает водяную рубашку.

Внутри трубы горелки, под патрубком, устанавливается шнек, подающий порциями топливо в зону сгорания. Скорость его работы требуется отрегулировать в соответствии с интенсивностью подачи воздуха. Именно от точности настройки зависит стабильность работы устройства и эффективность использования топлива.

Установка ручного регулятора дает возможность корректировать количество оборотов двигателя шнека и нагнетающего вентилятора. Это наиболее простое и дешевое решение, но за работой котла придется постоянно присматривать и менять режим работы электрических устройств в зависимости от погодных условий и уровня нагрева теплоносителя.

Средства автоматизации

Для автоматизации требуется специальный блок управления – автоматика твердотопливного котла не имеет соответствующих возможностей. К контроллеру подсоединяются двигатели шнека и нагнетающего вентилятора, а также температурные датчики. Получая сигнал от датчиков, контролер будет управлять работой двигателей, регулируя подачу топлива и тягу.

Самоделка также может быть оснащена устройством для автоматического розжига и контроля пламени с фотодатчиком, которые также управляются контроллером. Датчик заполнения в патрубке с топливом позволит контролировать подачу сыпучего энергоносителя.

Использование средств автоматизации заметно удорожает агрегат, но делает его максимально удобным в эксплуатации.

Заключение

Пеллетная горелка своими руками – один из доступных вариантов оптимизации автономной системы отопления, если в качестве источника тепла используется твердотопливный котел. Она позволяет отапливать свой дом практически всеми видами твердого топлива.

Разрабатывалось устройство поэтапно, разработка и на сегодня не завершена. Поэтому поэтапно пишу о своём опыте.

Петропелет.

Петропелет разрабатывался для установки на промышленный котёл "Купер" Новосибирского "ОООТеплодар".Горелка просто навешивается вместо нижней дверки котла на имеющеся на котле петли. Поэтому перейти с дров на пелеты занимает не более 3 минут.
Пеллеты не дрова, просто так на воздухе не горят. Для их горения необходим наддув, и условия наддува зависят от конкретного котла и других факторов. Поэтому Петропелет состоит из собственно жаровни, системы наддува и системы розжига.Также на горелке имеится датчик горения.

Наддув.
Для наддува я использовал вентиллятор от печки ВАЗ-2110 или т.п. Цена вопроса 850р. По производительности он явно с "перебором", поэтому питать его приходится от 2,5 до 5 вольт. При болших напряжениях он просто выдувает пеллеты из камеры сгорания. Конечно же со временем я планирую применить какой-нибудь вентиллятор меньшей производительности.
Сразу оговорю, что вентилляторы типа "крыльчатка" не годятся. Только системы "беличье колесо" или их ещё называют "центробежные" или "улитка".
Прошло время и я подобрал более подходящтй вентилятор. Купил на АлиЭксперте.

Розжиг.

Один итз вариантов розжига это розжиг ФЕНом. Желащим советую попробовать разжигать паяльным ФЕНом. При установке 450 град. пеллеты разжигаются за минуту.
Перепробовав много вариантов я пока остановился на так называемой "свеч от Запорожца". Это такой ТЭН, похожий на свечу зажигания, но внутри спираль.
При напряжении 4 вольта она потребляет ток 10 Ампер. Для этой свечи пришлось разработать инвертор.
Я думал, что эта свеча долго не проработает, но вот уже зима 2014/2015 и сегодня осень, без проблемм. На всякий случай держу запасную. Делов-то, в автомагазине 120р с доставкой в г. Александров.

Часть схкмы в жёлтом квадрате установлена в силовом щитке, таким образом во всех режимах кроме "Розжиг" горелка не находится под опасным напряжением.
Так реально выглядит инвертор свечи.

Подача пеллет.

Для подачи пеллет я смастерил временный фанерный бункер. Пеллеты подаются самодельным шнеком. Шнек подачи пеллет вращается мотор-редуктором стеклоподьёмника от какого-то ВАЗа.
Питается "подача" отдельным БП 14вольт 10 Ампер. От этого же БП питается и электроника на горелке. Размер порции и паузы между ними определяет ЦП.
Схема ключа мотора подачи ни каких особенностей не содержит.

В качестве шнека я использовал завалявшийся дроссель из медной шины от сварочника. Растянул его до размера шага в 40 мм. Всё это проработало, и пока работает в пластмассовой сантехнической трубе 50 мм. Одну зиму такой шнек поработал, а потом его мотор скрутил, медяшка. Пришлось использавать остаток от дросселя. Сейчас, поскольку конструкция превзошла все мои ожидания, заказал фирменный шнек. Как получу, сразу покажу.

Горелка.

Горелку разрабатывал "по взрослому". Три-Д модель, чертежи, развёртки. Изготавливал на ЧПУ лазерах и плазмах. Гибка по раскрою. По модели на рисунке понятен принцип её работы. Чтобы не вырезать отверстие под горелку в нижней дверке котла я просто изготовил другую дверку. Теперь при переходе с одного вида топлива на другое мне просто надо сменить дверку и поставить (удалить) колосник. Операция занимает не более 3 минут.

Предварительно вварить в основную дверку 2 шпильки длинной 20 мм из нержи в предусмотренные для этого отверстия. Затем сварить TIGом две дверки,основную и дополнительную проложив между ними минеральную или ещё какую вату. Гораздо лучше конечно же подойдёт какой-нибудь твёрдый утеплитель. Наварить петли по месту для навешивания горелки на котёл. В деталь Фланец так же ввариваются шпильки М6 для крепления детали "Пластина монтажная".

Отверстия на детали "Короб" предназначены для установки датчиков "Горение" и "Переполнение". Отверстия диаметром 0,5мм - это кернение для последующего приваривания бонок М3х6.
Камера сгорания изнутри обкладывается колосниками из жаропрочного чугуна. В качестве материала была преобретена панель для плиты без колец. Детали вырезаны на плазме ЧПУ. Но энтузиасты могут это зделать вручную "болгаркой".

Ч

Чугун вполне приемлемо режится и сверлится. Кобольтовыми свёрлами сверлится даже очень легко.
А вот и новая конструкция горелки. Всё перекомпановано под новую турбину.

Электроника горелки.

Как я уже писал, вся электроника питается от отдельного БП. Поэтому все цепи управления горелкой изолированы от сигналов ЦП оптронами. .
Исходник разводки подлежащий корректировке
Верхняя часть схемы - это датчик пламени. В качесве датчика использован фоторезистор (марку укажу позже).
Нихняя часть схемы - это управление турбиной наддува. Управление осуществляется двумя сигналами низкого уровня. Если на обоих входах единицы, то турбина выключена. При подаче низкого (по сравнению с +12 ЦП) уровня на вход "малый ход" на турбину подаётся полное напряжение питания через полевой транзистор. Этот режим используется при продувке остатков горения в горелке перед очередной загрузкой и розжигом.


При подаче низкого на оба входа на турбину подаётся напряжение около 4,5 вольта. Это самые низкие обороты турбины, используются во время розжига.
Ну и наконец, при низком уровне на "вкл/выкл" на турбину подаётся напряжение, которое можно регулировать потенциометром в пределе от 5 до 9 вольт, добиваясь "красивого" пламени горелки в рабочем режиме.

Управляющий контроллер горелки.

Контроллер Петропелета (ЦП) собран на процессоре Atmega-16. В качестве индикатора использован жидкокристаллический модуль MT-20S4M производства Российской компании МЭЛТ. Можно использовать любой другой аналогичный индикатор LCD но формат должен быть 20 символов 4 строки.

Подача пеллет, продолжение.

Подача пеллет осуществляется шнековым механизмом. Шнек я купил на фирме "ШНЕКИ.РУ" . Пришлось проехать 250 км, но оно того стоит. Шнек, спираль, изготовлена из углеродистой стали, фактически пружина. При внешнем диаметре 44,3 мм хорошо скользит в сантехнической канализационной трубе диаметром 50 мм. Продают куски не меньше 1 метра, фактически длинна куска 1,1 метра, т.е. с запасом.

С одной стороны шнек одевается на Вставку_П и фиксируется фиксируетсмя сваркой ТИГ в одной точке.
С другой стороны шнек не фиксируется и вращается свободно в сантехнической пластмассовой трубе,
оторая вставляется в металлическую бесшовную трубу 57х3,5.

Электроника подающего механизма.

Б лок питания БП разработан тяжёловато, но зато отпадает необходимость делать защиты редуктора ещё более сложным и более дорогим механическим путём. БП "выдаёт" напряжение 15 Вольт при токе до 6 Ампер. При превышении тока БП уходит в токовый режим и напряжение плавно падает. Короткое без проблемм. Но короткого не наступит, т.к. при падении напряжения ниже 9 вольт на выводе pinB.4 процессора появится логический ноль. Процессор даст короткий "реверс" двигателю. После этого восстановит прямое вращение. И так 5 раз. Если после пяти попыток редуктор не разблокируется, то БП подаст звуковой сигнал. Для звука используется динамик с генератором. Процессор 2313 осуществляет ШИМ модуляцию для плавного пуска двигателя и реверс. Рабочий ток двигателя нарастает до максимума примерно 0,5 секунды.
Для отладки механизма, да и просто для разных ситуаций включить подачу можно предусмотренной для этого кнопкой.