Шахтный котел: твердотопливные котлы шахтного типа, из кирпича, на дровах, котел длительного горения

Как сделать шахтный котел – пошаговое руководство по строительству твердотопливного котла

Достоинства и недостатки

Шахтный агрегат обладает такими основными преимуществами:

1. Универсальность, доступность работы на разных видах топлива, в том числе и на жидком для модифицированных установок.
2. Высокий КПД котла, производительность и автономность без дозагрузки топлива до 24 часов.
3. Продуманная конструкция, упрощающая обслуживание, загрузка/выгрузка осуществляются через отдельные люки.
4. Надежность и безопасность, поэтому загазованность помещения и отравление угарным газом, можно сказать, сведена на «ноль».

К недостаткам относят:

повышенное сажеобразование и смолы при сгорании топлива;

огромные габариты установки.

Особенности действия шахтных котлов

Воздух попадает под колосник и непосредственно в котел посредством поддувальной дверки, поэтому топливо и сжигается. Когда это происходит, образуются дымовые газы – они выводятся сквозь газовую щель. Котел Холмова имеет такую конструкцию, что объема воздуха, который подается посредством поддувальной дверки, изначально уже недостаточно для полноценного сжигания. Как следствие – при работе прибора наблюдается определенный химнедожог.

В нашем случае химический недожог свидетельствует о том, что в ходе окисления образуется не чистый углекислый газ, а он же, но уже в сочетании с угарным. Воздух, который проходит под вспомогательным колосником, затягивается в отверстия на нем. Число данный отверстий таково, что количества вторичного воздуха уже слишком много. Теплонапряженность в этом месте достаточно высокая и может достигать 700-800 градусов, вследствие чего остатки угарного газа и окисляются.

После окисления газ перемещается в радиационный отсек топочной камеры. Там он перемешивается, поднимается и делится благодаря обменнику на пару потоков. Далее посредством выходного патрубка газ попадает прямо в дымоход. Конвективная тепловая энергия забирается обменником и стенками, располагающимися рядом с ним. Рабочая жидкость после прохождения входного патрубка, соответственно, ударяется о стенку, после чего растекается и движется через весь прибор между обменником тепла и камерами. Уже прогретый теплоноситель подается в отопительную систему посредством выходного патрубка в верхней части устройства.

Процесс изготовления твердотопливных котлов длительного горения своими руками: чертежи и сборка

Сразу следует оговориться, что конструкции могут иметь как верхнюю камеру сжигания газов, так и нижнюю. В первом случае продукты сгорания попадают в рабочее отделение под воздействием природных сил, а во втором – при помощи дополнительного приспособления для нагнетания воздуха.

Чертежи конструкции для самостоятельного изготовления

Так как котлы с наличием нижней камеры догорания сложны в изготовлении и требуют установки дополнительного оборудования при монтаже, рассматривать их не имеет особого смысла. Быстрее и экономнее сделать конструкцию с верхней камерой для сжигания газов.

Пример пошагового изготовления самодельного агрегата

Далее рассказывается, как самому сделать твердотопливный котел длительного горения, используя доступные материалы.

Применяемые элементы

Для изготовления конструкции потребуются:

труба сечением 500 мм и длиной 1300 мм;

труба с диаметром 450 мм и длиной 1500 мм;

труба сечением 60 мм и протяженностью 1200 мм;

два кольца шириной 25 мм и диаметром 500 мм;

металлические уголки и куски швеллера;

лист металла;

асбестовое полотно;

петли и ручки.

Корпус конструкции можно изготовить из такой трубы

Порядок сборки корпуса

В первую очередь трубы сечением 1500 и 1300 мм вкладываются друг в друга. Соединяются они с использованием кольца, изготовленного из уголка размером 25х25 мм. Из металлического листа вырезается окружность диаметром 450 мм и фиксируется к торцевой части трубы. Она выступает в качестве днища. В итоге должна получиться небольшая бочка.

С нижней стороны конструкции вырезается отверстие в форме прямоугольника 15х10 см для дверцы зольника. К проему крепится створка при помощи петлей, а также устанавливается задвижка.

Для конструкции можно использовать обычный газовый баллон

Чуть выше проделывается прямоугольное отверстие для топливной камеры. Размеры могут быть определены самостоятельно. От правильно подобранных габаритов будет зависеть удобство загрузки дров или другого топлива. По той же технологии устанавливается дверка с задвижкой.

В верхней части самодельной конструкции делается выпускной патрубок, с помощью которого отработанные газы будут поступать в дымоходную трубу. По бокам посредством сварки фиксируются патрубки, необходимые для подсоединения к отопительной системе строения. В них обязательно нарезается резьба.

Расположение патрубка для дымоходной трубы

Устройство воздушного распределителя

Из куска жести вырезается окружность с поперечным сечением на 20-30 мм меньше, чем диаметр внутренней части котла. В центральной части проделывается круглое отверстие для воздухораспределительной трубы. Его диаметр должен составить 6 см. Непосредственно в отверстие вставляется труба и приваривается к основе.

Распределитель воздуха со стабилизатором

К нижней части металлического блина крепятся куски уголка. С другой стороны путем сварки фиксируется петля, которая необходима для перемещения конструкции вверх и вниз. Для настройки подачи воздуха непосредственно в камеру сгорания устраивается заслонка.

Распределение воздуха при помощи приваренных уголков

Круг диаметром 500 мм, вырезанный из подходящего по размерам куска металла, вставляется в конструкцию. Верхний конец трубы заводится в отверстие, после чего верхняя крышка котла приваривается наглухо. К петле фиксируется трос, позволяющий опускать и поднимать распределитель.

Вид собранной конструкции

Изготовление корпуса

Корпус является главным элементом шахтного котла на дровах.

Изготавливают его в следующей последовательности:

1. Сначала изучают чертежи будущего агрегата, чтобы определиться с размерами всех его элементов из металла.
2. На листовой стали с футеровкой размечают прямоугольники, которые станут стенками и частями самодельного устройства.
3. Листы металла режут на заготовки. Делать это нужно автогенной сваркой.
4. Дальше сваривают боковые стенки.
5. В листе, из которого будет сделана перегородка между топочным и теплообменным отделением, вырезают два отверстия – одно вверху, второе – немного выше уровня расположения колосника. При этом высота другого отверстия должна составить 3 сантиметра.
6. Заготовку помещают внутрь корпуса, размещают согласно чертежу и приваривают. На верхнем отверстии со стороны топочного отделения монтируют задвижку, приварив ее основание. С другой стороны прикрепляют горловину, имеющую глубину 4 сантиметра.
7. Для изготовления колосника в куске стального листа с футеровкой создают неширокие продольные отверстия. Этот элемент можно приобрести в готовом виде. Но он должен быть произведен из стали с футеровкой. Чугунное изделие не подойдет, поскольку через несколько месяцев эксплуатации агрегата оно покоробится.
8. Затем приваривают колосник.
9. В боковых стенках для дверок зольника и чистки камеры догорания выполняют отверстия, по периметру которых приваривают горловины таким образом, чтобы они выступали наружу и внутрь на 6 и 3 сантиметра соответственно. Крепить горловину в отверстии в камере догорания желательно после того, как будет зафиксирован теплообменник.
10. К внутренним стенкам тепловой камеры приваривают 2 ряда металлических уголков или профтрубы. Верхний ряд располагают на расстоянии 3 –4 сантиметров от верха. Нижний ряд должен находиться на уровне дна камеры догорания. Эти ряды будут частью водяной рубашки. Нужно отметить, что делать ее вокруг пиролизной камеры не следует, поскольку в результате в ней нарушиться весь процесс.
11. Теплообменник сваривают с внутренней стороной водяной рубашки.
12. Дно камеры догорания нужно приварить на уровне колосника. При этом одну его треть делают горизонтально расположенной, а остальную часть поднимают вверх под углом, размер которого зависит от чертежной документации. Горизонтальным должен быть участок, находящийся возле внутренней перегородки.
13. Над дном создают отверстие, предназначенное для трубы, подающей воздух.
14. В трубе сечением 5 сантиметров высверливают много дырочек. Далее ее приваривают к отверстию в корпусе так, чтобы она выступала наружу на 6 сантиметров. В этой части не должно быть дырок. На конце трубы закрепляют заслонку.
15. Стенки камеры сгорания обкладывают шамотным кирпичом, подогнав материалы под нужные размеры. Ее верх делают из кирпича, выступающего внутрь. Между кирпичами обустраивают отверстие для перемещения пиролизных газов. Аналогично поступают с камерой догорания.

Изготовление классической модели

Построение надежного ТТ-котла, способного прослужить более 15 лет, требует применения таких материалов:

сталь низкоуглеродистая листовая марки Ст10—20 толщиной 4 мм для изготовления топливника;

то же, толщиной 3 мм – на водяную рубашку и дверцы;

полоса металлическая сечением 20 х 3 либо 20 х 4 мм;

кусок трубы диаметром 150 мм на дымоход;

труба Ø57 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм на теплообменник;

профильная труба 6 х 4 см для воздуховода;

уголок с шириной полок 5 см из толстого металла (4—5 мм) на колосниковую решетку;

тонколистовая сталь с порошковой покраской для наружной обшивки.

Из дополнительных материалов понадобится базальтовое волокно плотностью 80—100 кг/м³ для теплоизоляции корпуса и асбесто-графитный шнур на уплотнение притворов дверей. Комплект автоматики и вентилятор, о котором упоминалось в предыдущем разделе, — польского производства, модель KG Elektronik SP-05. На рынке есть и китайские аналоги, они стоят дешевле.

Шаг первый – сварка корпуса

Чтобы сварить топливную камеру, необходимо порезать металл 4 мм на заготовки по размерам, указанным на чертеже. Собирать начинайте с дна зольника – прихватите к нему боковые стенки и крышку, а затем сформируйте обрамления для загрузочной и прочистной дверки, как это сделано на фото.

Дальше действуйте по такому алгоритму:

1. Приварите внутри топливника опоры для колосников, а снаружи – клипсы из стальной полосы для монтажа водяной рубашки.
2. Установите и обварите листы 3 мм наружной обшивки водяной рубашки. Заметьте, что она берет свое начало от верха зольной камеры.
3. В верхний отсек, который впоследствии заполнится теплоносителем, врежьте 4 жаровых трубы Ø50 мм, такие же патрубки поставьте на подключение к системе отопления.
4. Прикрепите к агрегату ножки из отрезков любого металлопроката и вмонтируйте дымоходный патрубок на выходе из огнетрубного теплообменника.

Заметьте, жаровые трубы сходятся пучком к дымоходному патрубку

Этап второй – монтаж навесных элементов

Дверцы топливной и зольной камеры делаются путем изгибания краев заготовок и приварки внутреннего обрамления, куда укладывается базальтовый утеплитель. Сверху изоляция герметично закрывается крышкой, а в получившийся паз по периметру створки плотно вставляется асбесто-графитный шнур.

Что еще нужно сделать:

1. Прикрепить ручки и петли к корпусу, а дверцы покрыть термостойкой эмалью.
2. Сварить из уголков колосниковую решетку и поставить ее на место.
3. Изготовить воздуховод с ответным фланцем и приварить к задней стенке, как продемонстрировано на фотографии.

Чтобы утеплить и облицевать самодельный ТТ-котел, на углах водяной рубашки необходимо приварить закладные детали из любого металла, лишь бы его ширина не превышала 20 мм (на задней стенке – 4 см). Также предусмотрите стойки для крепления ЭБУ на верхней части агрегата.

Окончательная сборка отопителя

Теплоизоляция котлового бака выполняется просто – стенки обкладываются снаружи плитами базальтовой ваты, которые фиксируются шнуром. Проследите, чтобы утеплитель плотно прилегал к обрамлению загрузочного и зольного проема, а также к профильной трубе воздуховода.

Так монтируется блок управления и вентилятор

Последний шаг – обшивка теплогенератора металлом с полимерной покраской, прикручиваемым саморезами к ранее приваренным закладным деталям. После этого навешиваются дверцы и устанавливается блок автоматики с вентилятором. Разобраться в процессе сборки вам поможет авторское видео от разработчика данного ТТ-котла продолжительного горения Виталия Дашко:

1 Шахтный котел – конструкция и принцип действия

Шахтный котел длительного горения отличается от других продолжительностью горения и особенностями устройства. Часто подбрасывать топливо не требуется, он имеет топливную камеру большого объема, горение медленное. Разработано два вида шахтных котлов: с обычным горением и пиролизный. Каждый имеет сходное устройство из двух камер: в одной сжигается топливо, во второй устроен теплообменник.

Шахтный котел с обычным сгоранием более простой по устройству. Половину всего объема занимает топка высотой почти на весь агрегат, но небольшой ширины и глубины. Сбоку или сверху находится люк для загрузки топлива. Топочное отделение при взгляде сверху внутрь напоминает шахту, отсюда такое название. Под топочной камерой находится зольник, отделенный от нее колосником. Через зольниковую дверку открывается доступ не только к нему, но и к топке. Шибером, расположенным под дверкой, регулируется поступление воздуха.

Шахтный котел не требует особого контроля за счет своей длительности горения

Вторая важная часть – камера с теплообменником, наполненным водой или, если котел не используется для водяного отопления, жаротрубный. Газы поступают в нее из топливника через отверстие и выходят через дымоход, попутно нагревая теплообменник. Из него вода по трубам поступает в систему или горячий воздух прогревает помещение.

Пиролизный котел шахтного типа имеет схожую конструкцию, но изготавливается с некоторыми дополнительными элементами:

1. 1. Камерами, в которых сгорает и догорает угарный газ. Располагаются снизу теплообменного пространства, стенки обложены шамотным кирпичом.
2. 2. Несколько труб с большим количеством маленьких дырочек. Через них подается воздух для камер сгорания и догорания.
3. 3. Вверху у стенки расположены задвижки для разделения двух камер.

Принцип действия пиролизного котла несколько другой. При топке ограничивают поступление воздуха, медленное горение вызывает образование большого количества газов, которые поступают в дополнительные камеры и сгорают. В котлах сжигают любое твердое топливо: уголь, дрова, пеллеты. Одной закладки угля хватает для пяти суток, дров – не более тридцати часов. За счет полного сгорания такие котлы обладают высоким КПД – до 90%.