Как сделать пеллетную горелку своими руками?

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.

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.

Пеллетная горелка своими руками

Пеллетная горелка — это современное энергоэффективное устройство предназначенное для использования особого топлива для твердотопливных котлов — пеллет.

Главными преимуществами данного вида котельного оборудования считается высокая эффективность функционирования отопительного агрегата в связи с полным сжиганием пеллет и возможность 100 % автоматизации процесса горения с помощью инновационных средств диагностики и управления.

Современные бытовые сварочные и слесарные инструменты позволяют домашнему умельцу выполнить пеллетную горелку своими руками.

Устройство и принцип работы пеллетной горелки

Функциями пеллетного горелочного устройства – является создание условий в топочном пространстве для равномерного и полного сжигания пеллет, создание нужного процентного содержания топливно-воздушной смеси и стабильного режима горения пламени, для выработки и передаче тепловой энергии к водяному теплоносителю, циркулирующему по внутреннему сечению котловых поверхностей нагрева.

Базовые компоненты, чтобы выполнить пеллетную горелку своими руками:

• топочная камера для сжигания топлива, выполненная из жаропрочных труб прямоугольного или круглого сечения;
• колосник пеллетной горелки;
• топливный бункер для загрузки пеллет;
• топливный конвейер шнекового типа для перемещения пеллет;
• дутьевой вентилятор для пеллетных горелок, который осуществляет подачу кислорода в зону горения.

Процесс работы бытовых и промышленных пеллетных горелок может быть полностью автоматизирован. При установке большого топливного бункера, допускается автономная работа оборудования без присутствия оператора свыше 7 дней.

Для таких котлов подбирают универсальные устройства, к примеру, пеллетная горелка Pelltechpv 20b с ценой 96083 руб., которая может устанавливаться не только в пеллетный котел, но и в дизельный и любой твердотопливный агрегат.

Пеллетные горелки котлов имеют несложный принцип работы, он состоит из нескольких этапов:

1. При включении кнопки запуска котла включается дутьевой вентилятор и одновременно шнековый транспортер, который из бункера подает пеллеты в топочную камеру.
2. Управляющий контроллер дает сигнал на электрический ТЭН для воспламенения пеллет.
3. При достижении температуры греющей воды в контуре отопления установленного значения, термодатчик отправляет электросигнал электронному блоку управления для перевода котла в состояние горячего резерва.
4. При падении температуры в контуре отопления ниже установленного уровня, температурный датчик передает сигнал на блок управление для запуска котла, вначале включается вентилятор, затем шнековый транспортер с топливом и запальное устройство.

Гравитационные горелки

Гравитационная пеллетная горелка обладает самым простым способом функционирования. Она выполняется энергонезависимой и сможет работать даже без электрической энергии. Движение пеллет в ней осуществляется прямо из бункера насыпью, прямо в пиролизную камеру.

Воздухоподача и удаление отработанных дымовых газов происходит за счет естественной тяги в дымовом тракте котлоагрегата, создаваемой дымовой трубой.

Регулировка режима горения и воздухоподача выполняется в ручном режиме с использованием воздушной заслонки на горелочном устройстве и шибером на дымоходе.

Такой режим обеспечивает невысокий КПД и практически не может быть автоматизирован, поэтому в современных устройствах пеллетных котлов он практически не применяется.

Изготовление пеллетной горелки

Создание горелки для пеллетного топлива трудозатратный и ответственный технологический процесс. Хотя при наличии у мастера достаточных знаний и опыта, инструментов и комплектующих, сделать подобное устройство своими силами реально.

Повышенное внимание нужно уделить подбору характеристик оборудования и установке электронного блока управления горелкой, поскольку от этого будет зависеть эффективность функционирования всей системы теплоснабжения. Наиболее часто выполняют своими руками гравитационную пеллетную горелку.

Создание чертежа пеллетной горелки с размерами

Перед тем как начать разработку исполнительной чертежной документации, потребуется тщательным образом изучить имеющиеся конструкции, чтобы профессионально выбрать комплектующие и избежать ошибок при монтаже.

При наличии чертежей значительно облегчается процесс производства горелки. Комплект исполнительных чертежей пеллетного горелочного устройства обязан содержать деталировку ключевых узлов и сборочный чертеж.

В индивидуальном проекте, детали установки можно отображать схематично, без деталировки, однако габариты и размеры в точках соединения узлов обязаны указываться предельно точно. Чертежи единичных узлов обязаны иметь подробную информацию о конструкции и применяемом виде материала.

Делаем горелку своими руками

До начала сборки пеллетного горелочного устройства потребуется произвести предварительную работу. Вначале рассчитывают площадь нагрева помещения, чтобы подобрать тепловую мощность котла и пеллетной горелки, определить часовой расход и суточный расход топлива, чтобы рассчитать объем бункера, размеры топочной камеры и дымоотводной системы.

При расчете мощности пеллетного котлоагрегата учитывают: самые минимальные температуры наружного воздуха по СНИП для района проживания, общую площадь объекта, высоту потолков дома, площадь остекления и дверных проемов, уровень теплоизоляции внешних стен и кровли.

Для ориентировочного расчета можно взять соотношение тепловой мощности и площади отопления: 0.1 кВт на 10 м2.

Корзина с лотком

Это очень важный конструкционный элемент пеллетной горелки. При самостоятельном производстве данного узла необходимо учитывать, что часто на практике она имеет одну распространенную конструкционную ошибку, в связи, с чем пеллеты застревают в задней части конструкции.

Поэтому при выборе конструкции, нужно знать размер пеллет к и выбирать размер щелей на 3 мм ниже, чем габариты гранул. Зазор, находящийся между задней перегородкой и днищем корзинки, обязан быть не меньше 6 мм.

Характеристика корзинки с желобом выбираются с расчетом персональных характеристик топливоподачи из расчета часовой потребности. Наилучшим вариантом является конструкция, имеющая габариты 130х130 мм. Глубина подобной корзинки должна быть примерно 100-120 мм. Такая горелка способна сжигать до 3 кг пеллет в час.

Топливный бункер

Следующим немаловажным компонентом пеллетной горелки с бункером устройства считается топливная емкость. Самая общая распространенная проблема, возникающая в процессе монтажа самодельной пеллетной горелки, вызвана попаданием открытого огня в эту зону.

С целью предотвращения такой аварийной ситуацией необходимо выполнять бункер по проверенным чертежам популярных отечественных брендов, например, Теплодар или Пеллетрон с автоматической подачей топлива.

Горелочное устройство, возможно, произвести различной мощности. Специалисты рекомендуют для начинающих мастеров взять в качестве образца шаблонные конструкции на 20 кВт.

Пеллетное горелочное устройство оборудуется каналом вторичного воздуха. Это ощутимо увеличит теплоотдачу котла. Объем бункера выбираются индивидуально. Возможно, сделать коробку, в которую сможет поместиться от 17 до 34 кг пеллет. Для выполнения топочной камеры обычно применяется нержавеющая сталь с толщиной стенки не менее 2 мм.

Топливный шнек и воздухоподача

Топливный шнек подает пеллеты порциями в зону сгорания в топке. Скорость движения должна регулироваться в соответствии с объемами подачи воздуха, для того чтобы обеспечить полноту сжигания пеллет и снизить потери тепла с химическим и механическим недожогом.

Именно от правильного поддержания соотношение «воздух-топливо» будет зависеть достижение высокого КПД у пеллетного котла до 90-92 %.

Процесс регулировки сможет выполняться ручным способом с помощью механического регулятора, который корректирует число оборотов двигателя шнека и дутьевого вентилятора.

Притом, что это наиболее дешевый вариант управления котлом, он потребует постоянного нахождения оператора около работающего котла, поэтому в более современных агрегатах устанавливают автоматические исполнительные механизмы регулирования процессами горения.

Все пеллетные горелки оборудуются системой воздухоподачи в виде поддува, что создает дополнительный напор в топке и снижает затраты на тягу в дымоотводной системе.

Для того чтобы обеспечить кислородом петлетты в горелочном устройстве мощностью 15 кВт, достаточно будет установить центробежный вентилятор на 20 Вт. Такой вентилятор выполняется в форме улитки, поэтому его работу легче регулировать воздушной заслонкой.

Автоматика пеллетной горелки

Современные котлы не работают без автоматического блока управления. В настоящее время в торговой сети можно его можно подобрать по тепловой мощности горелочного устройства.

Кроме того такой блок возможно изготовить самостоятельно для мастеров-электронщиков с использованием комплектующих, которые также в большом количестве представлены на рынке.

Важно при выборе системы автоматики понимать какие процессы и с какими параметрами нужно регулировать, чтобы котел надежно работал.

Базовые параметры автоматической пеллетной горелки:

• дозировка объема часовой подачи топлива;
• регулировка скорости шнекового транспортера;
• автоматическое включение/отключение котла;
• регулирование воздухоподачи изменением скорости вращения дутьевого вентилятора;
• диагностика работы котла;
• диагностика параметров теплоносителя.

Неисполнение системой автоматики котлом даже одного из этих параметров способно создать серьезную аварийную ситуацию в работе котла и даже привести к его взрыву.

Частые неисправности

Пеллетные котлы относятся к твердотопливным котлам, поэтому в процессе эксплуатации они могут иметь похожие неисправности.

Для того чтобы их избежать еще до установки пеллетной горелки для твердотопливного котла нужно выполнить все требования безопасности, в частности: подготовки помещения с трехкратной циркуляцией воздуха и прочным основанием для размещения котла и вспомогательного оборудования.

Котел должен быть обвязан в точности по схеме, которую предоставляет завод-изготовитель котельного оборудования или по индивидуальному проекту, при самостоятельном производстве пеллетной горелки.

При работе пеллетного котла довольно часто возникают неисправности, которые можно устранить самостоятельно:

1. Выхлоп искр из дымовой трубы, из-за высокой тяги или загрязнения зольников.
2. Черный дым из дымовой трубы — недостаток в подаче воздуха в топку.
3. Белый дым из дымовой трубы — излишек воздуха в топке.
4. Повышенный расход топлива из-за использования низкокачественных пеллет.
5. Возникновение хлопков и заброс дыма в помещение топочной во время открытия дверки котлоагрегата — загрязнение дымовентиляционных систем агрегата.

Безопасная эксплуатация

Инструкция по безопасной эксплуатации котла — основа для оперативного персонала, без ее изучения и практического применения, люди к обслуживанию любого котла не допускаются, то есть для безопасности оборудования и людей, нужны не только теоретические знания у оперативного персонала, но и практика.

Для собственников которые решили установить у себя дома, подобное высокотехнологичное оборудование практическое руководство по работе с пеллетным котлом оказывает организация, которая отвечает за монтаж и наладку оборудования.

Как правило, в обязательные разделы по эксплуатации пеллетного котла включаются следующие разделы:

• обслуживание бункера, заполнения топливом;
• запуск и остановка котла через блок управления;
• регулировка процесса горения, подача воздуха;
• подключения котла в работу в режиме отопления и ГВС;
• диагностика работы узлов котлоагрегата: топливо, дымоотвод, воздухоподача, температура и давления теплоносителя на входе и выходе из котла, водный режим;
• техническое обслуживание котла: механическая очистка и удаление золы;
• текущий и капитальный ремонт.

Пеллетная горелка, изготовленная собственными силами — это единственный на сегодня эффективный способ оптимизации индивидуальной системы теплоснабжения дома, особенно если в качестве источника тепловой энергии используется твердотопливный котлоагрегат.

Данное устройство дает возможность отапливать жилье с самыми высокими КПД для данной категории котлов.