Аппарат Бабингтона и другие виды горелок на отработанном масле, их изготовление

Автомеханики и люди, чья работа связана с механизмами, отлично знают одно из значений слова отработка. В большинстве случаев так называют отработанное моторное масло из редукторов, двигателей и других устройств, где присутствует трение рабочих поверхностей.

После выработки своего ресурса, расходник сливается из устройства и должен быть утилизирован. Это довольно щепетильный вопрос, ведь синтетические и минеральные масла относятся к 3 категории опасности (ФККО), и просто вылить их на землю не выйдет. Зато отработка годится в качестве топлива. Устройство, способное использовать такое горючее, называется горелка на отработанном масле.

Преимущества горелок на отработанном масле

Данное устройство, помимо основного предназначения в виде эффективного перевода топлива в тепловую энергию, дополнительно рассматривается как способ полезной утилизации отработки, непригодной для дальнейшего использования. Под словом «отработка» подразумевается следующее:

• Смазочные материалы (масла).
• Средние и легкие отопительные масла, а также некоторые виды тяжелых.
• Отработанные полусинтетические, минеральные и синтетические масла.
• Жир растительного и животного происхождения.
• Дизтопливо любого качества.
• Растительные масла (рапсовые, либо общие масла).

Перечисленные материалы имеют достаточный энергетический потенциал. Учитывая, что стоимость отработки копеечная (зачастую отработанное масло отдают даром), найти аналогичный энергоноситель без финансовых затрат невозможно.

При использовании моторных масел, в него попадают различные примеси. Поэтому отработка всегда загрязнена. Также сама специфика материала подразумевает способность обволакивать трущиеся детали тонким слоем — отработка липкая. Сопоставив перечисленные факты легко догадаться, что обычная горелка такое горючее использовать не сможет. В этом и кроются особенности устройства горелки на отработанных маслах:

• Невосприимчивость к загрязнению топлива твердым мусором.
• Нечувствительность к обводненности отработки (попавший антифриз, либо вода).
• Наличие подогрева (грязное топливо имеет высокую вязкость, что помешает воздуху образовать нужную смесь).
• Устройство, способное справиться с розжигом густого тумана (смесь грязного топлива и кислорода).

Специфичное горючее (отработка) накладывает ограничения на сферы применения горелки. Из-за загрязненности, отработка не может применяться для отапливания жилых домов. Технические комнаты в виде котельной в частном доме, либо подсобные помещения (мастерская, гараж и т.д.) подойдут как нельзя лучше.

Виды горелок на отработке

Существует три вида систем сжигания отработки:

1. Горелка эжекционная с наддувом воздуха.
2. Горелка распылительная инжекторная.
3. Горелка топливовоздушная со свободным объемом горения.

Эжекционная горелка имеет наивысший КПД — при полном сгорании отработки остается минимум отходящих газов. Пламя горелки имеет температуру, превышающую 1200°С. Величина мощностей варьируется в пределах 1,5 кВт — 100 кВт. Поддерживается модуляция при любой мощности изделия. По сравнению с другими системами имеет наименьший расход горючего. При использовании в технологических нуждах не имеет ограничений. Допускается для временного отапливания условно жилых помещений (топочная, прихожая, чулан и т.д.), при наличии хорошей вентиляции.

Горелка Бабингтона (инжекторная) способна пережигать отработку любой степени загрязнения. Главное условие — наличие в общем составе смеси хотя бы 1/3 топлива. Выполняется по упрощенному чертежу из подручного хлама (нужен сверлильный станок). Стабильное пламя начинается при использовании на 30% мощности от максимума (3-20 кВт). При усложнении схемы исполнения можно добиться стабильной модуляции на 10% мощности, что приводит к возможным отказам.

Испарительная горелка (топливовоздушная) — это простая модель с мощностями от 1,5 кВт, до 15 кВт. Использует любую отработку (мазут, нефтяные шламы и т.д.). Малая вероятность отказа. Температура газов при использовании не превышает 600 ° С. Самая простая для кустарного производства.

Сравнительные достоинства и недостатки

Каждая из схем горелок имеет свои минусы:

• Эжекционная горелка подразумевает применение точных деталей, которые изготавливаются на станках. Использование без систем фильтрации топлива невозможно — модель мгновенно выйдет из строя. Потребляет электроэнергию в размере 20 Вт на каждый киловатт выдаваемой мощности. Если максимальная мощность превосходит 40 кВт — расход электричества растет. Также требует наличие автоматики (из-за высокой чувствительности к горючему).
• КПД устройства Бабингтона находится в пределах 80%. Реально довести уровень сжигания отработки до 94-98%, но это требует сложных технических решений. При работе выделяет в воздух высокое количество топливных паров (условно применима для отопления помещений, если полученное пламя выводить в трубу). Может использоваться для работы с черными металлами (температура пламени до 1000 °С).
• Чашечный испарительный модуль выделяет самое большое количество продуктов сгорания, применение ограничено открытыми пространствами, либо нежилыми помещениями с качественным дымоходом.

Готовое оборудование

В магазинах климатического и теплового оборудования продаются горелки на отработанном топливе (масле). Аналогом реальных магазинов выступают онлайн порталы по продаже оборудования. Перечень доступных горелок по мощностям и возможностям крайне широк, как и ценовой диапазон. Большую часть рынка занимают следующие изготовители:

• Ставпечь — горелки класса «Гном». Ценовая ниша от 40 тыс. руб. до 450 тыс. Диапазон мощностей 35 — 1000 кВт. Сопоставимы с горелками «Амалтея».
• NORTEC — наиболее популярный китайский производитель. Бюджетные варианты на 60 кВт стоят 75 тыс. руб. Присутствуют универсальные модели 1500 кВт и стоимостью более 570 тыс. руб.
• Euronord — еще одна китайская фирма, в ассортименте горелки 40 — 236 кВт, ценой 90 — 150 тыс. руб. соответственно.
• Отечественная фирма Olympia имеет самую высокую цену, до 780 тыс. руб. за 500 кВт, но производитель имеет сертификат РосТеста.

В большинстве своем магазинные горелки — это эжекционные устройства, оборудованные автоматическими системами, подогревом горючего и датчиками безопасности. Всё управление осуществляется с электронного пульта. Также присутствует оборудование для крепления к котлу или подогревателю. Как видно, даже самые бюджетные варианты имеют приличную цену.

Горелка Бабингтона своими руками

Достойной альтернативой магазинным горелкам будет изготовление горелки на отработанном масле своими руками. Для начала требуется определиться с типом устройства. Эжекционные схемы сложны для домашнего производства, а испарительные обладают ограниченной сферой применения. Значит, оптимальным вариантом будет устройство Бабингтона, которое изначально предназначалось для работы на дизельном горючем.

Ключевой принцип действия этой горелки в том, что струя сжатого воздуха подается прямо через слой отработки. Также в устройстве не предусмотрены узкие места, способные забиться грязью. Для создания узлов горелки понадобятся такие материалы:

• Топливный узел — бак с наличием ТЭНа мощностью до 1 кВт из нержавеющего металла. Отстойник с трубой, сгон с дюймовой резьбой и переходником 2/1 дюйм для слива лишнего отработанного масла в бак. Медная трубка с диаметром 1 см и толщиной до 0,15 см. Маслонасос с электродвигателем, оборудованный масляным фильтром с крупной сеткой (можно снять с автомобиля, либо мотоцикла).
• Пневматический узел — компрессор с допустимым давлением 2-4 атм., трубка для воздушной струи диаметром 1-1,5 см.
• Камера смешивания топлива с воздухом — пустой металлический шар, либо полусфера с достаточной толщиной для отверстия в 0,3мм (гайка с заглушкой, дверная ручка из латуни и т.д.).
• Сопло, направляющее пламя в нужную сторону. Длинна 20-40 см, внешняя резьба диаметром 2 дюйма.
• Соединительные части (фитинги) и переходные части (переходники) позволяющие собрать всю узлы в единую горелку.

Подготовка модулей горелки к сборке

Роль ключевой детали отводится полусфере, в которой происходит смешивание отработанного масла с кислородом. В ней нужно просверлить отверстие, влияющее на мощность будущей горелки. Для отопительного котла 15 кВт подойдет форсунка с единственным отверстием в 0,2 мм. Большей мощности горелки можно добиться 3-4 отверстиями 0,1-0,25 мм, с обязательным расстоянием в 0,8-1 см (так факелы с каждого отверстия не будут гасить друг друга). Одно отверстие в четверть сантиметра потребляет 2 л отработанного масла за час работы.

Топливный бак выполняется из стойкого к коррозиям металла, как и отстойник для горючего. Последний оборудуется трубкой, по которой отработанное масло поступает обратно в бак. В нижней части отстойника делают заглушку для слива грязного остатка. В бак встраивается ТЭН, оборудованный регулятором, который будет его отключать при 70°С.

Роль корпуса играет крестовина или тройник, к которым монтируется сопло и переходники. Вверху подача масла, сзади подача сжатого воздуха, внизу переходник под слив излишков топлива. Роль переходников играют заглушки с отверстиями для трубок подачи воздуха и масла.

Двигатель насоса для подачи отработки подключается к сети с напряжением 220В. Масло (отработка) из бака поступает по медной трубке, с одной стороны, трижды обмотанной вокруг сопла, а с другой заведенной в бак через масляный фильтр.

Трубку для воздуха крепят к полусфере с просверленной форсункой и устанавливают переходник-заглушку. Сама полусфера располагается таким образом, чтобы горючее из медной топливной трубки полностью покрывало форсунку, а остатки стекали в отстойник. Компрессор воздуховода также подключается к бытовой сети.

Для трех потребителей электричества, которые включаются не одновременно, горелка оснащается пультом управления, либо кнопками отдельного включения (компрессора и насоса отдельно, ТЭНа отдельно). Также допускается установка автоматики (при наличии, или желании потратить на неё деньги).

Подготовка горючего для горелки

Устройство, работающее на отработанном масле, потребляет любой вид отработки. Моторные масла с большой водностью перед заливкой смешиваются с дизельным топливом (либо чистым маслом). Отработку с умеренным загрязнением можно заливать сразу.

Пищевые масла желательно отстоять перед использованием, затем слить остаток. Мазут и вязкие ГСМ требуется прогреть до 70-80°С. Для большей эффективности в синтетические и минеральные масла при заливке добавляют 10% дизтоплива.

Техника безопасности

• В помещении, где используется устройство, обязательно наличие огнетушителей.
• Если пол и стены помещения изготовлены из горючего материала, их обшивают асбестом или металлом.
• Горючее хранится на расстоянии, недостаточном для воспламенения от работы горелки.
• Маслянистые подтеки вовремя удаляются.
• Работающую горелку нельзя оставлять без надзора.