Оправдано ли сегодня использование котлов на опилках и щепе

Развитие технологий, автоматизация, а также рост цен на ставшие традиционными газовые и электрические энергоносители подталкивали инженеров к поиску альтернатив. Интенсивное истребление лесов привело к образованию гор из отходов деревообработки. Желание употребить опилки и щепу в качестве источника тепла только усилилось с появлением возможности современного оборудования делать это эффективно.

Однако оправдано использование такого топлива чаще всего лишь в промышленных масштабах, да и бытовых котлов, рассчитанных на сжигание опилок не так много. Поэтому статья, прежде всего рассчитана на промышленную сферу, но практически вся информация актуальна и для бытовых условий, а модели, рассмотренные в статье, предназначены в первую очередь для частных домов.

Опилки и щепа: их эффективность в качестве твердого топлива

Измельченная древесина, полученная в результате обработки бревна или специально подготовленная из отходов производства, называется опилками и может быть топливом. Сырьем для котлов становятся такие древесные отходы, как:

• горбыль различных пород, обзольные доски, щепа разных форм и размеров;
• свежие опилки или уличного хранения, разной влажности и срока давности;
• стружка сухая, мелкая и длинная, лежалая, различной степени сохранности;
• мебель, пришедшая в негодность, остатки строительных конструкций, дверей, поддонов.

Сырье, которое готовится стать топливом, должно соответствовать требованиям ГОСТ 33103.1 – 2014:

• не иметь ядовитых химических соединений, выделяющихся при горении и металлических включений (гвозди, петли в остатках ДВП, ДСП);
• содержать не более 0,5% минеральных примесей, 5% гнилья и 8% коры деревьев.

Полученная биомасса просеивается до получения фракций опилок размером до 30 мм. Этот параметр критичен для работы механизмов подачи автоматических котлов и влияет на процесс горения. Более мелкие опилки требуют больше наддува воздуха для полного сгорания, чем обозначенные требованиями ГОСТ.

Так выглядит сыпучее топливо на фото. Слева – опилки, справа – щепа.

Зольность – это параметр, который определяет количество получающихся отходов сгорания топлива. Чем выше зольность, тем чаще чистка котла, тем меньше теплотворная способность топлива. Наличие же формальдегидов и другой ядовитой химии в опилках, используемых в качестве топлива в бытовых котлах недопустима и требует иной утилизации. Самым важным параметром, определяющим количество тепла, произведенного из опилок, является влажность. Она может в разы менять способность автоматического котла выполнять свои функции. Этот параметр желательно контролировать перед загрузкой и иметь возможность приводить опилки в соответствии с требованиями производителя котла.

При заключении контрактов по поставке опилок на топливо автоматического котла имеет значение не только цена, но и качество поставляемой продукции. Опираясь на требования ГОСТ 33103.1 – 2014, мы рекомендуем четко прописать параметры опилок в договоре. Соблюдение этих пунктов позволит эксплуатировать агрегат долго и с полной отдачей тепла. Иметь рядом поставщика с хорошей ценой и приличным качеством топлива – главный пункт при выборе твердотопливного котла для отопления дома.

Опилки как топливо автоматических котлов обладают следующими достоинствами:

• КПД даже у бюджетных автоматических котлоагрегатов на опилках до 90%;
• доступность качественного сырья для топлива;
• низкая стоимость исходного материала с деревоперерабатывающих производств;
• правильно выбранный и настроенный котел сжигает экологически чистое топливо с минимумом дыма, копоти и золы;
• перебои с качественными опилками легко перекрываются любым твердым топливом (щепой, дровами, углем, сырыми опилками) с потерей эффективности, но без катастрофы.

Но и недостатки опилок тоже существенны:

• транспортировка из деревообрабатывающих производств требует соответствующей тары так как эти древесные отходы материал сыпучий и объемный, особенно в сухом виде;
• оборудование сезонного склада опилок нуждается в отдельном здании с хорошей вентиляцией и соблюдением противопожарных норм СНИП и ППБ;
• периодическое обслуживание транспортера опилок к котлу, чистка дымохода, контроль за влажностью сырья.

Чтобы определить насколько эффективны опилки и щепа в качестве топлива для котлов отопления, мы сопоставили характеристик наиболее распространенных видов топлива в одной таблице:

Вид топлива (W – влажность)Теплотворность кВт/кгКПД,%Цена топлива, руб./тонна(м3)Стоимость кВт энергии, руб.Бурый уголь (w до 40%)3,6703 2001,27Каменный уголь (w от 7 до 15%)7,5707 0001,34Антрацит (w от 1% до 3%)8,7708 5001,40Природный газ10,3905 7000,65Дрова (w 60-50%)2,2601 5001,05Дрова (w 30-20%)3,1601 8000,83Гранулы (пеллеты)4,78590002,25Щепа дробленая (w до 20%)2,0952001,33Опилки (w до 20%)0,81951201,33Брикеты (евродрова)4,385%85001,65 – 2,32

Устройство и принцип работы котлов, способных сжигать опилки

Устройство на примере специализированного на сжигании опилок и щепы «Пиролиз Мастер» BIO Небольшие размеры фракций опилок плотно прилегают друг к другу, не позволяя воздуху циркулировать в массе даже без утрамбовки. Из-за сложности доступа кислорода температура горящих опилок и щепы меньше, чем у другого твердого топлива и горит только его внешний слой (до 15 мм). Малое количество пиролизных газов при таком горении в разы уменьшает мощность универсального твердотопливного котла при переходе на опилки.

Специализированный газогенераторный котел, где основным твердым топливом назначены опилки и щепа, оснащен вертикальным теплообменником вокруг дымохода из не менее, чем трех колен. В центре вертикальной топки с отверстиями для поступления кислорода воздуха размещена чаша горелки. Розжиг опилок возможен автоматически. Процесс сжигания щепы и опилок происходит под давлением воздуха, нагнетаемого в чашу специальными вентиляторами для обеспечения ровного столба пламени.

Компьютер, управляющий котлом, обычно обеспечивает три режима работы автоматического котла на щепе:

1. Максимальное горение для обеспечения выхода системы обогрева жилья и ГВС на заданные параметры при запуске в работу. Требует повышенного расхода топлива.
2. Средний — основной рабочий режим поддержания температуры теплоносителя в рамках, определенных пользователем или производителем агрегата. Расход опилок умеренный.
3. Пауза. Климатические условия не требуют обогрева и процесс горения прекращен.

Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

Внутри котла может быть размещен механизм самоочищения от сажи и движущиеся колосники. По мере накопления сажи и золы агрегат автоматически сбрасывает их и шнеками отправляет в накопитель. Такая конструкция обеспечивает высокую температуру сгорания опилок и щепы, обеспечивая полное их сжигание практически без «недогара». Высокий уровень автоматизации котлов с применением лямбда-зонда позволяет плавно управлять выдаваемой мощностью от 30% до 100% номинала и достигать КПД 92%.

В отопительных системах промышленного назначения применяются пиролизные котлоагрегаты (шахтные печи), их эксплуатация при одинаковых целях имеет различную реализацию. Бытовой автоматический котел на щепе и опилках должен обеспечить пользователю максимальный комфорт и безопасность при надежной работе. Комфорт заключается в минимальных затратах времени владельца на обслуживание системы обогрева и ГВС.

Одним из условий непрерывной работы котла является обеспечение загрузки бункера агрегата опилками из хранилища и создание разрывов в потоке топлива из хранилища до горелки, чтобы не превратить подачу топлива в бикфордов шнур. Такой разрыв создается за счет сочетания шнека и барабана. Их поочередная работа создает необходимый разрыв, а контроль за наполнением бункера котла и включением шнеков, барабана и ворошителя опилок осуществляет процессор.

Обустройство сезонного хранилища опилок и котельной для частного дома требует тщательного соблюдения норм противопожарной безопасности, строительных нормативов и электробезопасности для таких помещений. Не лишним будет установка автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения.

Как выбрать котел на отработанном масле для отопления частного дома

Технология работ

Зная устройство пеллетной горелки, ее можно изготовить своими руками. Существуют разные виды самодельных горелочных устройств – их рекомендуется изучить и подобрать оптимальный вариант конструкции.

Чертеж пеллетной горелки

На предварительном этапе готовятся подробные чертежи устройства с указанием размеров всех элементов, а также подбираются необходимые материалы.

Для изготовления горелки требуется

• труба (квадратная или круглая), выполненная из жаропрочной стали, с толщиной стенок от 5 мм – в противном случае камера сгорания быстро прогорит или деформируется под воздействием высоких температур;
• листовая жаропрочная сталь для изготовления поддона в горелку из круглой трубы;
• листовой металл для изготовления внешнего кожуха устройства;
• листовая сталь для изготовления фланцевой пластины (толщина металла – от 3 мм);
• стальная труба, шнек, редуктор, подшипники, электродвигатель, работающий на низких оборотах – для конвейера, подающего топливо в камеру сгорания;
• электрический вентилятор;
• гибкий шланг для подачи топлива из большого бункера, удаленного от горелки (соединяет шнековый транспортер и патрубок камеры сгорания);
• инструменты для работы по металлу и монтажа крепежных элементов.

Отзывы о бытовых котлах на опилках и щепе: преимущества и недостатки

Владельцы различных бытовых котлов на опилках и щепе в своих отзывах подчёркивают, что большинство моделей автоматических современных агрегатов выполняют обещания производителей при соблюдении их условий.

На практике отопительные котлы на сухой щепе и опилках заявленную мощность и КПД выдают. Однако часто приходится сжигать влажное топливо. Котлоагрегат может потерять до 30% от номинальной мощности на просушку влажного сырья. Мы предлагаем держаться следующих рекомендаций:

• добавление сырого топлива желательно производить после выхода отопительной системы на заданный режим;
• содержание влажных опилок в общем объеме подачи не должно превышать трети;
• сырье лучше закупать на специальных производствах с оптимальной влажностью 20%.

Ниже подведена итоговая таблица преимуществ и недостатков котлов на опилках и щепе согласно нашей практике и отзывам владельцев:

ПреимуществаНедостаткиКонструкция современных агрегатов, оснащенная автоматикой, выбирает самый экономный процесс горения с учетом задания пользователя, погоды и сырья в пределах 30% — 100% номинальной мощностиКотельная состоит из двух комнат, оборудованных согласно СП и ППБ, занимает большую площадь жилья. Более безопасно размещение оборудования в отдельно стоящем зданииТехнологичность современных моделей позволяет достичь показателей, близких к показателям при сжигании гораздо более теплотворных видов твердого топлива. В итоге стоимость 1 кВт тепловой энергии меньше, чем у пеллет, брикетов и некоторых сортов угляСтоимость даже у бюджетных котлов с минимальной автоматикой в 3-5 раз дороже сопоставимых по мощности твердотопливных автоматических агрегатов. Правда стоит отметить, что для бытовых нужд есть и более дешевые универсальные котлы.Не высокая стоимость, доступность и экологическая чистота сырья. Особенно его цена невелика в местах с развитыми деревообрабатывающими производствами, а для собственных нужд практически бесплатна (часто предприятия только рады организовать сбыт отходов деревообработки).Организация склада для сезонного запаса топлива требует серьезных вложений, чтобы сохранить влажность в норме, не нарушить нормы ППБ и автоматизировать поставку топлива в котельную.При всех сложностях примененных технологий и механизмов для достижения высоких результатов управление агрегатом не доставляет неудобств.Несмотря на возросший уровень надежности оборудования, контроль необходимо осуществлять регулярно и при необходимости чистить от сажи и золы дымоход и топку, так как сырье может быть не всегда удачным.Большинство работ по обслуживанию доступно и просто. Установка такого оборудования в частном доме не требует разрешения контролирующих органов.

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.

Расчет минимально необходимой мощности

Определение минимальной тепловой мощности, необходимой для обеспечения комфортного проживания начинается с принятия решений пользователем о:

• количестве контуров (обогрев жилья, ГВС, теплый пол).
• регионе проживания (местный климат, роза ветров и т.д.).
• количество этажей, материал стен, высота потолков, площадь и количество окон здания.

Используя нормативы и коэффициенты СНиП 2.04.01-85, на нашем и других примерах можно сделать довольно точный расчет.

На практике, в начальных расчетах, определяют суммарную площадь отапливаемого здания и, исходя из нормы 1 кВт тепла на 10 м2, получают необходимую мощность, расходуемую на отопление, затем добавляют 20% для контура ГВС и еще 20% на возможные неточности и создание запаса прочности.

Например, для двух контуров потребления тепла в сооружении суммарной площадью 200 м2 достаточно на отопление (200х1)/10 = 20 кВт, ГВС и запас прочности добавят еще 20*0,4= 8 кВт, всего 28 кВт. При выборе конкретного котла принимается ближайшая большая, чем минимально необходимая, стандартная мощность агрегата.

Для промышленных зданий необходимо производить индивидуальный расчет с учетом всех корректирующих коэффициентов.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

При выборе котла на опилках и щепе кроме технических характеристик следует обращать внимание на страну и бренд производителя. Северные европейские страны научились выжимать из топлива самые высокие экономические показатели. Для этого они уже давно работают над совершенствованием автоматики именно для частных домов, а учитывая их стремление к комфорту и экологические требования следует обратить внимание на продукцию компаний Hargassner, Froling, ETA. Конечно, если бюджет позволяет.

Котлы российского производства, особенно, если разработчик известный на рынке европейский бренд, вполне могут быть конкурентоспособными. При существенно более низкой цене, они вполне способны обеспечить и надежность, и комфорт частного дома. Кроме того, неприхотливы в сырье и обслуживании, а автоматика даже в европейских твердотопливных котлах часто из КНР.

Это котлы, предназначенные преимущественно для использования сыпучих видов твердого топлива.

Один из лучших котлов на опилках для отопления частного дома. Работает также на щепе, торфе, лузге подсолнечника. С применением сменных горелок может жечь солому. Благодаря пятиходовому теплообменнику отличается высоким КПД – 91%, имеет бункер объемом 200 литров. Единственным недостатком являются немалые габариты.

Стоимость: 185 000-240 000 руб.

Производится в России, но разработчик – Италия. Это автоматический промышленный котел для сжигания отходов деревообработки. Мощность регулируемая в пределах 25-115 кВт, КПД 92%. В качестве дополнительных опций оборудуется авторозжигом, самоочисткой горелки, ДУ. Емкость бункера 810 литров, подача топлива двумя шнеками. Может сжигать любую биомассу с фракцией, не превышающей 40 мм. Модель мощностью 115 кВт имеет огромный вес 1150 кг, что повышает требования к напольному покрытию и транспортировке.

Стоимость: 450 000-477 000 руб.

Котлы, использующие любое твердое топливо: все виды угля, торф, дрова, древесные отходы, лузга семечек, брикеты с разной эффективностью, но конструктивно предназначенные для длительного горения. Они гораздо дешевле специализированных, но и гораздо менее эффективны и практичны при работе с опилками.

Отличный недорогой универсальный котел. В качестве теплообменника используется печная сталь толщиной 5 мм, что очень хороший показатель в плане надежности и долговечности. Также отличается огромной топкой, в зависимости от мощности, объем топочной камеры может составлять 80-116 л. Не использует наддув вентиляторов, энергонезависим. Выпускается в версиях мощностью 17, 22 и 27 кВт, КПД достигает 82%.

Владельцы часто отмечают, что крайне практичным является исполнение колосников: они раздельные, чугунные (надежные и легко сменяемые). Недостатков за практику эксплуатации не обнаружено.

Стоимость: 58 500-72 000 руб.

Высокотехнологичный польский универсальный тт котел высшей ценовой категории. Инновационная горелка позволяет качественно сжигать мелкофракционное топливо от эко горошка до овса максимально эффективно. Водонаполненная решетка в камере сгорания дает возможность жечь древесину и ее отходы.

Оснащен автоматикой под управлением контроллера ST-480, который помимо управления насосами ЦО и ГВС, вентилятором наддува, может также управлять работой смесительного клапана, учитывать сигналы комнатных и уличных датчиков температуры. Выпускается в вариациях мощностью: 12, 18, 26, 36, 52 кВт. Помимо цены из недостатков большие габариты, вес и небольшое допустимое рабочее давление – всего 1,5 бар.

Стоимость: 283 000-498 000 руб.

Универсальный литовский котел шахтного типа длительного горения мощностью 20 кВт. Топливом является уголь, прессованные брикеты из угля, торфа древесных отходов, опилки и прочее сырье. КПД достигает 91%, однако это лишь при отоплении углем низкой зольности, при использовании опилок и щепы КПД будет ниже. Теплообменник чугунный, в стальном корпусе. Котел известен своей надежностью, качеством используемых сплавов и сборкой. Даже при использовании опилок и щепы можно достигнуть длительности горения одной загрузки в 2-3 суток.

Единственными недостатками, как и в предыдущем случае являются низкое рабочее давление в 1,5 бар и большой вес.

Стоимость: 110 000-125 000 руб.

Популярные модели

• «Светлобор» — отечественный производитель, который предлагает полностью автономные установки. Они могут работать без участия человека в течение месяцев, ограничиваясь лишь объемом запасенного топлива. Однако за автоматическую работу нужно будет немало заплатить. Так, котел 25 кВт стоит около 400 000 рублей.
• «Froling» — австрийская фирма предлагает котлы, работающие на щепе, пеллетах и стружке. Контроль над работой можно осуществлять, находясь в другом городе, через СМС или интернет. Стоимость котла «Т4» 15 кВт будет более 800 000 рублей.
• «FACI FSS» — итальянско-российское производство. Заказать установку можно с выбранным набором функций автоматики. Например, котел мощностью до 115 кВт без дополнительной автоматики стоит 400 000 рублей. Если же присутствует автоочистка теплообменника, золоудаление, GSM-Модуль (удалённое управление) — 600 000 рублей.
• «TERMAL» (Македония). Серия «SF» — указывает на наличие механизма для автоматической подачи топлива. Бытовой агрегат мощностью до 28 кВт стоит чуть более 200 000 рублей. Прибор может быть оборудован горелкой для сжигания отработки или дизельного топлива.

Цены: итоговая сравнительная таблица

Дальнейшее развитие автоматизации котлов на опилках и щепе составит реальную конкуренцию газовым и электрическим котлам по комфорту и эффективности.