С ростом тарифов на газ и электроэнергию возникает потребность в применении более дешевых видов топлива. К ним относятся торф, отходы древесины, отходы сельского производства. Многие предприятия создаются на площадках с отсутствующей коммуникацией тепловых сетей. Возникает проблема с теплом, необходимым для нормальной работы предприятия. Это решается постройкой автономной котельной. Для получения тепла созданы котлы на отходах.
Котлы на отходах решают две важные проблемы. Во – первых, они помогают избавиться от ненужных отходов деревообрабатывающих предприятий, соломы, жмыха. Во-вторых, помогают решить проблему с теплом для нужд предприятия, бытовых нужд.
Котел на древесных отходах
Котлы твердотопливные делятся на две группы. Первая группа - котлы, использующие в качестве топлива древесину, опил, щепу, дрова до 1,5 м длиной, кусковые отходы. Вторая группа – котлы с пиролизным сжиганием древесины, в комплектацию входит вихревой газогенератор. Используется горение древесного газа, исключающее образование сажи. Котел на древесных отходах позволяет регулировать мощность в пределах 30-100%,при этом КПД остается высоким. В качестве теплоносителя выступает вода, в комплектацию входит накопитель топлива – бункер, что помогает обеспечить круглосуточную бесперебойную работу. Загрузка топлива нужна один раз в сутки. Котел на отходах деревообработки создает возможность передачи тепловой энергии на большие расстояния, применять для сушки в сушильных камерах. Пиролизная система позволяет использовать древесину с влажностью не более 20%. Котел на отходах деревообработки предусматривает механическую подачу топлива, это гарантирует устойчивое горение топки, позволяет регулировать производительность по теплу. Котел на древесных отходах поддерживает заданную температуры воды на выходе. Работа котла контролируется с помощью автоматики. Модификации этих котлов могут быть представлены моделями КВСм-ОД и КВ-Ва.
Котел на отходах деревообработки
Котел на отходах совершенно безопасен в работе, в комплект входит система защиты, которая соответствует нормативным требованиям противопожарной и технической безопасности; представляет практически готовую к эксплуатации конструкцию. Котел на отходах оригинально решает задачу с топливом, используя различные виды отходов деревообработки и лесопиления. Для них характерна надежность, простота и удобство в обслуживании.
В последнее время в качестве источника тепла в системе водяного отопления довольно часто используют котлы, работающие на опиле или щепе. И это вполне оправдано, учитывая немалое количество его достоинств по сравнению с другими видами подобного оборудования, включая экологичность и определенную экономию при использовании такого не слишком традиционного топлива.
Тем более что цены на привычные энергоносители становятся все выше, а котел на опилках и его характеристики таковы, что с его помощью легко поддерживать тепло и в жилом доме, и в теплице, и даже в производственных помещениях значительной площади.
Плюсы и минусы методики
Главными достоинствами использования в качестве источника энергии для системы отопления сгорающих опилок и щепы являются:
- Высокая эффективность нагрева теплоносителя (как правило, воды, хотя в водяной системе может использоваться и антифриз), при помощи которого в доме поддерживается тепло, а иногда еще и обеспечивается горячее водоснабжение.
- Незначительная стоимость сырья. Особенно выгодной система, основанная на применении котла на опиле, будет в том случае, если недалеко от отапливаемого помещения есть одно или несколько деревообрабатывающих предприятий (например, мебельные фабрики или лесопилки).
- Экологическая чистота опилок как топлива. Их сгорание практически не выделяет в атмосферу токсичные вещества в отличие от ряда жидких и газообразных энергоносителей.
- Простота эксплуатации и обслуживания. Пользоваться оборудованием, работающим на опилках и щепе, способен практически каждый. А для его установки не требуется разрешения контролирующих органов, как при подключении газового прибора.
Недостатки у такой системы, естественно, тоже есть. Среди них стоит отметить сложность хранения материала, обладающего высокой горючестью.
Частично эта проблема устраняется путем прессования топлива, однако, хранить опилки все равно требуется в достаточно просторном помещении.
Также минусом можно назвать необходимость в периодической чистке дымоходов, которая обусловлена большим количеством образующейся в процессе работы сажи и золы.
В целом положительный эффект, который дает метод нагрева помещений при помощи длительного горения опилок, оказывается намного больше по сравнению с некоторыми его недостатками. А, значит, такие системы имеют право на существование. И, более того, со временем могут вытеснить традиционные варианты отопления.
Устройство и методы изготовления
Принцип, по которому работают котлы на опилках, простой. Сжигание сырья осуществляется при помощи контролируемого длительного горения, трехступенчатой подачи атмосферного воздуха и вторичного дожига продуктов сгорания. При этом топливо проходит несколько стадий:
- загрузку в бункер, где находится шнек, который чаще всего расположен вне помещения;
- поступление при помощи червячной передачи в хранилище для опилок;
- отправка в следующий резервуар, соединенный с топочной камерой;
- попадание в топку котла, в котором и происходит поджигание и сгорание сырья, в результате чего нагревается теплообменник, а нагретый воздух выводится либо в камеру газогенерации (где осуществляется вторичный дожиг горючих газов), либо сразу в дымоотводную систему.
Конструкция котлов
Как правило, такое оборудование состоит из следующих элементов:
- устройства для подачи сырья;
- колосников, располагающихся в колосниковой части оборудования;
- емкости для сбора отходов;
- распределителя нагретого в топке воздуха;
- топки, где происходит сгорание топлива. Она имеет ряд отверстий, расположенных в особом порядке, позволяющем контролировать подачу воздуха и, соответственно, обеспечивать равномерность длительного горения;
- теплообменного блока, куда выходят газы, нагревающие теплоноситель и следующие затем в дымоотводящую трубу.
Защитные системы и режимы работы
Кроме основных частей прибор, работающий на опиле и щепе, снабжается системами защиты от возгорания, за счет наличия которых может считаться достаточно безопасным для отопления жилых помещений.
Также у оборудования могут иметься датчики для обнаружения дыма, своевременно предупреждающие о пожаре. А еще автоматический котел на опилках способен работать в нескольких режимах:
Максимальный
Применяется при наличии в топке значительного количества топлива. Когда воздух и вода нагреваются, оборудование постепенно снижает интенсивность сгорания, обеспечивая эффективное использование сырья.
Средний
Допускается при необходимости более продолжительного времени отопления. В этом случае топливо расходуется в гораздо меньшем объеме до тех пор, пока температура в помещении не снижается до минимально допустимой величины. При этом режим снова переключается на более интенсивный.
Оборудование, способное так работать, называют приборами длительного горения на опиле и щепе.
«Пауза»
Используется тогда, когда котел уже не нужен для отопления. Горение топлива прекращается, а устройство остывает.
Самостоятельное изготовление и монтаж
Вместо того чтобы покупать такое нужное и эффективное для отопления устройство, его можно изготовить своими руками. Для создания котла на опиле понадобятся следующие инструменты и материалы:
- несколько труб: с прямоугольным профилем 60-40 мм и круглых, диаметром 4 и 5 см;
- аппарат для сварки и электроды к нему;
- угловая шлифовальная машина («болгарка»).
Участки труб следует подбирать таким образом, чтобы они поместились внутри котла размерами 36х40х80 см. При этом конструкции прямоугольного сечения будут использоваться в качестве вертикальных стоек, в которых вырезаются круглые отверстия для остальных деталей. Стоит учитывать, что с той стороны, где будет располагаться дверца, диаметры трубопроводов будут равны 50 мм. В задней же части котла размеры первых 4 вырезанных прямоугольников должны быть равны 5х6 см, а следующих четырех – 4х4 см.
Подведение труб для холодной и нагретой воды обеспечивается вырезанием круглых отверстий диаметром по 5 см.
Сварка передней и задней частей устройства производится следующим образом:
- привариваются прямоугольные стойки;
- к ним присоединяются круглые трубы таким образом, чтобы они располагались перпендикулярно полу помещения;
- к котлу подключаются трубопроводы подвода и отвода теплоносителя;
- торцы всех открытых труб завариваются при помощи кусков металла.
Теперь можно проверять котел на опилках на герметичность – залить в трубы жидкость и проверить утечку.
После этого оборудование монтируется в кирпичный топливник. Его тоже можно сделать своими руками, используя в качестве материала огнеупорные кирпичи.
Особенности котлов
Имеющиеся на отечественном рынке котлы на опилках (большая часть которых работает и на щепе) имеют мощность от 10 до 500 кВт. С учетом использования 1 кВт для снабжения теплом примерно 10 кв. м это означает возможность нагрева при помощи такого оборудования помещений площадью до 5000 «квадратов». А для их работы потребуется от 2 до 100 кг сырья в час. Самодельные устройства могут иметь практически любую мощность, однако, обычно их изготавливают из расчета обеспечения теплом 100–500 кв. м.
Преимуществами таких по сравнению с обычными системами являются:
- возможность работы на щепе, опиле и прессованной стружке (пеллетах);
- максимальная эффективность;
- высокая скорость нагрева воздуха;
- использование не только для отопления, но и для получения горячей воды, сушки вещей и даже для приготовления и подогрева пищи.
Котлы длительного горения, работающие на щепе и опилках, устанавливаются только на полу. Их настенный монтаж невозможен из-за слишком большого веса оборудования. Обслуживаются эти устройства достаточно просто – уборка золы производится не чаще 1–2 раз в месяц для котла, применяемого в жилых помещениях, и раз в неделю для промышленного оборудования.
Невозвратные горючие отходы производства всегда представляют интерес как дешевое топливо для производственных и бытовых нужд. В ходе первичной деревообработки (распиловки круглого леса) такими отходами являются опилки, которые образуются в немалых объемах.
Периодический вывоз или утилизация их выливается в значительные расходы, а постоянное складирование их на производственной площадке чревато санкциями органов экологического и санитарно-эпидемиологического контроля. Использование опилок, с учетом их постоянного образования, для отопления частных домов и дач выглядит весьма привлекательно.
Учитывая специфику топлива, полезно предварительно внимательно ознакомиться с характеристиками и особенностями эксплуатации. Кроме того, несколько слов нужно сказать о самом топливе.
Обеспечение топливом
Итак, для постоянного отопления опилки должны:
- Образовываться в необходимых для отопления объемах. Нет смысла устанавливать такой котел при недостаточном их количестве. На это следует обратить внимание в первую очередь. К примеру, котел мощностью 25 кВт в отопительный сезон потребляет до 40 кг опилок в час. С другой стороны, избыточный объем опилок на складе тоже нежелателен, поскольку их складирование резко ухудшает качество: опилки становятся плотными и сырыми, плохо горят с низкой теплоотдачей.
- Обходиться дешево. Поскольку опилки обычно отпускаются производителем бесплатно, единственным видом затрат станут транспортные расходы на доставку их к дому для отопления. Следует учитывать, что они имеют малую плотность и неудобны для транспортировки.
Посчитайте, во что вам обойдется доставка топлива, и какова, соответственно, будет его цена.
Требования к топливу
Эффективность работы котлов прямо зависит от влажности опилок. Использование в качестве топлива сухой стружки и опилок столярных производств проблем не вызывает. Основную же массу опилок составляют, как отмечалось, отходы цехов распиловки круглого леса.
Производственные отходы распиловки леса-кругляка на ленточных пилорамах представляют собой мелкие (до 0,3 мм) опилки влажностью до 80%. Даже при постоянной принудительной подаче воздуха в топку такие опилки сгорают очень медленно, поскольку требуется время для их подсушки. Еще большую проблему при сжигании представляют собой сырые, долго хранившиеся опилки, уплотненные в сырую пылеобразную массу.
Сжигать такое топливо следует в определенном режиме:
- В топочную камеру должно подаваться сухое и сырое топливо в соотношении 3:1.
- Подачу сырого топлива можно начинать только с набором полной мощности котла после розжига.
- Постоянно принудительно подавать воздух вентилятором в топочную камеру.
Преимущества
В основе рабочего процесса лежит температурный распад древесины, называемый пиролизом. В режиме тления в камере газогенерации выделяется пиролизный газ, выгорающий затем в камере сгорания в условиях принудительной подачи воздуха.
Неоспоримыми преимуществами являются
- Высокий КПД (до 85-90%).
- Высокая экономичность (до 8-12 часов обогрева на одной загрузке котла). Пиролизные котлы экономичнее классических дровяных в 3-5 раз, а газовых котлов – в 10 -11 раз, при примерно одинаковом выделении тепла.
- Быстрый нагрев помещения (30-40 минут) после розжига котла.
- Простота и надежность конструкции.
- Низкое потребление топлива.
- Низкая стоимость топлива.
- Возможность перевода в режим обычного дровяного котла.
- Независимость мощности от сортности сырья. Котел, кроме опилок, может работать на коре, щепе, сучьях, древесине.
- Простота обслуживания и чистки котла.
- Экологическая безопасность.
- Простота эксплуатации позволяет не тратить средства на дорогостоящее обучение персонала котельной.
- Благодаря дешевизне опилок и высокому КПД, подобные котлы очень быстро окупаются.
Варианты комплектации и принципиальные схемы работы
Рассмотрим несколько вариантов котельного оборудования, предназначенного для отопления жилого или дачного дома.
Котельная установка
Наиболее удобной и современной является автоматизированная водогрейная установка, работающая на опилках, щепе, стружке. При наличии большого объема крупнофракционной части топлива можно приобрести дробильную машину для переработки крупной фракции в мелкую.
Установка включает в себя следующие узлы:
- Бункер для топлива
- Газогенератор
- Котел водогрейный (камера сгорания и теплообменник)
- Блок автоматического управления
Проектом жилища могут быть предусмотрены различные варианты размещения оборудования: полностью снаружи или внутри помещения, а также с выносом отдельных узлов наружу.
Описание процесса работы:
Опилки выгружаются в отопительный бункер автосамосвалом (трактором, фронтальным погрузчиком). Для предупреждения слеживания опилок в бункере предусмотрен ворошитель для периодического их рыхления.
По транспортеру (ленточному или шнековому) они подаются в камеру газогенерации, где в режиме медленного горения происходит термическое разложение топлива с выделением пиролизного газа. Подача топлива на транспортер и в камеру газогенерации осуществляется автоматически.
Пиролизный газ, поступающий из газогенератора в камеру сгорания, выгорает полностью, нагревая воду. Содержание в дымовых газах несгоревших компонентов минимально: окиси углерода всего до 1%, окиси азота до 300 мг/м³. В камеру сгорания вентилятором подается горячий воздух, что способствует глубокому выгоранию компонентов пиролизного газа.
Система автоматики управляет следующими процессами:
- Подачей топлива в газовый генератор
- Подачей вентилятором горячего воздуха пропорционально объему топлива в камере сгорания
- Температурой теплоносителя и ее изменением
- Пожаротушением
Котлы на и опилках HARGASSNER (Австрия) являются типичным оборудованием такого уровня, используемым для отопления частных домов, гостиниц, офисов, коттеджей в Европе. Мощность таких котлов 25 — 55 кВт, отапливаемая площадь 200-600 кв. м.
Отечественные производители
Отечественные производители также предлагают широкий выбор котлов на опилках и пеллетах для отопления индивидуального жилья и небольших производственных помещений.
Предлагаемые котлы, в основном, пиролизные, работающие в автоматическом режиме. Технологически процесс горения аналогичен приведенному выше. Единственное отличие от импортного оборудования состоит в том, что российские котлы, как правило, не обеспечены автоматическими линиями подачи топлива.
Автоматика регулирует работу вентилятора поддува для стабильной заданной температуры теплоносителя, которая задается блоков управления. При плановом или аварийном отключении вентилятора котел продолжает работать на пониженной мощности. Закладка опилок, стружки и других отходов дерева выгорает в них в течение 4-12 часов, в зависимости от выбранного режима горения.
Шахтные котлы длительного горения
Особого внимания заслуживает шахтные котлы длительного горения (котлы Холмова). Это пиролизные котлы особой конструкции. Конструктивное преимущество их в том, что топливо, закладываемое в специальную шахту, частично подсыхает, что позволяет использовать для отопления опилки повышенной влажности.
- Автоматика (контроллер) управляет процессом горения, заданной температурой теплоносителя и работой центробежного насоса.
- Система безопасности обеспечена контуром аварийного охлаждения котла и предохранительным клапаном.
- Обслуживание котла занимает несколько минут 1-2 раза в сутки.
- Применение таких котлов позволяет отапливать коттеджи и малые производства площадью 60 -250 кв. м.
Собственные конструкции
Конструкции таких котлов, предлагает в сети множество доморощенных «самоделкиных». Не заостряя внимания на творческих новациях в рекламируемых аппаратах, отметим, что такое оборудование не может быть надежным и долговечным, в принципе.
Материалы, из которых оно изготовлено, чаще всего не отвечают условиям эксплуатации, сами конструкции примитивны, в них отсутствует самый элементарный автоматический контроль и системы безопасности. В то же время, полностью укомплектованный заводской котел на опилках или пеллетах мощностью 20 кВт, с гарантией, способный отапливать коттедж или дачный домик, стоит всего около 40 -50 тысяч рублей. Согласитесь, это не та сумма, экономя которую можно рисковать собственным здоровьем и жилищем.
Котлы, работающие на опилках и других отходах деревообработки, сегодня являются самым экономически оправданным оборудованием для отопления частных домов. При принятии решения о выборе такого оборудования, особое внимание следует уделить наличию необходимого объема отвечающего по влажности топлива. Если предполагается сжигать опилки влажностью более 55-60%, то они должны составлять не более 20-25% от загружаемого в топку материала. Основным же топливом должны быть отходы дерева влажностью до 20%.
В условиях жесткой конкуренции мебельные предприятия и пилорамы, вынуждены постоянно оптимизировать свои издержки. Одним из способов их минимизации является использование собственных древесных отходов для отопления производственных помещений. С этой целью на предприятиях устанавливаются котельные, работающие на отходах деревообработки. Рассмотрим принцип работы такой котельной на примере самых распространенных на сегодняшний день котлов серии КТУ от компании Теплоресурс.
Общая схема и принцип работы
Сразу следует отметить, что закладка топлива для отопления происходит механически с помощью шнековой системы или гидравлического толкателя. Это избавляет от ручной работы по закладке топлива в котел. В обязанности обслуживающего персонала входит:
1. Контроль работы котла
2. Регулярное закладывание топлива в специальный бункер, из которого топливо подается в котел.
3. Прочистка зольника. В расширеннойкомплектацииприсутствует функция механическогоудаленияотработанныхостатковтоплива, вбазовой -приходитсяэтуработувыполнятьвручную.
В работе котла можно выделить следующие три этапа.
1. Подсушивание топлива. Большинствоотходовпоступаетсдеревообрабатывающихпредприятий, поэтомуимеютповышеннуювлажность. Чтобыобеспечить равномерное и стабильное горение, опилки подсушиваются на колосниковой решетке.
2. Выделение СО. На колосникахподдерживаетсяизначальноневысокаятемпература, благодарячемуопилкиприсгораниивыделяютмаксимум углерода.
3. Догорание СО. Продукт сгорания подается в зону дожигаисгораетпритемпературе 900-950 градусов. Этопозволяетпройтипроцессуокисленияуглерода.
Такая схема позволяет существенно увеличить КПД сжигания и практически использовать весь потенциал древесной стружки для отопления помещения. Данный принцип работы носит название слоевое сжигание на колосниковом полотне. Способствует эффективности горения также автоматическое распределение воздуха.
Системы безопасности и автоматика
Для того чтобы работа котла проходила наиболее безопасным способом используется следующие приборы защиты.
1. Тепловая изоляция облицовки.
2. Антивзрывные клапаны. Сбрасывают чрезмерное давление пара.
3. Температурные датчики на входе и выходе теплоносителя.
4. Температурный датчик отходящих газов.
Все эти элементы помогают эффективно заботиться о безопасности работы котла и предупредить возможные опасные ситуации, а в случае необходимости подать сигнал и остановить работу агрегата. Скорость сгорания топлива регулируется при помощи дозирования кислорода на окисление. Подача материалов в топку осуществляется с помощью шнековой системы или гидравлическим толкателем.
Преимущества использования котла, работающего на опилках
В качестве основных преимуществ, стоит отметить низкую стоимость топлива, по сравнению с ископаемым топливом, и как следствие низкие эксплуатационные затраты. Возможность перехода с одного вида топлива на другой (торф, опилки, стружка и т.д.) с минимальными изменениями настроек котла - также стоит отнести к весомым плюсам. Благодаря котлам такого типа удается значительно сэкономить. Особенно это ощутимо, если приходится отапливать большие помещения. Приобретение топлива также не является проблемой, большинство лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий с готовностью избавятся от нескольких тонн отходов, которые необходимо утилизировать.
В связи с постоянным повышением цен на энергоресурсы многие потребители ищут способ сэкономить на источниках тепла для своих .
Доступным и недорогим сырьем для обогрева помещения служат – обычные древесные опилки.
Одна проблема: для обогрева с помощью опилок в доме нужно установить специальный отопительный котел, который способен этот вид топлива продуктивно переработать.
Рассмотрим характеристики нескольких различных отопительных котлов.
Котлы Liepsnele
Среди продуктов этой марки различают те, что работают:
- на дровах и древесных отходах. Различают следующие наименования по мощности: L10, L20, L40 – от 10 до 40 киловатт;
- как на древесных отходах, так и на торфе, угле и . Маркировка U- обозначает универсальные. L7U, L10U, L20U, L40U, мощность – 10–40 кВт.
Длительность горения «Липснеле» – 22–26 часов при условии закладывания в топку опила или другого древесного мусора мелкого размера. При сгорании происходит практически 100% переработка продуктов сгорания, что отвечает экологическим требованиям.
Помимо этого, способность «Липснеле» перерабатывать в тепловую энергию древесные отходы снимает вопросы утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий.
Высокая продолжительность горения обуславливается техническими особенностями строения котла: тепловое воздействие на сырье осуществляется не снизу, как это обычно принято, а сверху, что позволяет продлить процесс до максимума.
Фирма-производитель – Liepsnele.
Рассмотрим характеристики на примере L10U:
Следует учесть, что допустимая влажность употребляемого сырья – 15–30 %. При более высокой влажности отопительная печь не сможет выделить достаточно тепла для обогрева дома. Цена на модель L-10U будет колебаться от 60 до 66 тысяч рублей.
Котел Unica Sensor мощностью 10-60 киловатт
Производитель – компания «ООО Moderator», Польша.
«Модератор» приспособлен для сжигания с целью обогрева помещения щепок, коры, опилок, другого мелкого древесного мусора. Для отопления может применяться и уголь, но нельзя использовать картон, отходы из пластика или пластмассы.
Помимо отопительной, в «Модераторе» подразумевается и функция качественного подогрева воды.
Как и «Липснеле», «Модератор» работает в системе верхнего сгорания, что обеспечивает .
Главное условие хорошего обогрева помещения: влажность используемого для обогрева сырья не должна превышать 30%. К тому же чрезмерно влажное топливо понижает коэффициент полезного действия и уменьшает срок эксплуатации котла.
Технические характеристики «Модератора уника сенсор» мощностью 10 кВт:
Стоимость «Модератора» мощностью 10 кВт от 54 до 60 тысяч рублей.
Шахтный котел длительного горения «Яик» марки кс-ш-25
Производитель – ОАО «Новосергиевский механический завод».
«Яик» – простой в обслуживании и неприхотливый котел, отапливающий помещение путем сжигания сыпучих материалов: щепок, опилок, стружки, подсолнечной шелухи.
Отличительной чертой «Яика» является наличие камеры для дожига образующихся при горении газов, из-за чего время горения одной партии топлива увеличивается. Управляется котел микропроцессорным регулятором, что максимально оптимизирует процесс горения.
Технические характеристики:
Цена «Яика» от 90 до 94 тысяч рублей.
Внимание: каждый из вышеперечисленных котлов требует использования дымохода.Очень жаль, что выбор работающих на отходах котлов для домашнего пользования на российских рынках очень невелик. Подобные отопительные аппараты, при условии доступной цены, могли бы не только значительно облегчить проживание людей в глубинке, но и сократить неоправданный расход такого ценного ресурса, как древесина.