Caldeiras automáticas de combustível sólido: simples, confiáveis, engenhosas!

Requisito de serragem como combustível

Pelo que sabemos, a serragem é uma madeira finamente cortada obtida durante o impacto de uma ferramenta de corte: serras, máquinas-ferramentas. Como regra, a serragem é referida como resíduo de madeira, o custo das matérias-primas para combustível é mínimo e, em alguns casos, até gratuito.

A composição da serragem é de até 70% de carboidratos (são celulose e hemicelulose), 27% de lignina. A quantidade de carbono na serragem chega a 50%, hidrogênio 6% e oxigênio 44%, teor de nitrogênio - 0,1%.

FIG. 1 Tipos de combustível de madeira, produção de resíduos de madeira

A - Cartão Obzol transformado em lenha; B - Croaker de coníferas; B - Fichas de várias frações; D - Serragem de umidade natural até 3 mm de tamanho; D - Serragem de rua, em bruto; E - serragem em forma de agulha de umidade natural; F - Serragem com umidade W até 30%; З - Resíduos podres de serragem e cavacos de madeira; I - serragem e aparas secas; K - Pequenos aparas de armazenamento de rua; L - Resíduos de resíduos de madeira (móveis antigos, paletes, portas, estruturas de edifícios; M - Aparas compridas

Para usar a serragem como combustível, é necessário conhecer suas características técnicas. Os principais parâmetros nos quais estamos interessados ​​são variáveis ​​e constantes. Um parâmetro variável, mas muito importante, da serragem é a umidade W. Com o aumento da umidade, o conteúdo calórico residual diminui, respectivamente, com o mesmo volume de serragem de umidade diferente, diferentes quantidades de calor podem ser obtidas, e a quantidade de calor pode diferir significativamente. O teor de umidade da serragem não só pode ser controlado, mas também levado ao valor desejado. O segundo parâmetro importante é o teor de cinzas - quanto maior o teor de cinzas da serragem, mais impurezas haverá na forma de areia e casca. A presença de impurezas no combustível reduz um pouco seu valor calorífico, afeta o número de limpezas por unidade de tempo. Se a serragem é produzida, ela é obtida a partir do trabalho de máquinas em aglomerado laminado, aglomerado, MDF, etc. ou seja, a partir da madeira colada então resinas e adesivos estarão necessariamente presentes na serragem, o uso dessa serragem só é possível com estudos adicionais sobre o teor de formaldeídos e principalmente de substâncias nocivas. Para os resíduos de cinzas de substâncias nocivas, também deve ser providenciado o descarte.

A fração de serragem afeta sua densidade, a suspensão da serragem em sistemas de alimentação automática. Depois de ajustar o equipamento, como era regra, a serragem tenta resistir à mesma fração ou dentro de certos limites, para não ajustar novamente o equipamento. Portanto, a serragem transformada em pó queima mais com um grande fluxo de ar soprado do que a serragem em estruturas próximas às aparas.

FIG. 1 - B É mostrada a classificação do combustível de madeira de acordo com GOST 33103.1 - 2014. A empresa GRV desenvolveu e produz caldeiras universais que operam com todos os tipos de combustível de madeira

Ao comprar serragem sob contratos e acordos, deve-se aderir a GOST 33103.1 - 2014, que detalha todas as características que devem ser observadas, GOST também regula métodos para determinar o teor de umidade do combustível e o calor de combustão, o que é importante pois no momento da conclusão do acordo de exportação de serragem pode haver apenas umidade e teor de cinzas, mas na verdade, após algum tempo de exportação, o teor de umidade da serragem pode aumentar várias vezes, por exemplo, na primavera em comparação com o outono.

Tabela No. 1 - Composição geral e conteúdo de substâncias em combustível de madeira

Armazenamento de serragem

Base de armazenamento: quanto maior a umidade, menor o poder calorífico da serragem.

A serragem pode conter muita umidade, suficiente para o processo de deterioração e decomposição.Portanto, o armazenamento da serragem não deve ocorrer por muito tempo sob a precipitação atmosférica. No processo de apodrecimento da serragem, sua estrutura muda (Fig. 1 - H) e o calor de combustão é perdido. Antes da queima direta, a serragem deve ser seca e armazenada sob uma cobertura (Fig. 2).

FIG. 2 Armazenamento de serragem sob a cobertura de um armazém ventilado

A secagem da serragem é feita em tambores secadores, em locais protegidos da precipitação, que devem ser ventilados. Para secar serragem, aparas de madeira, deve-se virar das camadas inferiores para as superiores. Além disso, é possível organizar um fornecimento forçado de ar sob pressão através dos dutos de ar das camadas inferiores de serragem. Ao armazenar serragem, todas as regras e regulamentos de segurança contra incêndio devem ser observados. Se a serragem for uma matéria-prima secundária após o processamento da madeira, então sua umidade deve ser levada em consideração, e com uma umidade baixa de 20-30%, é aconselhável enviar a serragem para combustão para uma caldeira ou gerador de calor o mais rápido possível .

Localização da caldeira, sala da caldeira

A primeira regra de qualquer sala da caldeira é - paredes não combustíveis, telhado. Os requisitos de localização do depósito principal de combustível também se somam à serragem, não devendo ficar no mesmo cômodo que a caldeira ou o gerador de calor. No equipamento, o bunker previsto é denominado operacional, já que seu volume é suficiente para apenas algumas horas de operação, principalmente devido aos requisitos de segurança contra incêndio. A sala da caldeira deve ter fornecimento e exaustão de ventilação, ou a possibilidade de arejar a sala. Uma vez que o ar para o processo de combustão é retirado de dentro da sala da caldeira, um suprimento deve ser fornecido.

FIG. 3 Caldeiras de serragem GRV e recipiente principal de armazenamento de serragem

As dimensões da sala da caldeira também dependem do método de enchimento do bunker operacional. Ao usar uma esteira ou sem-fim, as dimensões da sala da caldeira são menores do que quando chega a ela um equipamento especial para descarregar a serragem. É possível localizar o bunker da caldeira operacional em uma sala separada, a fim de reduzir o tamanho da sala da caldeira principal.

Caixas de armazenamento fechadas são freqüentemente usadas na produção de móveis, o que é muito conveniente e seguro quanto possível (ver Fig. 3).

FIG. quatro Caldeira de serragem e sala de caldeira de baixa potência GRV

Para caldeiras em serragem com capacidade de até 50-400 kW, pode-se fazer com um bunker para combustível, enquanto não há necessidade de organizar um sistema de transporte do armazenamento principal de combustível até o bunker operacional.

Construção caseira: materiais e ordem de montagem

Então, quando descobrimos o dispositivo e o princípio de funcionamento do desenho industrial, podemos começar a mexer em uma mini-unidade doméstica semelhante em ação. Primeiro você precisa estocar as ferramentas e materiais necessários com os quais o fogão será montado, a saber, precisamos:

• máquina de solda;
• tubo com o diâmetro disponível (32 - 56 mm);
• tubo de saída de gás (100 mm);
• um conjunto de chaves ajustáveis ​​e a gás;
• Búlgaro;

• roleta;
• relé de relógio;
• sensor térmico;
• válvula anti-explosão;
• bomba de água;
• válvulas de esfera (3 unidades) e acoplamentos de rosca de parafuso;
• sem-fim de alimentação;
• parafuso de remoção de cinzas (opcional);
• canto de metal 45 - 50 mm;
• cilindro hidráulico;
• Barris de 200 litros para cinzeiro e serragem (2 unidades);
• ventilador elétrico;
• folha de metal (4 mm);
• estopa ou fita adesiva.

O processo de trabalho

A montagem das caldeiras artesanais de serragem começa com a fabricação da carroceria e do fundo da unidade. Cada um escolhe as dimensões da estrutura individualmente para si. Com a ajuda de uma máquina de solda, um corpo de caldeira sem fundo é formado e coberto com uma camisa de água... As caldeiras caseiras podem ser constituídas por botijões de gás vazios, no entanto, vamos nos concentrar na versão soldada, que permitirá variar as dimensões e a potência da instalação.

Em seguida, é necessário fazer nervuras de reforço entre a camisa de água, bem como fornecer orifícios tecnológicos por onde o ar do ventilador será fornecido para a câmara de combustão. Um fundo "vivo" é montado a partir de um canto de metal, se for fornecido, para o qual é cortado em um tamanho de 50x25 mm e a haste é fixada ao cilindro para saída. Quando o corpo do forno sobre serragem está pronto, ele é montado em um assento, um parafuso é instalado para remover as cinzas e o recipiente é fixado sob ele.... Agora você pode montar um ventilador, uma broca que alimenta cavacos, bem como um recipiente para combustível, e podemos dizer que o queimador de serragem é montado com nossas próprias mãos.

Como acender o fogão

Para que os fogões de serragem caseiros funcionem da forma mais eficiente possível, é necessário queimar o combustível de maneira adequada. Inicialmente, a madeira triturada é colocada em um barril (ou em um bunker de fundo "vivo") a 75% do seu volume, após o que o relé do relógio é acionado e a broca alimenta a serragem na fornalha, onde são acesas com extremo cuidado com gasolina ou óleo diesel. Em seguida, você precisa ligar o ventilador.

Existe um outro esquema de aquecimento com aparas de madeira, que difere ligeiramente da versão anterior, pois é adequado para uma caldeira de serragem mais simples (ver foto).

Para a sua implementação é necessário encher a câmara de combustível com serradura até três quartos do seu volume, ao mesmo tempo que se recomenda prensar a madeira triturada à volta do tubo cónico. Após o golpe, o tubo é retirado, a caldeira de aquecimento da serragem é fechada com uma tampa e o amortecedor da chaminé é aberto. A lenha é colocada e acesa na parte inferior da fornalha, a partir do qual a serragem queima lentamente.

Agora você sabe montar um forno de serragem com as próprias mãos, como deve funcionar e como aquecê-lo corretamente. Uma unidade bem feita é capaz de fornecer aquecimento econômico de uma pequena sala ou qualquer outro anexo, e você pode aprender mais sobre o funcionamento de um recuperador de calor no vídeo abaixo.

Abastecimento de combustível - serragem para o funil da caldeira

Para equipamentos com capacidade superior a 1 MW, deve-se utilizar o depósito principal de combustível com sistema de “fundo móvel”, abastecido por meio de carregadeira frontal ou de caminhões basculantes. Do armazém principal, a serragem é alimentada por esteiras para a tremonha operacional da caldeira. Ressalta-se que o combustível na forma de cavacos (Fig. 1 - M) é praticamente impossível de abastecer com transportadores e brocas padrão, um grau muito alto de oscilação de tais cavacos, por isso, no estágio inicial, todas as características do combustível, incluindo a forma geométrica, deve ser selecionado. Os seguintes tipos são excelentes para transporte: fig. 1 - B - K.

Modelos de caldeiras em serragem GRV

Geralmente, prevalecem as caldeiras universais para serragem, lenha, cavacos de madeira e carvão. Combustíveis a granel, como serragem, são alimentados automaticamente no queimador turbulento. A tocha do queimador então irrompe no interior da fornalha, onde o combustível é completamente queimado. As paredes do combustível percebem a energia térmica e a transferem para o refrigerante, os produtos da combustão na forma de uma mistura de gases ficam em brasa e se movem para o trocador de calor da caldeira, devido à área desenvolvida do trocador de calor, ocorre a transferência de calor dos produtos de combustão para o refrigerante.

FIG. cinco Modelos de caldeira de serragem GRV

A) - Caldeiras universais de até 300 kW com queimador de vórtice; B) - Caldeira universal sobre serradura com grelha móvel, sem aquecimento de ar; B) - Caldeiras universais para serragem, cavacos de madeira, pellets sem grelha móvel, com descarga automática de cinzas; D) - Caldeira universal para serragem, aparas de madeira com limpeza da grelha, jato de ar aquecido

Uma característica distintiva das caldeiras universais em serragem:

A tremonha de combustível é usada com um agitador de serragem para evitar que pendure

Todas as caldeiras universais GRV possuem uma grelha, que, como as paredes do forno, é resfriada por um transportador de calor

Dimensões aumentadas do forno de caldeiras universais

Seção de cinzas espaçosa da caldeira, a área da seção de cinzas cobre completamente a área do forno

Um trocador de calor apenas com o fluxo de produtos de combustão fora dos tubos, e não vice-versa, o que aumenta significativamente os intervalos entre a limpeza dos depósitos de carbono, escala

· Caldeiras universais para serragem, também operam a plena capacidade no carregamento manual, enquanto as dimensões (comprimento e largura do forno) permitem minguar queima, paletes, descarte de galhos grandes, etc.

· Um ventilador de sopro separado é instalado para queimar madeira, enquanto o queimador de serragem tem seu próprio ventilador de sopro. Este design é mais confiável, você sempre pode alternar para reservar combustível sem alterar as configurações e o design da caldeira de serragem

O uso de aço de 5 a 12 mm garante uma longa vida útil do equipamento

FIG. 6 Caldeira de serragem. Tremonha da caldeira com sistema agitador e fundo móvel

FIG. 7 Caldeira de serragem GRV durante a produção

Na fig. As Figuras 6 e 7 mostram a tecnologia GRV para caldeiras de serragem com sistema de aquecimento por ar de sopro para o processo de combustão. Esses sistemas são usados ​​em grandes usinas de cogeração que usam aquecimento para gerar eletricidade. O uso do calor dos produtos de combustão de saída para aquecer o ar de sopro, neste caso, garante o funcionamento estável da caldeira em serragem com umidade de 50-55%, o que economiza significativamente o custo de preparação do combustível.

FIG. 8 Caldeira de serragem sem sistema de aquecimento de ar de sopro

O uso de serragem seca com teor de umidade de W <20% permite o uso de caldeiras da série GRV (mostradas na Fig. 8 e Fig. 5 A, B, C) nas quais não há aquecimento preliminar do ar. Estas caldeiras têm uma resistência aerodinâmica 7 a 8% inferior e podem ser instaladas para funcionar a tiragem natural, os requisitos para a chaminé neste caso são de até 10-12 metros, exceto para caldeiras com capacidade superior a 400 kW.

FIG. nove Caldeira GRV em serragem, você pode considerar a unidade de abastecimento de combustível

Características das caldeiras

As caldeiras de serragem disponíveis no mercado nacional (a maioria das quais também operam com aparas) têm capacidade de 10 a 500 kW. Levando em consideração o uso de 1 kW para fornecimento de calor de cerca de 10 sq. m, isso significa a possibilidade de aquecimento de salas com uma área de até 5000 "quadrados" com esse equipamento. E para o seu trabalho, vai levar de 2 a 100 kg de matéria-prima por hora. Dispositivos feitos por eles mesmos podem ter quase qualquer energia, no entanto, eles geralmente são feitos com base no fornecimento de calor de 100 a 500 metros quadrados. m.

As vantagens dessas caldeiras de longa queima sobre os sistemas convencionais são:

• a capacidade de trabalhar em cavacos de madeira, serragem e aparas prensadas (pellets);
• eficiência máxima;
• alta taxa de aquecimento do ar;
• use não só para aquecer, mas também para obter água quente, secar coisas e até cozinhar e aquecer alimentos.

As caldeiras de longa duração que operam com aparas de madeira e serragem são instaladas apenas no chão. A montagem na parede não é possível devido ao grande peso do equipamento. A manutenção desses dispositivos é bastante simples - as cinzas são removidas não mais do que 1-2 vezes por mês para uma caldeira usada em instalações residenciais e uma vez por semana para equipamentos industriais.

Fogões de serragem não são um fenômeno novo, mas ainda são procurados hoje. Todos os anos, essas unidades só aumentam sua popularidade entre a população devido a vantagens significativas.As características de design dos dispositivos que operam com resíduos de madeira contribuem para a combustão de combustível de longo prazo com máxima transferência de calor. O aquecimento com serragem, um material barato e amigo do ambiente, permite-lhe poupar significativamente dinheiro comprando matérias-primas baratas para o aquecimento de uma casa privada.

Fogões de serragem, como também são chamados, fazem um excelente trabalho de aquecimento de estufas, oficinas, estações de serviço, garagens e aposentos não muito grandes... A fabricação dessas caldeiras comuns pode ser feita sem dificuldades especiais com as próprias mãos, prevendo os desenhos e estudando o processo de montagem. Como matéria-prima, você pode usar quaisquer recipientes improvisados ​​como velhos barris de metal, canos, cilindros de gás, é claro, sem conteúdo, e outros tanques semelhantes. Antes de mexer com as próprias mãos um fogão de serragem, que você planeja aquecer na estação fria, sugerimos que você se familiarize com o design e as características de equipamentos industriais, e já com base nele tire conclusões sobre o que uma caldeira de lascas de madeira deve ser, e como lidar com sua montagem.

A diferença entre o suprimento de combustível do pistão e o sem-fim

A utilização de um pistão alimentador de um cilindro pneumático garante rápido abastecimento de combustível, segurança, já que o pistão que movimenta o combustível também é uma comporta para evitar o contra-disparo. A pneumática em si é usada em muitas áreas da automação, como a mais confiável e não extravagante. Se objetos estranhos entrarem, o controlador que controla a caldeira não liga lentamente a sirene de advertência e interrompe o fornecimento de ar de sopro. Este sistema, desenvolvido pelos engenheiros da GRV, foi testado em combustíveis como pellets, serragem com diferentes teores de umidade, aparas de madeira, polpa de madeira e carvão.

Combate a incêndios, riscos, prevenção

Antes de usar a serragem como combustível, as aparas devem estar totalmente cientes do risco de incêndio, e todas as medidas devem ser tomadas inicialmente para atender à segurança contra incêndio.

A utilização de serragem e polpa de madeira em caldeiras é dez vezes mais ecológica do que armazenar serragem em aterros, devido ao fato de que, como resultado, isso leva a um incêndio e queima de serragem com uma grande subqueima química mais relacionada ao processo de pirólise, embora não apenas o ar é envenenado, mas o solo por produtos da pirólise, incluindo ácidos. Na fig. 11 mostra um exemplo de serragem queimando no inverno sob uma camada de neve.

FIG. dez Incêndios em depósitos de lajes e serragem

FIG. onze Depósitos de serragem em chamas no inverno

Precauções e medidas de controle fornecidas na caldeira, gerador de calor:

1. Controle sobre a posição dos pistões, quando a posição do pistão se desvia da definida, um alarme é acionado e a caldeira de serragem para o seu trabalho

2. Controle de acionamento do exaustor de fumaça, ao desligar o exaustor, para evitar a possibilidade de backdraft e fumaça na sala, os ventiladores de sopro da caldeira GRV e o abastecimento automático de combustível são interrompidos

3. Controle da temperatura do túnel de abastecimento de combustível, quando ultrapassada a temperatura normalmente ajustada, a caldeira interrompe seu funcionamento, o túnel pode esquentar devido à limpeza intempestiva do trocador de calor

4. Fechando o reservatório de combustível com um obturador automático após o fornecimento de combustível

5. Controle obrigatório sobre a temperatura do refrigerante, incluindo em geradores de calor GRV

6. Claro, é necessário projetar um armazenamento de combustível separado da sala da caldeira, apenas um bunker intermediário é usado na própria caldeira e o volume operacional do bunker operacional é limitado

7. A limpeza do trocador de calor deve ser feita com o exaustor de fumaça ligado e sem o processo de combustão na caldeira.

8. Todas as escotilhas para limpeza do trocador de calor são equipadas com placas reflexivas especiais

Caldeiras automáticas para carvão e aparas de madeira

O dispositivo técnico e o princípio básico de operação de tais caldeiras não são muito diferentes de suas contrapartes de pellets. De forma semelhante, um transportador helicoidal realiza o fornecimento automático de carvão para a fornalha. O processo de ignição e fornecimento de massa de ar é realizado de forma automática, com foco nas informações de um sensor especial.

Alguma diferença pode ser observada no design da broca. As caldeiras a carvão operando em modo automático possuem um sem-fim mais maciço, que é acionado por um acionamento elétrico suficientemente potente.

Caldeira automática de lascas de madeira

As caldeiras de aparas contêm um elemento adicional em seu design. Este é um triturador de madeira. Na verdade, as dimensões dos chips podem ser muito diversas e alguns elementos de tal combustível simplesmente não podem acomodar o sem-fim. Uma faca de corte especial, que é acionada simultaneamente com o transportador, ajuda a ajustar o tamanho dos cavacos a aproximadamente um único padrão.

Existem também dispositivos universais que podem combinar as funções de vários dispositivos. Por exemplo, uma caldeira automática a carvão é equipada com um bunker adicional com fornecimento de lenha. Claro, a eficiência da queima de um tipo de combustível não principal será menor, mas o dispositivo continuará a funcionar.

Eficiência econômica de caldeiras de serragem

Caldeiras e geradores de calor são usados ​​para gerar calor a partir da combustão do combustível, neste caso, massa BIO na forma de serragem. A eficiência econômica é influenciada pelos custos de transporte, custo das matérias-primas e manutenção do equipamento. Você pode influenciar todos esses fatores, mas o indicador mais importante neste caso é o valor calorífico do combustível. A serragem com um teor de umidade de 30% e um teor de umidade de 50% terá duas diferenças de valor calorífico. Para elevar a umidade da serragem a 30%, é necessário espaço, depósitos para armazenamento, possivelmente instalações adicionais de secagem, tudo depende da escala de transformação da serragem em calor.

Uma direção promissora na qual os especialistas da empresa GRV estão trabalhando é a produção de gás de pirólise a partir da massa de serragem em instalações de retorta, purificação de gás e sua utilização em motores de combustão interna. Esta tecnologia é conhecida há muito tempo. Estamos trabalhando na combinação da produção de gás e produção de calor para as necessidades de produção, sistemas de aquecimento. Como a instalação está localizada na rua, neste caso não é necessário resolver muitos problemas de proteção contra o monóxido de carbono.

O uso de uma planta de pirólise combinada com um gerador de calor ou caldeira permite que você coloque um TPP em sua planta de processamento de madeira, empresa agrícola, bem como em complexos de estufas, etc.

Características de operação de caldeiras em serragem, geradores de calor em serragem

A utilização de serradura sob a forma de combustível implica a presença de uma infra-estrutura mínima de armazenamento da serradura, a presença de uma sala de caldeiras e de um responsável pelo funcionamento dos equipamentos da caldeira.

Escopo de trabalho

Caldeiras de serragem caseiras

Primeiro, o corpo do forno é feito de um cilindro de gás. Para fazer isso, corte sua parte superior ao longo da costura de solda existente e, em seguida, limpe cuidadosamente os resíduos da costura pelo lado de fora. A tampa resultante terá que se ajustar firmemente à fornalha, então você precisa fazer uma borda de uma tira de metal grosso ao redor da circunferência do cilindro, projetando-se 15–20 mm acima da borda. Depois disso, você pode anexar as travas da tampa de qualquer desenho ao corpo e soldar 2 alças confortáveis ​​de uma barra de metal na própria tampa. Deve ser feito um orifício ao longo do diâmetro externo do tubo de ar.

Uma caldeira de serragem deve ter uma saída de gás de combustão tradicional na parte superior, portanto, será necessário fazer um orifício no corpo para ela.Você pode soldar imediatamente o tubo da chaminé, mas isso pode ser inconveniente ao instalar uma camisa de água, aqui cada um escolhe a sequência de trabalho por si mesmo.

A próxima etapa é a fabricação da carga que pressionará o combustível. O diâmetro da peça deve ser ligeiramente menor que o tamanho interno do cilindro Tendo cortado a folha de metal grosso, as nervuras são soldadas a um plano do produto para difundir o ar, e um orifício é feito no centro igual ao diâmetro externo do tubo de ar. Este último é inserido nele e escaldado hermeticamente em um círculo.

Resta fazer uma camisa de água. O corpo do cilindro tem uma forma redonda, então aqui você tem que mexer na folha de metal para repetir esta forma. Mas, primeiro, você precisa cortar uma folha grossa e soldar reforços de fora ao corpo da fornalha, o que não permitirá que o metal da camisa de água toque devido à expansão térmica. Depois disso, o metal da camisa deve ser soldado a cada reforço. A última etapa é o corte de furos para conexões de refrigeração e a soldagem de luvas roscadas para conexão ao sistema de aquecimento. Abaixo está um vídeo com recomendações para fazer uma caldeira.