Шахтный котел длительного горения - 2

Если бы надо было регулировать постоянно - тогда да. Но если надо отрегулировать только раз при пуско-наладке ИМХО неоправдано усложняется.

 

И резать в данном случае ничего не придется.

 

Юриййй. У меня до Вас было два вопроса, возможно Вы пропустили:
1. чем по Вашему будет лучше фронтальная загрузка
2. о дополнительном канале вторички, открываемом только в момент практически полного закрытия заслонки поддувала
Хотелось бы услышать Ваш коментарий

 

А чем мой вариант плох ? Настроил, прогорела закладка, вытянул колосники и приварил шибер. Как по мне ничего сложного и трудоёмкого .А дополнительный кусок металла только усилит колосники.
Сделай настолько просто, насколько это возможно, но не проще. Альберт Энштейн .

 

Мое мнение - колосники из уголков прогорят за 2-3 месяца. Положите стандартные колосниковые решетки из чугуна, а некоторые прозоры закройте одинарными колосниками.

 

Имхо, колосник с уголка длжен быть углом вниз, рогами вверх. Тогда это полость забьется пеплом, который будет служить теплоизолятором. Возможно простоят долго. Человек, который кинул эту идею, говорил, что именно такие колосники выхаживают около 5 лет.

 

Друзья! Позвольте изложить оценочный расчет некоторых элементов шахтного котла. Основную часть расчета составил самостоятельно. По некоторым вопросам консультировался с одним из ведущих специалистов по ТТ котлам - Медведевым Сергеем Васильевичем - за что ему огромная благодарность.
1. Для примера расчет будем проводить для котла тепловой мощностью 10 кВт.
2. Считаем, что теплотворная способность топлива - 10МДж/кг.Для получения такой тепловой мощности требуется сжечь 1 грамм в секунду или 3,6 кг в час топлива. Кстати, очень удобно, 1 грамм в сек. топлива производит: дрова сухие - 10,0 кВт, пеллеты, брикеты - 17,0, дизтопливо - 41,0 и т. д.
3. Выбираем коэффициент избытка кислорода ("альфа") - 2,0 - т. е. для горения подадим воздуха в два раза больше, нежели того требует природа. Эту цифру любой из Вас может поправить исходя из собственного опыта, конструкции собственного котла или интуиции. Выбирая такую цифру я далее не учитываю коэффициенты потерь по тракту воздуха.
4. Определяем количество воздуха, необходимого для сжигания дров. Теоретическая масса сухого воздуха, необходимая для сжигания 1,0 кг древесины при влажности 30% составляет 4,2 кг. Эту очень важную цифру я взял из справочника "Котельные и электростанции на биотопливе", которую надыбал и там же купил - www.wood-pellets.com. Так как альфа - 2,0, то для сжигания 0,001кг в сек. топлива требуется - 0,0084 кг в сек. воздуха.
5. Воздух в котел подадим естественной тягой (при подаче воздуха вентилятором расчет несколько изменится). Рассчитаем также очень приблизительно тягу трубы. Знаю, что можно найти серьезные монографии, в которых приведены точные расчеты тяги трубы, у нас расчет оценочный. Примем высоту трубы 6,0 метра. Тяга трубы - она же перепад давления между точкой ввода воздуха в котел и срезом дымовой трубы определим как произведение средней плотности дымовых газов на высоту трубы и на ускорение свободного падения. Средняя плотность дымовых газов определим, считая температуру газов на выходе из котла - 520К, а на выходе из дымовой трубы - 320К. Средняя температура - 420К. Молекулярная масса продуктов сгорания - примем 25 - несколько ниже воздуха. Имеем плотность дымогазов - 0,72 кг на куб. м. Тяга - Р= 42Па или 4,2 мм. вод. ст.
6. Скорость воздуха на входе в котел - корень квадратный из частного от деления: 2*Р, деленное на плотность = 10,8 м в сек.
7. Примем, что соотношение вторичного воздуха требуется в два раза больше, нежели первичного - это тоже очень важная цифра и я так понял из сообщений уважаемого Владимира Геннадиевича. Т. е. первичного воздуха требуется 0,0028кг в сек, а вторичного - 0,0056кг в сек.
8. Для прохождения первичного воздуха требуется площадь сечением 216 кв. мм. Эту цифру мы определили
делением расхода первичного воздуха на плотность воздуха и на скорость воздуха -т.е.(0,0028/1,2*10,8).
Площадь вторичного воздуха - 432кв.мм. Соответственно для подачи первичного воздуха достаточно трубы внутренним диаметром 16мм (можно использовать трехчетвертную трубу), а для подачи вторичного - 25 мм (можно использовать дюймовую трубу). Интересно заметить, что котельщики все больше любят устраивать в котлах прямоугольные проемы для воздуха, а конструкторы горелок - круглые (отверстия или трубы). Мне кажется, что с трубой работать легче: высверлил отверстие и вварил трубу; к ней и шибер легче изготовить.
9. Теперь внимание: площадь сечения прозоров в колоснике должна быть не меньше площади подачи первичного воздуха - т. е 216кв.мм, например, 45мм на 50мм. А ЭТО ЗНАЧИТ, что для работы котла мощностью 10кВт размер прозоров не будет иметь никакого значения. Технологические зазоры между стенками котла и колосником и между дверцей перед колосником и дном колосника всегда заведомо будут больше площади, требуемой для подачи воздуха. Здесь в чем-то прав Варфоломей. Размер прозоров должен быть таким, чтобы ссыпалась зола - и все!
10. Размер газового окна для котла 10кВт - 100мм на 40мм. Потери давления на нем - 4Па - труба вытянет.
Для других котлов пропорционально. Думаю, что уменьшать площадь окна не следует - резко увеличим вероятность дымления из шахты, увеличим - сложнее будет организовать дожиг газов.
11. И, по-видимому, самое трудное - размер колосника. Медведев С. В. рассчитал, что для котла 10кВт при использовании сухих дров требуется колосник площадью 0,025кв.м., для влажных дров можно допустить колосник площадью 0,035кв.м. Я оторопел - ведь это совершенно маленькое сечение шахты. Поступлю рискованно - в изготавливаемом ныне котле заложу колосник поболе - хотя бы 0,045кв.м.
12. Пока все; что вспомню еще - допишу. Опус печатал ровно 100минут - устал - иду топить баню - чего и Вам желаю. За ошибки прошу не пинать, а дисскусию вести в строгом академическом тоне.

 

Я обратил бы Ваше внимание на комфорт в пользовании таким котлом. Удобная длинна дров, независание, всеядность (дрова, опилки, щепа, уголь, мусор всякий горючий, ...), время работы не менее 10-12 часов, работа на естественной тяге, простота конструкции. Все это попытался подвести под вменяемый кпд котла. Если этого нет, то радость от более экономичной работы котла потихоньку пройдет.
По моему Вы движитесь в направлении пиролизного котла. Это уже другой подход. Тут сразу лучше применить дымосос и подачу первичного воздуха над колосником. Соотношение первичного и вторичного воздуха давно известно 75 на 25.
Большей респект .Удачи.

 

Avia
Писал:
«2. Считаем, что теплотворная способность топлива - 10МДж/кг.Для получения такой тепловой мощности требуется сжечь 1 грамм в секунду или 3,6 кг в час топлива. Кстати, очень удобно, 1 грамм в сек. топлива производит: дрова сухие - 10,0 кВт, пеллеты, брикеты - 17,0, дизтопливо - 41,0 и т. д.»

Здесь надо хорошо разобраться. Главное – какая же все-таки должна приниматься в расчет низшая удельная теплота сгорания дров? При 50% воадности она 7800, при 30% - 13100 при 18% - 15700 кДж/кг.
Дрова летней сушки – это влажность порядка 25%. Соответственно в расчеты должна закладываться низшая рабочая теплота сгорания порядка 13,5-14 мДж/кг.
Это очень важная отправная точка. Ошибки в определении удельной теплоты сгорания топлива – это удар как по конструктиву, так и по параметрам.

«Средняя плотность дымовых газов определим, считая температуру газов на выходе из котла - 520К, а на выходе из дымовой трубы - 320К. Средняя температура - 420К. Молекулярная масса продуктов сгорания - примем 25 - несколько ниже воздуха. Имеем плотность дымогазов - 0,72 кг на куб. м. Тяга - Р= 42Па или 4,2 мм. вод. ст.»
Да, конечно, безусловно согласен.
Но тут вкралась какая-то ошибка (может просто опечатка?) 320 градусов по Кельвину это всего 47 градусов по Цельсию. Такой температуры на выходе из трубы быть не может. А если и случается, то это значит, что труба активно засаживается и плачет дегтем пополам с конденсатом. «8. Для прохождения первичного воздуха требуется площадь сечением 216 кв. мм. Эту цифру мы определили
делением расхода первичного воздуха на плотность воздуха и на скорость воздуха -т.е.(0,0028/1,2*10,8).
Площадь вторичного воздуха - 432кв.мм. Соответственно для подачи первичного воздуха достаточно трубы внутренним диаметром 16мм (можно использовать трехчетвертную трубу), а для подачи вторичного - 25 мм (можно использовать дюймовую трубу). Интересно заметить, что котельщики все больше любят устраивать в котлах прямоугольные проемы для воздуха, а конструкторы горелок - круглые (отверстия или трубы). Мне кажется, что с трубой работать легче: высверлил отверстие и вварил трубу; к ней и шибер легче изготовить.»
Этих расчетов не видел. Оспаривать и не могу.
Однако тут какая-то «неправильность» на мой взгляд.
Ни один котел в мире не работает и, думаю. не может работать на таких сечениях, если не применять изрядный дутьевой вентилятор. Опять же нетрудно, зная объем воздуха на горение и сечение канала, просчитать скорость движения воздуха по этому каналу.
Экономическая скорость составляет 1-1,5 метра в секунду. Боюсь, что здесь существенно и даже очень существенно выше. В разы … Надо считать…

"9. Теперь внимание: площадь сечения прозоров в колоснике должна быть не меньше площади подачи первичного воздуха - т. е 216кв.мм, например, 45мм на 50мм. А ЭТО ЗНАЧИТ, что для работы котла мощностью 10кВт размер прозоров не будет иметь никакого значения. Технологические зазоры между стенками котла и колосником и между дверцей перед колосником и дном колосника всегда заведомо будут больше площади, требуемой для подачи воздуха. Здесь в чем-то прав Варфоломей. Размер прозоров должен быть таким, чтобы ссыпалась зола - и все!"

Здесь позволю себе принципиально не согласиться. Не только площадь. Но и конфигурацияпрозоров играют наисущественнейшую роль. Нет времени оперировать цифрами – но если потребуете могу через какое-то время выложить расчет. Здесь два особых момента.
1. Аэродинамическое сопротивление.
2. Формирование характера зеркала горения.
И, разумеется, эвакуаторная способность в отношении золы.

"11. И, по-видимому, самое трудное - размер колосника. Медведев С. В. рассчитал, что для котла 10кВт при использовании сухих дров требуется колосник площадью 0,025кв.м., для влажных дров можно допустить колосник площадью 0,035кв.м. Я оторопел - ведь это совершенно маленькое сечение шахты. Поступлю рискованно - в изготавливаемом ныне котле заложу колосник поболе - хотя бы 0,045кв.м."
К сожалению не знаю методики расчета г. Медведева. Но вполне допускаю, что он специалист, раз о нем свидетельствует как о таковом уважаемый Авиа.
Но у меня возникли большие сомнения в его правоте в части колосников.
Любой котельщик, даже простой практик без образования, знает точно, что не площадь колосника является определяющим параметром. А площадь прозоров колосника.
А еще точнее – отношение площади прозоров к площади колосника.
Мне кажется. что такие рекомендации профи не могут приниматься на веру.
Лично у меня возникло смутное чувство недоверия к компетенции этого профи.
Прошу прощения, куда-то нажал, все пошло жирным...

Даже если два года - так это лучше покупных. Выставишь горение "под себя". И не надо ничего из готового подгонять.
В результате экономия на топливе в разы превзойдет стоимость затрат при чугунном колоснике. И через пару лет (в худшем случае) не накладно будет вновь сварить из уголка.
Я так думаю.

 

Да верно все.

 

Юрий, спасибо за подсказку о соотношении первичного и вторичного воздуха: значит п. 7 поправим. Думаю, что соотношение первички и вторички зависит от влажности дров. Для сухих - так, как Вы сказали, а вот для недосушенных первичку может быть и полезно открыть поболее. До пиролизного котла мне далеко. Я ведь уже неделю топлю котел мощностью 10кВт с окном 100 на 40мм. Вчера утром загрузил, разжег и уехал - вечером сторож после прогара остановил систему. Сейчас поеду и разожгу все это дело на ночь - что бы к утру было теплее и полы подсохли: сегодня, к сожалению, дежурит не самый головастый и рукастый вахтер.

 

1. Мне так удобней.
2. Закрытие поддувала, это "прекращение" горения. Нет там уже таких температур чтобы сжигать газы, да и газов практически нет.

 

А, вот еще. дался мне этот колосник!
И все же.
почти все, во всяком случае большинство участников дискусии знают, что в случае слоевого горения тепловое напряжение колосника для дров обычно принимается в районе 250 кВт/ м2. Весьма любопытную цифру имеем в случае Avia.
10/0,025 = 400 кВт/ м2
Однозначно колосник не просто поведет. его вывернет. да так, что если будет близко к обечайке, может и металл ее порвать. А если будет из чугунины - на второй ден просядет и пойдет вертолетом. хоть ребра поставь в 50 мм. Практикой проверено однозначно...
Да профи ли этот профи?
А если он делал этот расчет для вертикального зеркала - я вообще умываю руки. Ибо тогда это точно не профи. Поскольку ни один профи не отважится на таковой расчет. ибо внятной методике оного в практике котлостроения не существует.
Н, да...
Вот тебе, бабушка, и Юрьев день...

 

Давайте подумаем над чем мы так долго бьемся. Вот выкладка с одного сайта что такое кпд котла по простому, но доходчиво и понятно без заморочек, точность естественно +-. Но это дает многое чего понять.

Как посчитать КПД котла.Формулу для расчёта КПД котла можно представить в виде:

КПД = 100 – q2-q3-q4-q5-q6, где q2…q6 – тепловые потери котла.
Для того чтобы посчитать КПД – котла необходимо температуру уходящих газов котла (измеряется термометром на газоходе котла) разделить на 15 (с понижением температуры уходящих газов на 12-15С, потери теплоты уменьшаются на 1%), прибавить 2 (потери с химическим недожогом в слоевой топке 0,5-3%), прибавить 3 (потери с механическим недожогом в слоевой топке 1-5%), прибавить 2 (сумма остальных потерь). Полученное значение - ориентировочная величина потерь КПД в процентах, вне зависимости от вида топлива и мощности котла.
Пример 3:

Температура уходящих газов котла – 320С

320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% - суммарные потери КПД (q2…q6)

100 – 29,3 = 70,1% - КПД котла

Остальная задача растянуть процес часов на 10-12. Получить на выхлопе в основном режиме градусов 120-200, Минимализировать химнедожег. Мех недожога особо не наблюдал на дровах. Теплопотери котла дело на любителя. Адрес сайта https://kochegar-altay.ru/poleznaya_informaciya/news_83.html.
Если не заморачиваться и комфортно топить с кпд около 70-75 % то вот оно счастье. И мне это нравится.
Выигрывая в чем то, мы потеряем в другом. Следующим показателем за кпд, я бы поставил всеядность, длительность работы, долговечность, простота в обслуживании= комфорт.

 

О том же, я вроде и говорил.

Но, думаю, нету тут ничего страшного, конструкция такого котла предполагает огромное поле для экспериментов, причем с малыми потерями. Поменять прозоры колосников, да без проблем, подобрать вторичный воздух, тоже никаких заморочек, изменить размеры газового окна, тоже не вижу трудностей... Загвоздка может быть только одна, правильно посчитать площадь теплообменника, но если голова на месте, то и это решаемо