Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборки

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиРазмещённые в статье чертежи твердотопливных котлов длительного горения своими руками, помогут разобраться в принципе работы этого энергогенерирующего агрегата.

Любой читатель, имеющий маломальские навыки слесарных работ, сможет изготовить это, относительно несложное, но весьма полезное и выгодное в домашних условиях устройство.

  • Назначение, компоновка и принцип работы
  • Типовая схема и принцип его работы
  • Конструктивные особенности
  • Изготавливаем своими руками
  • Необходимые материалы и техника
  • Пошаговая инструкция
  • Наиболее популярные модели и их стоимость

Назначение, компоновка и принцип работы

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиДля общего понимания, твердотопливный котёл длительного горения (ТКДГ) можно представить в виде большой топки с ограниченной зоной сжигания.

В ней процесс сгорания регулируется с помощью подачи кислорода.

Несложный, но гениальный, принцип работы основывается на термическом расщеплении топливных элементов с длительным выделением тепловой энергии.

Наиважнейшим преимуществом в принципе его работы является то, что одной закладки топлива достаточно на большой период времени горения от 10 часов и более.

Типовая схема и принцип его работы

Процессы горения, происходящие в ТКДГ схожи с пиролизными агрегатами, где тепло образуется не в процессе сгорания угля или дров, а от газификации твёрдого горючего материала.

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборки

Выделенный газ движется в сопло горелки, где происходит его смешивание с кислородом.

Подача кислорода регулируется воздушной заслонкой таким образом, чтобы топливо не горело, а тлело, выделяя тепло. Температура в горелке составляет 1200 градусов.

Конструктивные особенности

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиФункционирование данного агрегата также основано на медленном сгорании (тлении) твёрдых горючих материалов. При этом они сгорают полностью и практически без отходов.

Этот энергетический агрегат устроен таким образом, что в топку, где размещено топливо, дозировано поступает кислород, регулируя процесс медленного горения (тления). Горение происходит сверху вниз, а не наоборот, как в традиционных печах.

Медленная скорость горения позволяет загрузку котла производить один раз в несколько суток. ТКДГ отличаются друг от друга расположением топки для сгорания.

Верхняя зона. В этом случае твёрдое топливо по мере сгорания продвигается внутрь камеры.

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиНижняя зона. В этом случае в результате горения между стенками и топливом возникает свободное пространство для газообразования. Так как возникновение и воздействие высоких температур происходит в одной точке, то для изготовления котла необходимо выбирать более толстый металл.

Достоинства котлов:

  • Более низкая цена в сравнении с газовыми или электрическими:
  • Высокий срок службы;Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборки
  • Возможность использования разнообразно вида топлива;
  • Длительный цикл работы при одноразовой загрузке.

Недостатки:

  • Невозможность регулирования температурного режима;
  • Невысокий КПД;
  • Трудоёмкость процесса подготовки и загрузки топлива;
  • Для поддержания высокого КПД необходимо регулярно чистить котёл;
  • Трудоёмкие пусконаладочные работы.

Изготавливаем своими руками

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиКак вариант, можно использовать ниже предложенный чертёж будущего котла. Он даёт общее представление о конструкции агрегата. Её можно усовершенствовать и адаптировать непосредственно к котельной вашего дома.

  1. Контроллер теплового комплекса
  2. Дверца для загрузки топлива
  3. Контейнер для сбора золы (зольник)
  4. Магистраль для отвода дыма
  5. Переходник для датчика термопредохранителя
  6. Аварийный патрубок
  7. Входная магистраль теплового контура
  8. Точка подачи холодной воды
  9. K. Выходное отверстие горячей воды
  10. L. Входное отверстие обратного контура
  11. Патрубок опорожнения

Необходимые материалы и техника

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиТехника:

  • Сварочный аппарат с электродами;
  • Шлифовальная и отрезная машинка (болгарка);
  • Шлифовальные и отрезные диски диаметром 230 и 125 мм.

Материал:

  • Труба – диаметр 500 мм, длина 1300 мм, стенка толщиной не менее 3 мм;
  • Труба – диаметр 450 мм, длина 1500 мм, толщина 3 мм;
  • Труба – диаметр 60 мм, длина 1200 мм;
  • Стальной лист толщиной 3 мм;
  • Металлические кольца – диаметр 500 мм, ширина 25 мм;
  • Металлическая фурнитура – задвижки, петли;
  • Полотно асбестовое;
  • Уплотнительный асбестовый шнур.

Пошаговая инструкция

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборкиПроцесс изготовление котла не представляет особенных трудностей, достаточно следовать предложенным рекомендациям.

Приступаем к изготовлению корпуса:

  1. Две трубы (500 и 400 мм), вложенные одна в другую, при помощи кольца свариваются между собой;
  2. Круглой заглушкой диаметра 450 мм завариваем дно малой трубы. В результате получилась «бочка» диаметром 450 мм с приваренной водонагревательной рубашкой;
  3. У основания бочки делаем прямоугольное отверстие размером 150 на 100 мм. Это будет дверца для зольника. Привариваем петли и устанавливаем дверцы, при этом не забываем вварить контейнер для сбора золы.
  1. Для подачи (загрузки) топлива в верхней части конструкции вырезаем прямоугольное отверстие. Размер выбираем произвольный. Главное условие: удобство при закладке дров. Для снижения теплопотерь дверцу топки делаем двойную, состоящую из двух металлических листов с вложением вовнутрь асбестового материала. Места прилегания дверцы также обкладываются жароизоляционным материалом.
  2. В верхнюю часть конструкции ввариваем выпускной патрубок. Он будет выводить в дымоход отработанные газы.
  3. Вварив патрубки, внизу и вверху водяного контура, мы имеем точки подключения котла к системе отопления дома.

Изготовление и установка воздушного распределителя:

Изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и процесс сборки

  1. Из листового металла вырезаем круг, по диаметру несколько меньше внутреннего размера котла. В центре высверливаем отверстие, соответствующее диаметру самой малой заготовленной трубе (60 мм). Это будет воздухораспределитель.
  2. В отверстие вставляется труба;
  3. К внутренней плоскости диска привариваются пластины, имитирующие турбину.

Другой вариант воздухораспределителя

  1. Для удобства работы с распределителем, на его корпус сверху приваривается удобная петля. Одновременно изготавливается заслонка, которая будет регулировать подачу воздуха в топку.
  2. Для крепления воздухораспределителя к котлу вырезается ещё один круг диаметром равным внешнему контуру. В нём также сверлится отверстие, подходящее по размеру для малой трубы. Нижний диск – вставляется во внутреннюю окружность, а верхний (больший по диаметру), после продевания его через трубу, накладывается на внешнее кольцо. В завершение круг приваривается к котлу и используется как верхняя крышка.

Здесь рассмотрен самый простой способ изготовления твердотопливного котла. Умельцы усложняют и модернизируют конструкцию, применяя систему автоматики и принудительного нагнетания воздуха.

Наиболее популярные модели и их стоимость

Каракан 10 ТПЭ

Страна производитель: Россия.

Цена: 16,8 тыс. рублей.

Бастион М-КСТ-12 П

Страна производитель: Россия.

Цена: 33 тыс. рублей.

Буржуй-К Стандарт-10

Страна производитель: Россия.

Цена: 36,8 тыс. рублей.

Rival KT12

Страна производитель: Россия.

Цена: 39 тыс. рублей.

Lavoro Eco L12

Страна производитель: Россия.

Цена: 45,9 тыс. рублей.

Траян Т10

Страна производитель: Россия.

Цена: 47 тыс. рублей.

Твердотоп Медведь 15

Страна производитель: Россия.

Цена: 75 тыс. рублей.

«Буржуй-К» Эксклюзив-12

Страна производитель: Россия.

Цена: 104,6 тыс. рублей.

Отзывы:

Виктор Арсентьев, Тимошевск, Кубань 22.03.2017 год. Если покупать котлы без особых излишеств, то стоимость их одинаковая. Мне посоветовали «Буржуя» за 100 тыс. – заманчиво, но цена кусается. Знать бы за сколько он окупится и сколько я выиграю. А так, наверное, пока подумаю.

Николай Сазонов, Вятские Поляны, 20.03.2017 год. С одним согласен, что эти котлы экономят копеечку. Другое беспокоит – угарный газ. Что-то я не видел системы принудительного его удаления.

Насколько помню он тяжелее воздуха. Как его удалять из подвала? Или строить систему вентиляции или отдельную котельную. И что оно выйдет?

Анатолий Звигло, Горячий Ключ, Краснодарский край, 24.03.2017: Установил у себя дома «Трояна» – горя не знаю. Экономия со всех сторон. Жду возражения, дескать, лес под боком. Врать не буду – дрова «халявошные». Договорился с лесничим на санитарную очистку, вывожу сушняк. Так он ещё и благодарен. Ну, тут уж кто как может. А что до местности без ресурсов, тут нужно маковку чесать и считать.

Самостоятельное изготовление ТКД, в котором реализованы удивительно гениальные, по своей простоте, изобретения – это не иллюзия – реальность. Пошаговая инструкция поможет вам в этом деле. Этот незатейливый агрегат сэкономит вам значительную часть семенного бюджета.

Правильный монтаж котла, гарантирует не только его безопасность, но и дополнительную возможность для обогрева других (хозяйственных) помещений дома.

Как сделать твердотопливный котел своими руками с небольшими затратами, смотрите в следующем видео:

Чертеж простого котла длительного горения

Такая конструкция твердотопливного котла довольно проста. Теплообменник может быть выполнен из листовой стали в виде «водяной рубашки». Для максимальной эффективности теплоотдачи и увеличения площади контакта с пламенем и горячими газами ее конструкция предусматривает наличие двух отражателей (выступов вовнутрь).

Чертеж простого твердотоплевного котла
Чертеж простого твердотоплевного котла

В данной конструкции теплообменник представляет собой комбинирование «водяной рубашки» вокруг камеры сгорания и дополнительного щелевидного регистра из листового металла в верхней ее части.

Схема-чертеж котла с теплообменником щелевого типа
Схема-чертеж котла с теплообменником щелевого типа

1 — дымовая труба; 2 — водяная рубашка; 3 — щелевой теплообменник; 4 — загрузочная дверка; 5 — дрова; 6 — нижняя дверка для поджига и чистки; 7 — колосники; 8 — дверка для регулирования подачи воздуха и чистки зольника.

Читайте также:

  • Как подключить котел длительного горения своими руками
  • Сбросной клапан для отопления
  • Термодатчики для котлов отопления

В данных вариантах «водяная рубашка» дополнена теплообменными регистрами из труб в верхней части камеры сгорания. Кроме того, такие агрегаты рассчитаны на приготовление на них пищи. Вариант 4 большей мощности и с верхней загрузочной дверкой.

Рис. 3 Конструкции твердотопливных котлов с дополнительными регистрами и варочной поверхностью
Рис. 3 Конструкции твердотопливных котлов с дополнительными регистрами и варочной поверхностью

1 — топливник; 2 — регистр из труб; 5 — труба обратки; 6 — подающая труба; 7 -верхняя загрузочная дверка; 8 — нижняя дверка для поджига и подачи воздуха; 9 — загрузочная дверка; 10 — дымовая труба; 13 — колосниковая решетка; 14,15,16 — отражатели; 17 — заслонка; 19 — водяная рубашка; 20 — зольник; 21 — варочная поверхность.

Котел с верхним горением

Котел с верхним горениемЭтот агрегат отличается от предыдущих — во-первых, формой (он круглого сечения и может быть изготовлен из труб разного диаметра), во-вторых, способом сжигания в нем топлива (оно в нем сжигается сверху-вниз). Для того, чтобы обеспечивать такой процесс горения необходимо обеспечить подачу воздуха сверху, непосредственно к месту горения. Эту функцию здесь выполняет воздухоподающая телескопическая труба, которая поднимается вверх при загрузке топлива и опускается вниз после поджигания топлива. При его постепенном сгорании труба под своим весом опускается вниз.  В нижней части трубы для обеспечения равномерной подачи воздуха приваривается «блин» с лопастями.

 

Для обеспечения лучших условий сгорания топлива в верхней части располагается камера подогрева воздуха. Подача воздуха, а значит, и скорость горения, регулируются задвижкой на входе в эту камеру сверху. Теплообменник здесь выполнен в виде «водяной рубашки» вокруг камеры сгорания.

Котел с верхним горением
Чертеж котла на твердом топливе верхнего горения

1 — наружная стенка (труба); 2 — внутренняя стенка; 3 — водяная рубашка; 4 — дымовая труба; 5 — телескопическая воздухоподающая труба; 6 — распределитель воздуха (металлический «блин» с ребрами; 7 — камера предварительного подогрева воздуха; 8 — патрубок подачи воздуха; 9 — подающая труба с нагретой водой; 10 — воздушная заслонка; 11 — загрузочная дверка; 12 — дверка для чистки; 13 — труба с водой из системы (обратка); 14 — трос, управляющий заслонкой.

Котел с пиролизным сжиганием твердого топлива

Отличием такой конструкции является то, что твердое топливо в нем не сгорает, как в обычном, а при недостатке подачи первичного воздуха, «перегоняется» в древесный (пиролизный) газ, который сжигается в специальной камере дожига при подаче в нее вторичного воздуха. Такая подача может быть как естественной, так и принудительной.

Котел с пиролизным сжиганием твердого топлива
Схема-чертеж одного из вариантов пирлизного котла

1 — регулятор тяги с термодатчиком; 3 — дрова; 4 — нижняя дверка; 5 — решетка; 6 — воздушная заслонка подачи первичного воздуха; 7 — зольник; 8 — колосниковая решетка; 10 — прочистка; 11 — слив; 12 — теплоизоляция корпуса; 13 — обратка (подача теплоносителя из системы); 14 — форсунка; 15 — подача вторичного воздуха; 16 — заслонка дымовой трубы; 17 — труба с нагретой водой; 18 — заслонка; 21 — загрузочная дверка; 22 — камера дожига.

Котлы шахтного типа

Как уже упоминалось особенностью таких котлов является наличие двух камер: большой вертикальной загрузочной камеры (шахты) и камеры с теплообменником. Топливо поджигается снизу в первой камере и пламя через отверстие попадает в другую, где и отдает свою энергию теплоносителю через теплообменник.

Такие котлы могут быть, как с обычным сжиганием топлива, так и с пиролизным. В первом случае весь необходимый воздух подается через нижнюю дверку, а продукты горения, пройдя через теплообменник, удаляются в дымовую трубу. Во втором случае к месту горения подается ограниченное количество первичного воздуха, где дрова  сгорают с выделением пиролизного газа. Кроме того такие конструкции оборудуются дополнительной камерой дожига, куда подается вторичный воздух и осуществляется сжигание газа. В верхней части теплообменной камеры расположена задвижка, которая отрывается при розжиге и позволяющая дымовым газам напрямую выходить в дымовую трубу.

Котлы шахтного типа
Чертеж-схема котла шахтного типа с камерой дожига

1 — заслонка подачи первичного воздуха; 2 — нижняя дверка для поджига и чистки; 3 — решетка; 4 — дрова; 5 — загрузочная дверка (может располагаться и сверху); 12 — труба с нагретой водой (подача); 13 — пусковая заслонка; 14 — заслонка дымовой трубы; 15 — теплообменник; 16 — подача вторичного воздуха; 17 — камера дожига; 18 — обратка; 19 — слив; 20 — чистка; 21 — заслонка; 22 — колосниковая решетка; 25 — зольник.

Схема котла шахтного типа с футеровкой внутренней поверхности камер сжигания и дожига
Схема котла шахтного типа с футеровкой внутренней поверхности камер сжигания и дожига

Твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:

  1. Топка – «коробка» глубиной 460 мм, шириной 360 мм и высотой 750 мм с общим объемом 112 л. Объем топливной загрузки для такой камеры сгорания составляет 83 л (весь объем топки заполнять нельзя), Что позволит котлу развивать мощность до 22 – 24 кВт.
  2. Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
  3. Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
  4. Теплообменник объемом 50 л большей частью расположен над топкой, но нижняя его часть охватывает ее с 3-х сторон в виде водяной рубашки толщиной 20 мм.
  5. Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
  6. Топка и зольник закрыты герметичными дверцами, а забор воздуха осуществляется через трубу, в которой установлен вентилятор и гравитационная заслонка. Как только вентилятор выключается, заслонка под собственным весом опускается и полностью перекрывает воздухозаборник. Как только термодатчик зафиксирует снижение температуры теплоносителя до заданного пользователем уровня, контроллер включит вентилятор, поток воздуха откроет заслонку и в топке разгорится огонь. Периодическое «отключение»котла в сочетании с увеличенным объемом топки позволяет продлить работу на одной загрузке топлива до 10 – 12 часов на дровах и до 24-х часов на угле. Хорошо зарекомендовала себя автоматика польской компании KG Elektronik: контроллер с термодатчиком – модель SP-05, вентилятор – модель DP-02.

 

твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками
твердотопливный котел сверхдлительного горения своими руками

Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.

 

Процесс изготовления котла своими руками.

Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:

  1. Стальные листы толщиной 4 – 5 мм для изготовления топки. Наилучшим образом подходит легированная сталь жаропрочных марок 12Х1МФ или 12ХМ (с добавками хрома и молибдена), но варить ее нужно в среде аргона, поэтому понадобятся услуги профессионального сварщика. Если же вы решите сделать топку из конструкционной стали (без легирующих добавок), то следует применять низкоуглеродистые марки, например, Сталь 20, так как высокоуглеродистые от воздействия высокой температуры могут утратить пластичность (происходит их закалка).
  2. Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
  3. 4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
  4. Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
  5. Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
  6. Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
  7. Стальная полоса 20х3 мм.
  8. Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
  9. Асбестовый шнур для герметизации проемов.
  10. Ручки для дверок заводского изготовления.

Сварку деталей следует выполнять электродами МР-3С или АНО-21.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Сначала из двух боковых, одной задней и одной верхней стенок собирается топка. Швы между стенками выполняются с полным проваром (они должны быть герметичными). Снизу к топке с 3-х сторон горизонтально приваривается стальная полоса 20х3 мм, которая будет служить днищем водяной рубашки.

Далее к боковым и задней стенкам топки нужно торцами приварить в произвольном порядке короткие отрезки трубы небольшого диаметра – так называемые клипсы, которые обеспечат жесткость конструкции теплообменника.

Теперь к полосе-днищу можно приварить наружные стенки теплообменника с предварительно выполненными отверстиями под клипсы. Длина клипс должна быть такой, чтобы они слегка выступали за наружные стенки, к котором их нужно приварить герметичным швом.

В передней и задней стенках теплообменника над топкой вырезаются соосные отверстия, в которые ввариваются жаровые трубы.

Остается приварить к теплообменнику патрубки для соединения с контуром отопительной системы.

Самодельный котел из листового металла
Самодельный котел из листового металла

Сборка котла

Агрегат нужно собирать в следующей последовательности:

  1. Сначала изготавливают корпус, прихватив короткими швами к его днищу боковые стенки и обрамления проемов. Нижним обрамлением проема зольника служит само днище корпуса.
  2. Изнутри к корпусу приваривают уголки, на которых будет укладываться решетчатый поддон топки (колосниковая решетка).
  3. Теперь нужно приварить саму решетку. Уголки, из которых она состоит, нужно приварить наружным углом вниз, так чтобы поступающий снизу воздух равномерно распределялся двумя наклонными поверхностями каждого уголка.
  4. Далее к уголкам, на которых уложена колосниковая решетка, приваривают топку с теплообменником.
  5. Дверцы топки и зольника вырезаются из стального листа. Изнутри они обрамляются стальной полосой, уложенной в два ряда, между которыми нужно уложить асбестовый шнур.

Далее приваривают дымоотводящий патрубок и воздуховод с фланцем для установки вентилятора. Воздуховод заводится внутрь котла через отверстие посредине задней стенки чуть ниже колосниковой решетки.

Теперь надо приварить к корпусу котла ответные части петель дверок и несколько кронштейнов шириной 20 мм, к которым будет крепиться обшивка.

Теплообменник нужно обложить с трех сторон и сверху базальтовой ватой, которая стягивается шнуром.

Поскольку утеплитель будет контактировать с горячими поверхностями, он не должен содержать фенол-формальдегидного связующего и других веществ, испускающих при нагреве токсичные летучие вещества.

При помощи шурупов к кронштейнам прикручивается обшивка.

Сверху на теплогенератор устанавливается контроллер автоматики, а к фланцу воздуховода прикручивается вентилятор.

Температурный сенсор нужно поместить под базальтовую вату, так чтобы он контактировал с задней стенкой теплообменника.

При желании котел можно оборудовать вторым контуром, позволяющим эксплуатировать его в качестве водонагревателя.

Контур имеет вид медной трубки диаметром около 12 мм и длиной 10 м, намотанной внутри теплообменника на жаровые трубы и выведенной наружу через заднюю стенку.

 

За информацию для статьи, благодарим наших коллег: microklimat.pro,v-teple.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.