Котлы и печи длительного горения на опилках и других древесных отходах

Отопительные приборы с газовым оборудованием заметно теснятся конструкциями, работающими на твердом топливе. КПД и эффективность твердотопливных котлов постоянно увеличивается благодаря конструкционным доработкам, внедрению последних технологических разработок, расширению ассортимента используемого сырья. Одним из перспективных и экономически оправданных представителей такого оборудования считается котел на опилках.

Встречается прибор пока редко. Но хозяева, использующие его для обогрева (частного дома, теплицы, производственного цеха, частной мастерской, других помещений), уверены в незаменимости котла и довольны приобретением.

Как горят опилки

Процесс сгорания опилок и дров отличается. Если при плотной укладке последних, между поленьями свободно циркулирует воздух, то в случае даже неуплотненной массы опилок в зону сгорания дополнительный воздух почти не поступает. Без подачи воздуха огонь горит слабо и склонен к угасанию. Из полного объема загруженных отходов древесины только верхний слой в 2-4 см участвует в процессе постоянного горения.

При сгорании дров в процессе участвует вся масса топлива. Количество выделяемых при этом пиролизных газов усиливает мощность огня, доводя температуру пламени до отметок выше 1000°С (до 2000°С в языках пламени). Температура горящей щепы и опилок меньше этих показателей из-за малого объема пиролизных газов, выделяемых только верхним слоем (до 15 мм) загруженного топлива. Эти факторы объясняют уменьшение от 2-х до 3-х раз мощности оборудования на опилках.

Стоимость щепы и мелких отходов деревообработки дешевле каменного угля в 30 раз, природного газа – в 60 раз, дров – в 3-4 раза. И в этих цифрах учтено предварительное доизмельчение крупных отходов древесины. Можно утверждать, что даже менее эффективное (по мощности и температуре огня) сгорание опилок, требующее дополнительного объема материала для получения равноценного количества тепловой энергии, считается дешевым вариантом для отопления.

Плюсы и минусы применения опилок как топлива

• КПД современных аппаратов на опилках достигает 80-90%.
• Топливо из опилок экологически чистое, сгорание сырья происходит без выброса в атмосферу токсинов, с минимальным количеством копоти и оставшейся золы.
• Низкая стоимость, которая иногда включает только затраты на доставку бесплатных отходов деревообработки.
• Доступность и наличие опилок в любом регионе. При кратковременных перебоях с сырьем, твердотопливные котлы легко переводятся на переработку коры, щепы, дров.
• Топить опилками можно сразу без дополнительной подготовки (распил, рубка).
• Для использования пригодно влажное сырье.
• Экономность использования опилок подтверждает следующая статистика – пиролизный котел на древесной щепе и опилках от одной порционной загрузки топлива работает на обогрев до 12 ч, теплоноситель (вода, антифриз) эффективно нагревается и обеспечивает комфортное тепло в помещении уже через 0,5 ч после розжига отопительного прибора. При этом затраты на генерацию одинакового количества тепловой энергии у пиролизного котла в 4 раза меньше, чем у привычного дровяного и в 10 раз – чем у газового.

Минусов у данного вида твердого топлива меньше:

• Сыпучий объемный материал не удобен для транспортировки, требует просторного хранилища с хорошей вентиляцией и соблюдения мер при хранении легковоспламеняемого продукта.
• Сгорание опилок характеризуется невысокими параметрами.
• Для удобства работы с топливом нужна тара – мешки, корзины, другие специальные емкости.
• Периодически необходима чистка дымохода.

Сухость – главное требование к топливу

Отопительный котел на сухих опилках работает без проблем, с максимальной мощностью, которая заявлена производителем. Но в силу различных факторов для отопления используется и влажное сырье, снижая эффективность работы аппарата. До 30% мощности тратится на просушку топлива, из которого выделяется пар. Полученный при пиролизе газ от пара утяжеляется и горение от этого ухудшается. Применяя для отопления опилки разной влажности, важно следовать полезным рекомендациям:

1. Сырой материал подается в топку котла после его выхода на полную мощность в результате розжига сухой массой.
2. Оптимальное соотношение влажных и сухих опилок при подаче в топку – 1:3.
3. В камеру топки должен принудительно подаваться воздух.

Возможные системы отопления

Для дома и помещения большой площади применяются следующие отопительные системы на опилках:

• Печь. Применяется для обогрева прилежащего пространства. При удалении от печи температура стремительно снижается.
• Печь с водяным регистром или калорифером. В работе отопительной системы сочетается локальный обогрев помещения непосредственно от печи, а также нагрев и доставка в удаленные участки здания нужного теплоносителя по воздуховоду (для воздуха) и трубе (для воды, антифриза).
• Водяное отопление посредством установленных радиаторов, которые отдают тепловую энергию воздуху помещения благодаря постоянной циркуляции подогреваемой жидкости.
• Воздушное отопление отличается от водяного другим теплоносителем и считается дорогим вариантом обогрева. Для реализации такой системы отопления необходима прокладка сети воздуховодов и установка автоматических устройств для увлажнения сильно пересыхающего воздуха.

Воздушное и водяное отопление может предусматривать принудительную (с помощью насоса) и естественную (с учетом физических свойств перемещения нагретого вещества) циркуляцию теплоносителя.

Особенности работы твердотопливных котлов на опилках

Котлы на опилках для длительного горения должны иметь периодическую контролируемую загрузку сырья в топку, 3-х ступенчатую подачу воздуха, возможность обеспечить продуктам сгорания повторный (вторичный) дожиг. При сгорании опилок в рабочей топке происходит нагрев теплообменника, горячий воздух может сразу отводиться дымоотводной системой или попадать в камеру для дальнейшей газогенерации с дожигом газов.

Конструкция котлов

Устройство стандартной котельной установки включает следующие узлы и конструкционные элементы:

• устройство или механизм загрузки топлива;
• колосники;
• рабочая камера сгорания – топка;
• блок теплообменника;
• распределитель горячего воздуха;
• блок управления (автоматика);
• зольник – емкость для накопления отходов сгорания опилок.

Если котел на опилках делают своими руками, его конструкция упрощается.

Различают конструкции двух типов:

1. Одноконтурные обогревающие котлы.
2. Двухконтурные котлы с дополнительной функцией получения требуемой температуры воды второго контура и ее подвода к кухне, ванной комнате, в другие помещения.

Как подается топливо

На одной порции загрузки котел работает длительное время и для обслуживания устройства, обогревающего коттедж или дом до 150-180 м2, достаточно ручной загрузки топлива 1-3 раза в сутки. На такое обслуживание уходит несколько минут.

Для мощной модели, обогревающей большое здание, коммерческие или производственные помещения больших размеров, предусмотрено наличие бункера. Из него засыпанное сырье автоматически подается к топке в требуемом объеме и в назначенное оператором время. Основные узлы системы подачи топлива: ворошитель – периодически рыхлит опилки (предупреждая слеживаемость) и подает их к транспортеру; шнековый (встречается ленточный) транспортер для перемещения сырья в топку.

Защитные системы, режимы работы

Автоматика твердотопливного котла делает управляемыми процессы доставки топлива в газогенератор, подачи в рабочую топку пропорционального количеству сырья объема воздуха, подачи холодной воды, регулирования температуры теплоносителя. Для безопасной эксплуатации котлов важны реализуемые автоматикой функции предотвращения возгорания, обнаружения дыма, сигнализации о возникших проблемах. Отсутствие подобных систем – главный недостаток самодельных котлов.

Твердотопливные котлы с блоком управления работают в следующих режимах:

• Максимальный. При полной загрузке опилками и прогреве воздуха с теплоносителем до требуемой температуры, автоматически снижается интенсивность рабочего процесса котла для получения большей эффективности и экономности от использования загруженного сырья.
• Средний. Режим экономного отопления до снижения температуры (значение выставляется пользователем) помещения. При достижении минимальной величины интенсивная работа котла возобновляется.
• Пауза. Намеренная остановка котла и остывание устройства.

Котлы на опилках, щепе и древесных отходах

Сегодня хотим рассмотреть твердотопливные котлы на щепе и опилках с автоматической подачей топлива на примере моделей российского производства популярной торговой марки « Пиролиз Мастер». Завод изготовитель выпускает 2 серии котлов на щепе и опилках — котлы серии BIO для отопления домов площадью от 100 квадратных метров и промышленные котлы сери BIO VULKAN PRO для отопления производств, тепличных комплексов, для выработки тепловой энергии в сфере ЖКХ.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Пиролиз Мастер BIO VULKAN PRO

Таблицы модельных рядов

Итак, приведем таблицы моделей, основных характеристик и цены, по которым можно купить подходящую вам модель котла.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Модель	Мощность, кВт	Площадь, до м²	Цена, руб.
BIO VULKAN PRO-100	100	1000	662 600
BIO VULKAN PRO-160	160	1600	696 200
BIO VULKAN PRO-200	200	2000	722 900
BIO VULKAN PRO-250	250	2500	865 600
BIO VULKAN PRO-320	320	3200	1 083 600
BIO VULKAN PRO-400	400	4000	1 143 600
BIO VULKAN PRO-500	500	5000	1 219 600
BIO VULKAN PRO-600	600	6000	1 488 600
BIO VULKAN PRO-750	750	7500	1 595 600
BIO VULKAN PRO-850	850	8500	1 780 600
BIO VULKAN PRO-1000	1000	1000	1 990 600

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Среди производителей промышленных котлов на щепе и опилках стоит отметить отечественную компанию Пиролиз Мастер и её серию BIO VULKAN PRO 100-1000 кВт.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Промышленный котел на щепе и опилках Пиролиз Мастер BIO VULKAN PRO

С их помощью можно отапливать бытовые, производственные и другие помещения, готовить тепло для технических нужд.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Котлы снабжены cистемой механической подачи щепы, опилок в камеру горения.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Фракция топлива – 40 мм, влажность — до 50 %.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Максимальная температура горячей воды составляет 110 ºC.

p, blockquote 9,0,1,0,0 —>

В случае необходимости можно использовать в качестве топлива загружаемые вручную дрова, уголь, брикеты, загружаемого вручную, но мощность уменьшится на 15 – 20 %.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Устройство котла Пиролиз Мастер BIO VULKAN PRO

Среди особенностей твердотопливных котлов BIO VULKAN PRO отметим следующие:

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

1. Корпус сварен из стальных листов и труб, а снаружи покрыт щитами с термоизоляционным материалом.
2. Топка выложена шамотным кирпичом, что повышает температуру горения.
3. Снабжены большими, плотно закрывающимися дверками топки, а их корпус залит жаропрочным бетоном. Производятся в правостороннем варианте, но по желанию заказчика могут быть и левосторонними.
4. В дверях теплообменника установлен взрывной клапан. В результате при взрыве смеси горючих газов в топке котла, взрывная волна разрывает мембрану клапана и уходит по каналу вверх.
5. Теплообменник котла – барабанного типа, жаротрубный. С целью эффективного отбора тепла в трубы устанавливаются изымаемые турбулизаторы . Дно барабана защищено от известковых насыпей, оборудовав в нем эффективную циркуляцию воды двумя слоями.

В зольнике Пиролиз Мастер BIO VULKAN PRO, под колосниками , находится желоб подачи топлива, в него монтируется шнековый конвейер котла, с помощью которого, по «вулкану», между колосниками, и рамой из плит термостойкого бетона, укрепленного опорной конструкцией, в топку котла механизированна подается сыпучее топливо.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Пламя горящего топлива нагревает шамотные плиты топки, внутренние ее стенки и низ барабана, а образовавшиеся горячие продукты сгорания проходят трубами нагрева теплообменника так, отдавая тепло циркулирующей воде, остывают и через дымоход удаляются из котла.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Котлы на опилках, лузге , щепе, торфе, пеллетах серии BIO 15-500 кВт.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Модель	Мощность, кВт	Площадь, до м²	Цена, руб.
BIO-15	15	150	185 000
BIO-20	20	200	190 000
BIO-30	30	300	210 000
BIO-40	40	400	225 000
BIO-50	50	50	265 000
BIO-60	60	600	294 000
BIO-80	80	800	357 000
BIO-100	100	1000	420 000
BIO-120	120	1200	483 000
BIO-160	16	1600	555 000
BIO-200	200	2000	621 000
BIO-250	250	2500	667 000
BIO-320	320	3200	930 000
BIO-400	400	4000	1 380 000
BIO-500	500	500	1 610 000

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Пиролиз мастер BIO

В базовую комплектацию котла BIO входит:

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

• корпус котла отопления на биомассе;
• базовый топливный бункер для биомассы;
• шнековый транспортер;
• горелка;
• вентилятор;
• автоматический блок управления.

При желании бункер можно увеличить, оснастить котел автоматической очисткой горелки, GSM и WiFi модулями.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Котлы Пиролиз Мастер серии BIO отличаются наличием 5-ти ходового теплообменника. В результате котлы отличаются самым высоким КПД , если сравнивать с котлами, у которых 2-3 хода в конвективных каналах топки.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Сжигание биомассы производится при помощи ретортной горелки горизонтального типа. Это позволяет сжигать пеллеты в любом качестве, опилки, щепу с фракцией до 4 см, лузгу масличных культур, торф.

p, blockquote 19,1,0,0,0 —>

Автоматика , электроника и вентиляторы представлены лучшими европейскими производителями.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Из приведенных выше таблиц можно заметить, что это самый богатый ассортимент котлов на щепе и опилках, среди всех представленных на российском рынке производителей. Такой набор вариантов мощностей позволит решить задачу отопления на щепе и опилках на любых объектах и для любой площади.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Отдельно хотим отметить, что промышленная линейка котлов серии BIO VULKAN PRO позволяет построить котельную на щепе и опилках с минимальными издержками, благодаря самым низким габаритным требованиям данного оборудования, снижающим издержки не только на транспортировке котлов на объект заказчика, но и расходы на строительство котельных помещений. Для тех, кто хочет изучить характеристики данных котлов по подробнее, предлагаем ознакомиться с ними на официальном сайте производителя.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Принцип работы

Теперь рассмотрим общее устройство котлов на щепе и опилках.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Корпус устройства состоит из таких элементов:

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

• топка;
• зольник ;
• змеевик;
• дымовая труба;
• поддувало;
• распределитель тепла;
• датчики.

Устройство котла Hargassner

В топке, на специальной решетке, происходит процесс сгорания щепы и опилок, благодаря этому весь пепел и зола остаются в зольнике. Чистку этого приспособления надо совершать примерно 2 раза в месяц.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Благодаря тому, что щепа и опилки являются отходами деревообработки и не образуют большого пламени, теплообменник в таких котлах нагревается посредством горячих газов, проходящих сквозь него.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Теплообменник представляет собой трубки, которые соединены параллельно. Он изготавливается из материала, который хорошо выдерживает высокие температуры и не ржавеет, а также ему присуще такое качество, как высокий уровень теплопроводности.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

Древесные опилки и щепа — особенно экономичный вид топлива, если рядом есть источник топлива: деревообрабатывающее производство.

Котёл на щепе Hargassner WTH 150-200

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

Чтобы газ сжигался, топка котла состоит из двух обособленных камер. В одной горит само топливо, в другой сгорает газ, поступающий из первой камеры.

p, blockquote 29,0,0,1,0 —>

Котлы для отопления, функционирующие на опилках и щепе, как и другие отопительные приборы, бывают одноконтурными и двухконтурными.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

Первые предназначены исключительно для обогрева помещения, вторые способны еще и нагревать воду. Такие агрегаты пользуются спросом у владельцев частных домов, т.к. позволяют не только обеспечить дом теплом, но и обустроить водопровод в доме.

p, blockquote 31,0,0,0,0 —>

КПД котлов, работающих на опилках и щепе, — порядка 90 %.

Система подачи топлива

Твердотопливные котлы длительного горения на щепе и опилках, работающие в автономном режиме, практически не требуют обслуживания.

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

Топливо подается посредством нескольких транспортеров:

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

1. Преемник — бункер имеет свободный доступ снаружи здания. В нем установлена шнековая передача, которая соединена с основным хранилищем. После того, как топливо загружено в бункер, включается транспортер, который подает топливо в механизированное хранилище.
2. Выделяют два типа хранилища, с разным способом подачи древесной щепы в котел. В первом случае в виде бункера выступает наклонное основание, которое образует конус, внизу его находится шнековая передача. Во втором используется ворошитель с подсоединенными к нему лопастями. В процессе вращения устройства, щепа попадает в шнек .
3. После хранилища щепа попадает в котел не сразу. Пиролизные отопительные водогрейные котлы, функционирующие на опилках и щепе, осуществляют подачу топлива частями. Каждая новая порция топлива попадает в топку с помощью специального барабана, который соединен со шнековой передачей, подающей щепу на горелку.

Система загрузки топлива из топливохранилища с помощью горизонтального рессорного перемешивателя с поднимающим шнековым транспортером для котлов HERZ firematic 20-301 и HERZ BioMatic 220-500

Достоинства и недостатки

Как и любое другое отопительное устройство, твердотопливные котлы имеют свои плюсы и минусы. Большинство недостатков, связаны именно с видом топливом — древесной щепой. У нее низкие сыпучие свойства, за счет чего ее сложно транспортировать. Щепе и опилкам характерна повышенная влажность, поэтому и горят они хуже, чем древесина или уголь.

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

Котёл на щепе и пеллетах Termal SF

Однако, несмотря на ряд отрицательных моментов, выделяются и положительные стороны таких устройств:

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

• недорогое топливо, т.к. в качестве его используются отходы;
• благодаря абсолютной автоматизации работы твердотопливных котлов, они могут функционировать даже если в доме нет людей;
• все топливо из древесины — экологически чистое, поэтому никакого вреда для окружающей среды не будет;
• высокий КПД (90 % и более);
• отличаются экономичностью, на одной загрузке топлива могут обогревать помещение 10-12 часов;
• нагрев происходит быстро, спустя 30-40 минут после розжига;
• конструкция таких устройств простая, но в то же время надежная.

На рынке можно найти различные варианты подобных котлов от иностранных (например, Termal, Faci, HERZ, Hargassner ) и российских производителей (например, Zota ).

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

p, blockquote 38,0,0,0,0 —> p, blockquote 39,0,0,0,1 —>

Поэтому стоит повнимательнее присмотреться к твердотопливным котлам на опилках и других отходах деревообработки.