Котел на отработке: как устроен котел отопления на отработанном масле, кому он нужен и в чем его преимущества?

Техническая характеристика отработки

Масло — это углеводородное сырьё, из которого извлекается бесплатная энергия. Раньше его вынуждены были утилизировать, а это дополнительные расходы для предприятий: транспортные затраты, экологические штрафы и сборы. Иногда отработанный материал просто сбрасывался на почву и в водоёмы, что существенно вредило окружающей среде.

Сначала машинное масло смешивали с соляркой, применяемой для обогрева помещения. Результат был впечатляющим. Затем стали использовать как основное топливное средство.

При обогреве на отработанном масле не всегда одинаковый КПД, но он напрямую зависит от состава и происхождения топлива. КПД характеризуется такими параметрами:

плотностью, определяющей удельный запас энергии;
вязкостью, влияющей на эффективность;
температурой воспламенения и застывания при отрицательных температурах воздуха;
зольностью (содержанием твёрдых несгораемых составляющих, остающихся в виде нагара);
наличием в своём составе воды, а также других веществ (горючего, кислот, тосолов, присадок, щелочей и т. д. ).

Как уже говорилось выше, извлекать тепло можно из любого масла. Чаще других используются продукты нефтепереработки:

моторное масло (применяется в двигателях внутреннего сгорания);
индустриальное (смазываются различные механизмы);
компрессорное (в холодильных установках, компрессорах);
энергетическое (диэлектрик, применяющийся в конденсаторах, трансформаторах).

Из всех видов машинное сырьё является самым приемлемым топливом. Его могут предоставить СТО и гаражные кооперативы, собирающие отработку с двигателей автомобилей. Сливают также масло, которое применялось техникой сельского хозяйства, в лодках и кораблях.

Пользователи приборов, за неимением достаточного количества своего топлива, прибегают к закупке горючего у поставщиков, которые, в свою очередь, скупают и подвергают его процессу обработки. Затем энергоносители транспортируются при помощи масловозов и закачиваются в специальные резервуары, предоставляемые бесплатно в аренду.

Плюсы и минусы котлов

Преимущества:

стоимость топлива для него низкая и это оборудование способно окупить себя за один сезон;
возможность собрать самостоятельно;
полное сгорание масла при правильной настройке;
экологическая безопасность;
простая конструкция и высокая надёжность;
быстрый нагрев.

Недостатки:

высокое потребление кислорода, что требует грамотного подхода при проектировании системы вентиляции;
частая чистка. Оборудование быстро покрывается сажей, что влечёт за собой регулярное обслуживание.

У моделей, работающих на данном типе топлива, есть масса достоинств. Эти конструкции:

не зависят от внешних источников энергии в виде газа или тепла;
не нуждаются в большом количестве разрешительных документов и подводке отдельных коммуникаций;
используют недорогое топливо, которое при правильном подходе можно получать бесплатно или даже с доплатой за утилизацию;
обладают высоким КПД;
способны отапливать большие помещения и производить нагрев за минимальное время;
просты в эксплуатации и не нуждаются в дорогостоящем обслуживании или специфическом контроле.

Считается, что главный недостаток подобных конструкций заключается в том, что они сильно поглощают кислород. Поэтому их не ставят в жилых помещениях. Отчасти это правда. Однако подобный эффект можно полностью устранить, установив котел в специальной комнате или используя дополнительную вентиляционную систему. Даже при таких дополнительных расходах вы сможете окупить все затраты за 2-3 сезона.

Что собой представляют котлы на отработанном масле

Для чего нужны и как применяются

Основными причинами выбора котлов с горелкой, работающей на отработанном масле, являются:

в месте проживания временно отсутствует или не предвидится газовая магистраль;
финансовая выгода, т.к. стоимость отработки является одной из самых низких среди вариантов топлива;
свободный доступ к большим объемам отработки или возможность ее покупки за символическую цену (места наибольшего распространения – СТО и автомастерские, с/х предприятия, любого вида автопарки, заводы, ЖД депо);
большая отапливаемая площадь, от 600-800 м2.

Устройство и принцип работы

Котлы с водяным отопительным контуром, работающие на отработанном масле – это исключительно напольные одноконтурные модели. Двухконтурных котлоагрегатов на сегодняшний день попросту не существует, как и энергонезависимых: генерируемого теплопарой напряжения не достаточно для работы турбонаддува, топливного насоса и автоматики.

Принцип работы котлов на отработке несколько отличается от дизельных или газовых аналогов в виду того, что топливо перед сжиганием необходимо предварительно разогреть до высоких температур. Для этого котлы оснащены двумя камерами: предварительного разогрева, которая обычно находится под внешней частью горелки, делая ее еще более габаритной, и камера сгорания – характерная всем котлам камера, где происходит сжигание топлива и аккумуляция теплообменником выделяемого при этом тепла.

Рассмотрим принцип работы котла на отработанном масле поэтапно:

Из внешнего бака для хранения топлива с помощью топливного насоса (в зависимости от модели, идет в комплекте) масло подается в камеру предварительного нагрева, поплавок регулирует его объем.
Нагревательный элемент (как правило ТЭН) разогревает масло до необходимой рабочей температуры (обычно 70-110°C, зависит от модели котла и горелки).
При достижении рабочей температуры, через форсунку топливо подается в камеру сгорания, где смешивается с первичным воздухом у подпорной шайбы. Для более эффективного сжигания и усиления потока тепла внутри камеры сгорания, подача смеси дополнительно усиливается работой турбонаддува.
Стенки камеры сгорания – это теплообменник, внутри которого находится теплоноситель.
Соответственно, теплообменника нагревается при сжигании топлива и передает тепло теплоносителю, который естественным или принудительным (с помощью циркуляционного насоса) образом циркулирует по системе отопления.

Существуют и вертикальные капельные модели с несколько другим устройством и принципом работы, например, отечественные EcoBoil и Ставпечь КДО:

Из внешнего бака для хранения топлива масло подается на раскаленную чашу внутри камеры сгорания.
При попадании на чашу, оно сразу же испаряется.
В камеру сгорания нагнетается воздух, воздушно-масляная смесь сгорает без следа.
Стенки камеры сгорания – это водяная рубашка, которая нагревается и передает тепло теплоносителю.

Сгорание воздушно-масляной смеси должно происходить при определенной производителем температуре (обычно это 600°C), при отклонениях даже на +-50°C сгорание будет не полным, что приведет к образованию токсических веществ, усиленному загрязнению камеры сгорания и других элементов котла. Именно поэтому пуско-наладку нового котла желательно доверить сертифицированному специалисту. Также многие производители не распространяют гарантию на котел, если в его паспорте не будет соответствующего штампа, поставленного специалистом по завершению пуско-наладочных работ.

Расход топлива

В качестве топлива могут быть использованы моторные, гидравлические или трансмиссионные масла. Использовать растительные масла, мазут, термальные или диатермические масла (предназначенные для использования в качестве теплоносителя) строго не рекомендуется (за исключением некоторых моделей).

Удельная теплота сгорания 1 литра отработанного масла – 11-11,3 кВт, в зависимости от производителя и качества состава. Это значит, что для получения 11 кВт тепла, необходим 1 литр топлива. Но даже современные котлоагрегаты не совершенны, КПД, котлов на отработке в среднем составляет 85-90%, т.е. около 10-15% полученного тепла не передается теплоносителю.

Итого, рассчитать расход топлива котлом, работающим на отработанном масле довольно просто: Мощность котла, кВт / 10.

Например, беспрерывно работая на полной мощности 30 кВт котел будет расходовать 3 л/час. Многие производители указывают параметры расхода в паспорте оборудования

Важно понимать, что эти показатели даны для беспрерывной работы на полной мощности, что бывает довольно редко. Обычно котлы работают не более 1/3 времени суток, поэтому указанные расчеты можно смело снижать в 2-3 раза

Принцип функционирования и основные типы котлов на отработке

Котел отопления на отработке функционирует на основе пиролиза, сжигая не топливо, а газо-воздушную смесь, которая образовалась в результате его испарения. Существует два основных типа конструкций, которые отличаются способом подачи топлива в испаряющую камеру.

В первом способе топливо подается в камеру сгорания снизу. Метод подачи может быть разный. Самый простой это использование принципа сообщающихся сосудов.

Емкость с топливом соединяется с камерой сгорания довольно толстой трубкой, и отработка перетекает туда самотеком. Этот метод имеет тот недостаток, что необходимо постоянно контролировать уровень топлива в баке. В технически развитых системах подачи используются специальный маслонасос.

Схема печи на отработке — Фото 06

Более совершенное отопление маслом с помощью капельной подачи топлива. После предварительного розжига (или принудительного нагрева специальным устройством) на раскаленную чашу подают по капле топливо. Падая на раскаленную поверхность, отработка взрывообразно испаряется, маломощный вентилятор улитка подает сюда же атмосферный воздух, после чего и происходит полное выгорание обогащенной пиролизной смеси при высокой температуре.

Типы конструкций на отработке

В зависимости от области применения, котлы, использующие в качестве топлива отработанное масло, можно разделить на три группы:

бытовые печи;
водонагревательные агрегаты;
отопительные котлы.

Бытовая масляная печь

Водонагревательные агрегаты на уровне модуля для дожигания газов имеют специальную платформу, на которую опирается ёмкость с водой. Её тороидальная форма даёт дополнительное преимущество, поскольку нагрев осуществляется как снизу, так и со стороны дымового канала, который проходит внутри бака. Для автономной подачи воды на входе в бойлер монтируют небольшой водяной насос.

Благодаря высокой температуре, нагреть воду можно гораздо быстрее, чем в заводских водонагревателях. Например, 100 литровый бак набирает температуру от 20 °C до 65 °C примерно за два часа, в то время как электрическому или газовому прибору потребуется в два раза больше времени. Если же говорить о стоимости условного литра горячей воды, то при использовании отработки затраты уменьшаются в 20–25 раз.

Ёмкость, установленная на уровне зоны дожигания, превращает печь на отработке в мощный водонагреватель

Отопительные котлы используются для подключения к водяным системам обогрева, поэтому оборудуются устройствами дожигания отработанных газов, фильтрами и устройствами безопасности. Несмотря на все меры предосторожности, оборудование для отопления отработанным маслом рекомендуется устанавливать в отдельных помещениях или пристройках. Нагрев воды в отопительных агрегатах обеспечивает теплообменник, установленный в зоне горения топлива. Он может быть выполнен как сплошной водяной рубашкой, так и в виде спирального трубчатого контура

Движение теплового агента в системе возможно благодаря циркуляционному насосу, работающему от электричества

Он может быть выполнен как сплошной водяной рубашкой, так и в виде спирального трубчатого контура. Движение теплового агента в системе возможно благодаря циркуляционному насосу, работающему от электричества

Нагрев воды в отопительных агрегатах обеспечивает теплообменник, установленный в зоне горения топлива. Он может быть выполнен как сплошной водяной рубашкой, так и в виде спирального трубчатого контура. Движение теплового агента в системе возможно благодаря циркуляционному насосу, работающему от электричества.

Котёл с водяным контуром спирального типа обеспечит работу отопительной системы загородного дома

Что представляет собой котел на отработанном масле

Сегодня большой популярностью пользуется отопительное оборудование, которое функционирует на отработке. Это объясняется рядом отличительных преимуществ устройства. В первую очередь это низкая стоимость установки и доступность топлива, которое можно купить за символическую плату. Отопление на отработке не нуждается в использовании ресурсов в виде электроэнергии и газа, что делает его экономически выгодным.

Несмотря на многочисленные достоинства, котел на отработке имеет и свои недостатки

При правильной настройке котла отработанное масло сжигается полностью, благодаря чему не образуются токсичные продукты сгорания. Устройство состоит из минимального количества деталей, что можно увидеть на схемах котлов. Это увеличивает надежность и долговечность конструкции. На разогрев котла не требуется много времени. Принудительная конвекция способствует быстрому повышению температуры в помещении.

Несмотря на многочисленные достоинства, котел на отработке имеет и недостатки. При работе устройства испаряется влага из воздуха и происходит сжигание кислорода, что негативно сказывается на здоровье человека. Поэтому котел должен располагаться в нежилом помещении с хорошей вентиляционной системой. Устройства на отработке быстро загрязняются. Особенно это относится к плазменной чаше и дымоходу.

Для такого котла могут использоваться разные варианты отработанного масла, которое характеризуется обилием различных примесей. Поэтому для обеспечения длительного периода эксплуатации устройства в том месте, где осуществляется подача масла в котел, следует установить фильтр, который необходимо менять по мере загрязнения.

Котел на отработанном масле должен располагаться в нежилом помещении с хорошей вентиляционной системой

Техническая характеристика отработки

плотностью, определяющей удельный запас энергии;
вязкостью, влияющей на эффективность;
температурой воспламенения и застывания при отрицательных температурах воздуха;
зольностью (содержанием твёрдых несгораемых составляющих, остающихся в виде нагара);
наличием в своём составе воды, а также других веществ (горючего, кислот, тосолов, присадок, щелочей и т. д. ).

моторное масло (применяется в двигателях внутреннего сгорания);
индустриальное (смазываются различные механизмы);
компрессорное (в холодильных установках, компрессорах);
энергетическое (диэлектрик, применяющийся в конденсаторах, трансформаторах).

Инструкция по сборке печи

Чтобы правильно решить задачу, как сделать котел на отработке своими руками, нужно строго следовать пунктам инструкции:

Сначала нарезают заготовки для верхней емкости. Для этого на листе стали выполняют разметку верхней и нижней плиты размером 35*62 см, двух торцевых стенок размером 35*12 см, двух продольных стенок размером 62*12 см и перегородки 35*10 см.
Затем нарезают детали нижней емкости. Понадобится верхняя и нижняя плита размером 35*35 см и 4 боковые стенки размером 35*15 см.
Далее приступают к изготовлению горелки. Для этого используется стальная труба, от нее отрезают кусок длиной 36 см. На этом отрезке делают отметки для 48 отверстий, расстояние между которыми должно быть одинаковым. С помощью молотка и пробойника накернивают точки сверления. Результатом должны стать 6 рядов по 8 точек.

По полеченным точкам дрелью делают сквозные отверстия.
Теперь в верхней панели нижней емкости делают небольшой люк согласно схеме котла на отработанном масле. Для этого отступают от края на 3 см и рисуют прямоугольник размером 10*15 см. По начерченным линиям вырезают пластинку.
Далее нужно вырезать пластинку, которая будет закрывать лючок. Из листа стали вырезают прямоугольник размером 11*16 см и в центре высверливают отверстие диаметром 4 см. Полученный прямоугольник прикладывают к лючку на панели и делают сквозные отверстия под крепежные элементы.
С помощью болтов и гаек соединяют пластинку и верхнюю панель нижней емкости.
Приступают к сборке нижней емкости. В верхней панели делают отверстие для горелки и прихватывают трубу. Далее точечно приваривают верхнюю и нижнюю плиту к боковым частям.

После сборки емкости проваривают все стыки, чтобы сделать конструкцию полностью герметичной. Для полной безопасности и эффективной работы котла на отработке шов должен быть сплошным и аккуратным.
Теперь наступило время собирать верхнюю часть котла. Используя чертежи котла на отработанном масле своими руками, в нижней панели вырезают отверстие для трубы-горелки, в верхней панели – для дымоходной трубы. Затем к верхней панели последовательно приваривают боковые элементы, перегородку и нижнюю панель.
Чтобы соединить обе емкости, их нужно приварить к трубе-горелке. Из-за смещения верхней части котла конструкция получается не устойчивой. Решить эту проблему можно с помощью диагональной распорки, приваренной к обеим частям. Она необходима для придания конструкции дополнительной жесткости.
Все изделие необходимо внимательно осмотреть и выявить места некачественных соединений. Такие участки требуется проварить сплошным швом.
Можно приступать к изготовлению ножек для котла на отработке. Для этого от стального уголка болгаркой отрезают 4 одинаковых куска длиной по 7 см. Из стального листа вырезают 4 квадрата со стороной 5 см, затем к ним приваривают уголки.

Готовые ножки нужно приварить к нижней емкости котла. Этот этап требует аккуратной работы, так как для устойчивости конструкции на полу все ножки должны иметь одинаковую длину.
Котел готов и его можно устанавливать на месте постоянного пребывания. Здесь же конструкция проверяется на устойчивость, а с помощью уровня выявляют имеющиеся перекосы.
Для отведения продуктов горения из котла нужно собрать дымоходную трубу. Вначале собирают внутреннюю часть, которая представляет собой участок прямой трубы и колено для вывода через стену на улицу.
Прежде чем сделать отверстие в стене, нужно правильно определить его расположение и размер. Для этого собранную дымоходную трубу примеряют к стене и обрисовывают ее контур. Чтобы получить ровные края отверстия, необходимо по начерченной линии через 2-3 см сделать несколько сквозных отверстий. После этого центральная часть должна удалиться без особых трудностей.

Прямой участок внутренней дымоходной трубы закрепляют на котле, а колено выводят на улицу через отверстие в стене.
Для безопасной работы котла на отработке нужно позаботиться об обустройстве внешней части дымохода. Поэтому снаружи к выходящей части колена присоединяют дополнительный участок трубы с коленом. Внешнюю часть требуется надежно зафиксировать под свесом крыши с помощью кронштейна.
После того как конструкция полностью собрана требуется проверка тяги. К одному из отверстий трубы-горелки нужно поднести зажженную спичку, если тяга хорошая, то пламя будет отклоняться к трубе. При хорошей тяге отработка будет хорошо гореть. Для увеличения тяги можно немного приоткрывать лючок.

Устройство

Любой функционирующий на отработке котел устроен следующим образом: горелка создает факел, который нагревает топку (камеру сгорания), окруженную со всех сторон водяной рубашкой. Раскаленные газы отдают тепло водяной рубашке, затем проходят через дымогарные трубы, также окруженные со всех сторон водой.

Такая конструкция котла называется двухходовой или реверсивной, потому что газы проходят топку в одну сторону, затем возвращаются через дымогарные трубы и уходят в дымоход. Бывают трехходовые котлы, в которых присутствует дополнительный ряд дымогарных труб, из-за чего дым делает еще один разворот и перемещается к дальнему концу топки, откуда и уходит в дымоход.

Поскольку отработка нередко содержит всевозможный мусор и антифриз, перед горелкой установлен фильтр, очищающий топливо и снижающий риск засорения форсунки.

Это особенно актуально при работе отопительного прибора в режиме малой мощности, ведь выделение тепловой энергии, а значит и нагрев стенок топки, минимален, из-за чего сгорает не все поступившее в нее топливо. Часть горючего окисляется лишь частично и сажей оседает на стенках камеры сгорания.

Если долго не чистить котел от сажи, то при увеличении мощности возрастет температура в камере сгорания и сажа может воспламениться, что резко разогреет стенки топки и приведет к скачку температуры теплоносителя вплоть до его закипания.

Кроме того, в любом котле должны быть средства регулировки мощности и контроля за факелом, без этого опасность использования отопительного прибора на отработке возрастает в десятки раз.

Как устроен котел на отработавшем масле?

Котел на масле состоит из следующих конструкционных элементов:

Первичной топки-испарителя, нагревающей «порцию» масла до 40 градусов Цельсия.
Вторичной топки, в которой происходит горение паров масла, генерируемых в первичной топке.
Теплообменника, контактирующего с первичной и вторичной топками.
Канала отвода выхлопных газов из вторичной топки.
Дозатора топлива, отделяющего «порции» масла от накопительной емкости, расположенной за пределами котла.

В итоге котел на отработанном масле с водяным контуром работает по следующей схеме:

Дозатор закачивает топливо в первичную топку, где мало поджигается слабым разрядом электрического тока.
Под действием высокой температуры порция горящего масла испаряется из первичной топки, поднимаясь по особому каналу во вторую камеру сгорания котла.
После насыщения вторичной камеры парами происходит детонация воздушно-капельной взвеси топлива, спровоцированная «факелом» горящего масла в первой камере.
Энергия сгоревших паров и частично сгоревшего масла передается полой рубашке, в которую закачивается жидкий теплоноситель – вода.
Остатки воздушно-капельной взвеси и продукты горения отводятся из котла по дымоходному каналу.

Схема устройства котла на отработанном масле

Достоинства и недостатки котлов на отработке

Подобная схема работы гарантирует любой модели котла на отработанном масле следующий набор конкурентоспособных преимуществ:

Во-первых, дешевизну и безопасность конструкции.
Во-вторых, возможность самостоятельного строительства отопительного прибора.
В-третьих, совместимость с самым дешевым видом жидкого топлива – отработкой, за утилизацию которой пользователю могут еще и доплатить.
В-четвертых, водяная рубашка не дает перегреть корпус котла, нивелируя возможные температурные деформации.

К недостаткам водогрейных котлов на отработке относятся следующие факты:

Интенсивное засорение канала для отвода продуктов горения копотью.
Быстрое «поглощение» кислорода топкой, вынуждающее строить приточный воздуховод с улицы.
Необходимость фильтровать или отстаивать масло перед заполнением бака котла.

Как видите: любые недостатки не могут умалить основных достоинств конструкции отопительного прибора — водогрейный отопительный котел на отработанном масле неприхотлив в эксплуатации, дешев и надежен.

Сколько нужно топлива для обогрева 1 кубического метра?

У отработанного масла достаточно высокая теплотворная способность – один килограмм такого топлива при сжигании генерирует 12,5 кВт тепловой мощности (45 000 кДж).

На отопление одного куба обслуживаемого пространства необходимо потратить 41 Вт энергии (согласно СНиП) или почти 4 грамма топлива (с учетом 80-процентного КПД котла).

Правила эксплуатации котла на отработке

Во-первых, не рекомендуется, а точнее, категорически запрещается размещать котлы подобного типа в жилых помещениях или подсобках, примыкающих к дому. Котел на отработке «сжигает» очень много кислорода, поскольку фактическим топливом является не загрязненное моторное масло, а воздушно-капельная взвесь, генерируемая топкой-испарителем.
Во-вторых, дымоход котла она отработке придется защищать от конденсата с особой тщательностью, поскольку копоть и сажа от сгоревшего масла после контакта с водой образуют чрезвычайно активные химические соединения. Поэтому дымоход такого котла лучше всего изготовить из нержавейки или керамических труб, инертных к воздействию химически активных реагентов.
В-третьих, емкость с топливом придется размещать в отапливаемой зоне, поскольку на холоде масло меняет свою консистенцию, нарушая работу дозатора топлива.
В-четвертых, котельную придется отделать негорючим материалом, снижая тем самым общую пожарную опасность агрегата. А в случае самостоятельно конструирования и сборки котла на отработке к этому требованию необходимо отнестись с особой серьезностью.
В-пятых, систему вентиляции помещения котельной придется «укомплектовать» особым приточным клапаном с дроссельной заслонкой, работа которой должна синхронизироваться с работой воздухозаборных клапанов котла.

Отопительный котел на отработке — что это?

Техническая характеристика отработки

Плюсы и минусы котлов