Шахтный котел длительного горения - 2

При большой площади колосника роль вторички снижается наверное до минимума. Это же по моим наблюдениям происходит и в обычном котле. Наверное просто для полного сжигания достаточно первичного воздуха. Переизбыток вторичного охлаждает газы и препятствует полному сгоранию (от сюда и черный дым).
Хотя черный дым будет при розжиге любого котла

 

Здесь давно никто не появлялся, но другие темы искать не буду, а напишу сюда. По-моему, прежде, чем ваять пиролизники (шахтники) надо уяснить из книжек, написанных полвека назад и более, что на эффективность горения влияют химическая и физическая составляющие. Химия горения по простому в том, что не С + О2 = СО2, а 2С + О2 = 2СО с дальнейшим окислением до 2СО + О2 = 2 СО2, это происходит в зоне горения. Далее умные книжки говорят о восстановительной зоне, где СО2, проходя через слой угля приобретает вид СО2 + С = 2 СО, он и поступает в форсунку (+ некое количество смолы, пара и др. горюче-негорючей хрени). Это химия, и здесь всё просто. Физика данных процессов следующая: при окислении в зоне горения С до СО2 выделяется примерно (точно не помню) 280 калл, при восстановлении СО2 до СО требуется добавить примерно 240 калл. Цифры не сильно важны, важна разница 40 калл. Причём если раскопаете диаграммы восстановления СО до СО2 увидите, что чем температура в зоне восстановления ближе к 1000 град. С, тем больше содержание СО на выходе из восстановительной зоны в форсунку.
Промежуточные выводы:
- т. к. при сжигании "лабораторного" угля выход тепла при прохождении обоих зон очень невелик требуется предпринимать доп. меры для получения более- менее чистого СО, такие как подогрев первичного воздуха, подогрев зоны восстановления, футеровка бункера, поддув (или лучше дымосос).
- надо понимать, что эти две зоны имеют вполне определённую длину, зависящую от геометрии и вида топлива (например, для горизонтально направленного сжигания опилок длина обоих зон составляет 16-20 см., при применении поддува длина уменьшается). если расстояние от края начала горения до форсунки меньше требуемого, восстановление газа до СО произойдет не полностью, если больше - будет теряться тяга.
- недооценка высокого содержания СО2 в газах поступающих в форсунку приводит к уменьшению содержания горючей составляющей, как следствие, снижению температуры вторичного горения и небольшому увеличению объёма вторичного воздуха для полного сгорания СО.
- уменьшение тяги ведёт к большему рассеянию тепла (которого и без того там мало) в бункере.
Кроме этого надо понимать влияние воды (пара) на процесс горения. Чтобы лучше понять происходящее можно почитать выводы из работ по изучению свойств гремучего газа ученых, живших в 18 - начале 19 веках. Вкрадце, установлено, что водяной пар, разлагаясь на Н2 и О2 резко увеличивает скорость горения СО, т. к. Н2 инициирует цепную реакцию (из-за этого смесь СО с паром и назвали гремучей) вплоть до взрыва. Сейчас я уже точно не помню идеального для взрыва содержания пара в СО, по-моему около 15 - 20 проц. Некоторые на форуме с удивлением писали о том, что влажные дрова почему-то горят с гулом - это объяснение тому. Поэтому не надо бояться влажных дров, надо просто добавить в зону горения- восстановления дополнительную теплоту, которая затратится на парообразование.
Далее в форсунке СО дожигается до СО2. При этом в идеале выделяется 590 калл При этом достигается та температура о которой так много говорится. Но надо понимать что чтобы достигнуть температуры 1100 С и выше надо уменьшить количество балластного СО2 поступающего из бункера в форсунку.

P. S.
Кроме того моё мнение, что сложить пиролизный (шахтный) котёл из шамотного кирпича в металлической обвязке с дальнейшей герметизацией фасадной базальтовой ватой - очень здравая идея. На мой взгляд кирпичи даже не надо класть на раствор при хорошей металлической обвязке. Только мне камера сгорания представлялась всё-таки снизу, с прокладкой жестянки между двумя слоями шамота. Большой плюс, что при такой конструкции котел можно собрать буквально за пару дней и у него будет большая ремонтопригодность.

"При самом первом запуске котла столкнулся с таким интересным моментом. Щель подачи вторички зделал 10мм. Котел набирал температуру вяло, из трубы шел черный дым. Добавил вторички (15мм) - результат ухудшился. Потом уменшил вторичку (2-3мм), котел "ожыл" начала расти температура теплоносителя, дым исчез. Видно первичка прорывается сквозь слой топлива играет роль вторички или окисление происходит все в слое или вторичка лучше прогревается, либо все вместе..."

В этом котле нет вторичной камеры, есть растянутый за колосник бункер. Когда открывалась щель за форсунки, то падала тяга, что приводило к тому что зона горения растягивалась до колосников. Строго говоря этот котел только задумывался пиролизным.

 

Осмелюсь заметить - пиролизный и шахтный котел - две разные конструкции, работающих на разных принципах...

 

Назовите хоть одно отличие.

 

1. В пиролизном котле в условиях недостатка кислорода происходит пиролиз древесины. полученый пиролизный газ через форсунку, где происходит подача вторичного воздуха, подается в камеру дожига.
2. В шахтном котле, например с вертикальным зеркалом горения (равно как и с горизонтальным зеркалом) горение идет непосредственно в слое. При этом топливо полностью сгорае. Вторичный ввоздух подается либо в газовое окно, имеющее на порядок меньшее теплонапряжение по сравнению с форсункой, или, что чаще и в подавляющем количестве случаев, за газовым окном в полость камерной топки, где происходит в отличие от пиролизника не сгорание всех пирогазов, а только доокисление угарного газа. То есть Со.
Так что разница огромная и принципиальная.
Можно еще несколько более мелких отличий привести, но это - принципиальное, разносящее способы сжигания в абсолютно диаметрально противоположные стороны.
Такова физика процесса.
Достаточно?

 

Нет пиролизных котлов, отвечающим критериям пиролизного сжигания топлива.
Даже так называемые пиролизные котлы западноевропейского производства не отвечают этим требованиям. Вентиляторы наддува, подающего первичный воздух в загрузочный бункер, охлаждают топливо, находящееся в бункере. В этой связи нет самого процесса газогенерации и вылета летучих из древесного вида топлива, или оно не достаточно эффективно. Топливо горит в абсолютном смысле этого слова, выделяя летучие газы непосредственно в период сжигания, т. е. те газы, которые не успели окислится, догорают в среде вторичного воздуха. Не исключаю интенсивное разбавление дымогазов воздухом, создающее иллюзию бездымного горения.

 

Сделайте в шахтном маленькое окно- будет аля пиролизник. Где грань?


Сделайте в шахтном маленькое окно- будет аля пиролизник. Где грань?

 

Не очень достаточно.
1. Нельзя говорить про пиролизник, что горение происходит в условиях недостатка окислителя. Тот кто это не понимает обречён получить сажу на входе в форсунку или в лучшем случае большое количество СО2 на входе в форсунку.
Я не просто так напомнил о химии процесса горения. Для того, чтобы получить качественный пиролизный газ требуется сначала получить СО2 при достаточном количестве кислорода воздуха, а затем, добавив теплоты восстановить его до СО, при температуре в зоне восстановления хотя бы 800 С. Если пытаться сжечь топливо при недостатке кислорода такой температуры не получить, как следствие получим кучу негорючего балласта на входе в форсунку (о цепной реакции водорода тогда можно просто забыть). Впрочем в любой учебной литературе по газогенераторам середины прошлого века это описано, более того приведены температуры по зонам горения и восстановления, так что мои слова легко проверить.
2. Я скорее всего неправильно представляю себе принцип работы шахтного котла. Где-то на несколько страниц выше в этой теме было сказано, что шахтный от пиролизного отличается лишь боковым расположением отверстия для выхода газов. Я посчитал это отличие не существенным. Из Ваших слов можно сделать вывод, что в шахтном котле может тлеть одновременно хоть всё топливо (В шахтном котле, например с вертикальным зеркалом горения (равно как и с горизонтальным зеркалом) горение идет непосредственно в слое. При этом топливо полностью сгорае. Вторичный ввоздух подается либо в газовое окно, имеющее на порядок меньшее теплонапряжение по сравнению с форсункой...) и при этом первый этап сгорания топлива можно считать успешным. Если это так, то шахтные котлы стоят в одном ряду с дешевой цилиндрической буржуйкой с неплотно прилегающей крышкой, т. к. в ней камерой дожига условно можно считать небольшое пространство сверху вблизи раскалённой крышки, где за счёт неплотного её закрытия подсасывает воздух. отличие лишь в большем объёме загрузки топливом.
(на порядок меньшее теплонапряжение по сравнению с форсункой...) для меня на порядок - это ..делить на 10. Но даже если разделить на три 1100 С, получаемые в форсунке пиролизника, получится 333 С, а воспламенение СО, если мне не изменяет память происходит при 700 С, при горении, как писал выше выделяется 590 калл по сравнению с прим. 280 калл в зоне обычного незадушенного горения, так о каком дожигании СО вы говорите. Скорее это можно назвать поиском немногочисленных молекул СО в потоке невоспламеняемого балласта, тогда действительно тепловое напряжение будет невелико.
Так по сути объясните, пожалуйста, шахтный котёл - это просто обычная задушенная печка большого размера доверху набитая дровами с дожиганием того, что из неё выходит в результате тления этих дров?

 

В соседней теме Бол сделал у шахтника маленькое окно - практически пиролизник.

 

Грань - в принципе действия.
В шахтном котле, например, моей конструкции топливо почти на 80 процентов сгорает до газового окна.
Существуют конструкции, напримет топка Кирша, где вторичный воздух вообще не подавался, горение было организовано без оного.
Повторяюсь - в принципе действия...
Давайте оставим теоретические дискуссии. Их время прошло 11 месяцев назад. Почитайте мои темы того периода - и вы все поймете, все будет разложено по полочкам...
Поломанной граммофонной пластинкой, знаете, быть как-то не хочется...

Не ведаю, что он сделал.
Ведаю одно. Что есть котел с шахтной топкой. И что есть котел с пиролизным горением.
Принципиально две большие разницы.

Да вы что!
Что с Вами? Зачем примитивизируете?
проф. Кирш жизнь на это положил - а для вас - буржуйка.

Я разъяснял это подробно и долготерпеливо в течение нескольких месяцев.
Если интересно - можете посмотреть в соответствующих темах.
Прошу не фантазировать, а держаться истины...
Здесь на эту тему пустословить не буду. Ибо все сказано год назад.


товарищ,
если вас действительно интересует вопрос, рекомендую перебраться вот сюда, где ведется активное обсуждение...
https://www.forumhouse.ru/threads/182490/page-11

 

Прошёл по ссылке, прочитал всё. Зря потратил время, т. к. ничего интересного с точки зрения инженера, да и просто человека, желающего разобраться в принципе действия шахтного котла там нет. Только какой-то трёп и некрасивое поведение основных участников Практикум - 3. Прочитав начало самой первой созданной Вами темы, увидел принципиальные чертежи шахтных котлов (вашего, калвис, и ещё пары подобных) нескольких страниц хватило, чтобы понять суть сжигания. Как плюс Вашего котла Вы позиционируете подвижный вверх - вниз колосник, наверно это называется ноу - хау в борьбе с влажным топливом. По-моему гораздо проще и эффективнее с этим бороться установкой перед основным теплообменником подогревателя (воздухо-воздушного теплообменника) первичного воздуха, исключается подвижная механика в зоне горения и сильно снижается воздействие теплового излучения пламени на первые по ходу газа трубы водяного теплообменника. Более того при желании смешением подогретого и холодного воздуха можно регулировать температуру первичного воздуха.
Я так и не понял как в Вашем котле избавляетесь от основного фактора, снижающего КПД, от низкого содержание СО на входе в газовое окно. Как я писал выше содержание СО после первой камеры (бункера) зависит от температуры в зоне восстановления, это, безусловно касается пиролизника, а в Вашем котле зоны восстановления или какого-то её подобия не вижу. Поэтому естественный вопрос, а почему Вы думаете, что в вашем котле дожигается СО до СО2.
Согласно тому, что между С+О2 и конечным продуктом горения СО2 возникает промежуточная реакция с образованием СО, вы делаете вывод, что эта образовавшаяся молекула СО долетает до газового окна, где дожигается. Но для этого надо каким-то образом создать идеальные условия, чтобы в момент реакции рядом находились только 2 молекулы С и одна молекула О2. Но мы же не в лаборатории и на практике рядом часто оказывается ещё одна молекула О2, которая дожигает СО до более стабильного состояния СО2. И надеятся, что чудом это не будет происходить неразумно. Поэтому в пиролизных котлах существует восстановительная зона, где СО2, проходя через слой раскалённого угля восстанавливается до СО. Именно раскалённого угля, т. к. реакция восстановления СО2 до СО идет с поглощением энергии, т. е. если не вносить дополнительную теплоту, то восстановительная зона остынет и СО2 пройдет через неё не превратясь в СО.
В Вашей конструкции я не вижу и намёка на зону восстановления, так почему Вы считаете что дожигаете СО, а не смолы с минимальным содержанием СО среди балластного СО2 и водяного пара. Если никаких мероприятий на снижение СО2 перед газовым окном не проводится, то мне сложно увидеть сильное отличие шахтного котла от, допустим КЧМ-5 поставленного на бок. Если в КЧМ перед теплообменником поставить перегородку с отверстием и подавать к этому отверстию, назвав его газовым окном, некоторое количество воздуха, назвав его вторичным, то получим вашу конструкцию, только вместо шахты из которой поступают дрова, придется постоянно их подбрасывать.
Единственное достоинство шахтного котла (я не считаю это достоинство маленьким), то, что не приходится постоянно подбрасывать дрова.

 

А я вот за год не до конца еще суть понял... Вы-гений!

Колосник у котла на дровах неподвижный.

Да, конечно. Но он будет весить килограмм 50 и площадь его должна быть хотя бы с метр квадратный... Потребитель за такое не будет платить. Котел и так имеет достаточно высокую себестоимость.

Означенная вами механика в котле отсутствует.

для окисления СО вСО2 достаточно иметь 700 градусов. там около 900...

Козе понятно. Но это не пиролизник.

Правильно. Сложно. потому что вы абсолютно не владеете вопросом.


Грустно читать, товарищ, ваши посты. Таковое писалось и обсуждалось в течение пары месяцев год назад. Точки над и расставлены. И противники и сторонники все-таки пришли к консенсусу касательно принципа работы и его практической реализации.
Считаю продолжение заниматься этой словесной тягомотиной неполезным.
Прошу не обижаться, в этом ключе с вами общаться не буду.
Если вы считаете себя квалифицированным инженером - то я с благодарностью приму все ваши практические критические замечания в теме обсуждения...
С этой темы откланиваюсь, здесь неинтересно.
Теплой вам зимы!

 

Уважаемый товарищ!
Даже не пытайтесь переубедить Холмова. Это у Вас не выйдет. По крайней мере еще никому это не удалось. Хотя многие остались при своем мнении. Некоторые все таки ставят футеровку, ибо на малых мощностях получить нормальный дожиг невозможно. Некоторые используют многоходовый теплообменник ибо при одноходовом температура дымогазов зашкаливает. То есть конструктив аля Холмов не так уж хорош. Только Холмов верит, что в окружении водоохлаждаемых поверхностей можно на разных мощностях получить качественное горение. И, еще раз повторюсь, в обратном его никто не убедит. Не тратьте силы и нервы. Оно того не стоит. Лично я от такого конструктива отказался в пользу класического пиролизного, по этому в полемику больше не вступаю. А тема Холмова действительно превратилась в рекламно-маркетолохическую.

 

хм, вот скажите зачем нужно на мощность 3-5 квт трёхходовой теплообменник?

 

Уважаемый Товарищ, пробежал глазами Ваши сообщения. Вы не поняли главной идеи дискуссии о шахтном котле. В СССР существовала крупнейшая теплотехническая школа, производились хорошие промышленные котлы, а для быта - всякая дрянь. Заслуга Владимир Геннадиевича как раз в том, что он постарался в меру сил и возможностей начать изготавливать хоть и маленькими партиями достойные котлы. На Украине Юрий Алексеевич и Игорь - это Юриййй и Варфоломей (Игорь, простите великодушно, забыл Ваше отчество), а сейчас и Sicos, такие котлы изготавливают. Прошу прощения, если кого-то не назвал - не по злому умыслу. Основное требование к таким котлам - как можно долгая работа на одной закладке дров. Вопрос о кпд уходит на второй план. Вы живете в доме или в квартире? Если в доме - чем отапливаетесь? Я живу в доме и имею дровяной котел- долгогрей. Мне плевать на его кпд. Мне нужно, чтобы он дал мне больше свободного времени: хозяйство, дети, внуки, баня - также требуют времени. Да и побыть наедине с собой, уложить свои мысли в порядок - тоже не помешает.
Вы пытатесь навязать очередную дисскусию. Это лишнее. Если Вы обладаете определенными знаниями - лучше помогите Холмову. У него задача более сложная - он в одиночку малыми партиями пытается делать достойные котлы. Удивлюсь, если у него найдется время на дисскусию.
А сравнивать КЧМ и шахтный котел - большая глупость.