Самодельная горелка под пеллеты, опилки, зерноотходы...

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Здесь нет дутья - здесь есть подпор воздухом пирогазов и постепенное их выдавливание в камеру сгорания. Кстати в отношении зашоренного взгляда (верю-не верю) я уже обращался в ракетной теме.
Здесь углерод горит в среде с недостатком кислорода, но богатой СО2 при температуре1300 градусов в ядре горения с восстановлением СО...
Горение происходит в камере сгорания (сверху вниз- со стороны камеры сгорания), а не со стороны шнека...
А пламя идет туда, где куда легче пройти (в открытое пространство камеры, а не в узкую сжатую трубу. Вы меня удивляете...

 

Тогда понятно. Хорошая тяга не решит эту проблему?

 

Проблему чего, извините? Не понял в чем проблематика?

 

@Кольчугин, проблему прорыва пиролизных газов вдоль по шнеку.

 

Здесь не нужна никакая тяга, потому, что в камере сгорания происходит обильное газовыделение и соответственно растет давление. Этой горелке не нужна никакая тяга, она сама все продавит... Это настоящая бомба...
Вы тему почитайте - о ракете забудете... на chipmakerе ссылки

 

А как это без тяги? Как ПВ будет поступать? Святым духом? Если нет наддува- то все движениие в котле только за счет тяги. Даже в ракетном котле топливо насосами подают.

 

Горелка с высокотемпературной топкой (гвтт)

Авторы патента:

Коныш Валерий Иванович (UA)
Пятковский Александр Фёдорович (RU)
Пятковский Вячеслав Михайлович (UA)
http://www.findpatent.ru/patent/260/2607938.html
© FindPatent. ru - патентный поиск, 2012-2017
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться как в бытовых отопительных системах, так и на небольших производствах, использующих тепловую энергию, а также для утилизации измельченных горючих бытовых отходов. Горелка с высокотемпературной топкой содержит корпус, выполненный в виде четырехгранной прямоугольной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки, при этом в корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой подачи топлива, в которой имеется воздушный патрубок подачи воздуха и шнек подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива, кроме того, в корпусе горелки имеется зольное окно, смотровое окно, воздух подается в камеру сгорания тангенциально относительно нее же с переходом в ней в круговое движение, имеется камера дожига в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними. Изобретение обеспечивает высокоэффективное высокотемпературное сжигание твердого сыпучего топлива, а также утилизацию измельченных горючих бытовых отходов. 1 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться как в бытовых отопительных системах, так и на небольших производствах, использующих тепловую энергию, а также для утилизации измельченных горючих бытовых отходов.
Известен котел для сжигания топлива в псевдоожиженном слое (Патент RU 2168678), содержащий горизонтальную цилиндрическую камеру для проведения процесса сжигания топлива в псевдоожиженном слое с водоохлаждаемыми стенками, в нижней части которой размещена воздухораспределительная система.
Котел по указанному патенту обладает низкой теплопроизводительностью, так как зона горения окружена поверхностями теплообменника, которые препятствуют достижению высоких температур в зоне горения, из-за чего топливо при горении не спекается, и при подаче достаточного для полного сгорания топлива количества воздуха происходит повышенный унос мелких фракций топлива, особенно при сжигании топлива широкого фракционного состава, такого как: опилки, фрезерный торф, лузга подсолнуха, гречихи и т. п. Количество золы и недожженного топлива обратно пропорционально показателю качеству сгорания топлива, и чем ее больше, тем ниже этот показатель. У известного котла (Патент RU 2168678) существуют сложности, связанные с качественным сжиганием легкого и сыпучего топлива (по той причине, что при низких и средних температурах горения не происходит спекания топлива в конгломераты, и при интенсивном раздувании воздушным потоком происходит выброс золы и недогоревшего топлива из зоны горения), преодоление которых влечет за собой потребность в нагромождении разного рода уловителей мелкой летучей фракции золы и недогоревшего топлива, что в свою очередь усложняет конструкцию и ведет к ее удорожанию. Также эффект разлета золы влечет за собой ее осаждение на поверхностях теплообменника, что в свою очередь отрицательно влияет на КПД теплообменника и возникает нужда в частой очистке его поверхностей.
В ГВТТ этот негативный нюанс отсутствует, так как при высоких температурах сыпучее топливо во время горения спекается, и этот эффект предотвращает его разлет до полного сгорания. На теплообменнике же ГВТТ откладывается только незначительный слой пепла, который обычно образуется при розжиге горелки.
Известные высокотемпературные топки, которые применяются сегодня на ТЭС, имеют солидные габариты, высокие цены и жидкое золоудаление (Способ эксплуатации установки для сжигания для электростанции на каменном угле с топкой с жидким шлакоудалением и установка, работающая по этому способу (Патент RU 2152428), Циклонная топка с жидким шлакоудалением (Патент SU 112842). Все это не дает возможности использовать современные методы сжигания топлива в высокотемпературных режимах для бытовых назначений.
Предлагаемая конструкция высокотемпературной топки для бытовых нужд использует не жидкое золоудаление, а аэродинамику вертикального завихрения изотермических процессов, что и придает этому методу надежность в работе, простоту и дешевизну в изготовлении подобных установок. Требования к качеству топлива, используемого в ГВТТ, минимальные. Топить можно дешевым и зачастую бесплатным топливом.
Для решения поставленной задачи предлагается ГВТТ, которая так же как и прототип включает корпус, механизм подачи топлива и входящих отверстий для подачи воздуха.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является устройство для сжигания биомассы (Патент RU 2015449), которое призвано решать задачи, в большинстве своем схожие с задачами, ставящимися перед заявленным изобретением, включающее: входной скат, выполненный в виде сплошной пластины, нижний край выходной пластины заведен под нижний край последней до пересечения с воображаемой линией продолжения пластины входного ската.
Устройству для сжигания биомассы (Патент RU 2015449) присущ ряд недостатков:
Огромной площади холодное ядро, которое не позволяет создать высокие температуры - это большой площади входной скат, выходная пластина, а также стенки камеры, выполненные из металла и обеспечивающие отвод тепла из зоны горения. А низкие температуры в топочной камере - это некачественное горение топлива. Соответственно возникают и проблемы связанные с этим нюансом:
1. Входной скат и выходная пластина - слабое место топки, его труднее раскалить, чем потолочную поверхность топки. А если входной скат и выходная пластина "холодные", то на них не происходит равномерный прогрев до высоких температур всего объема топлива, при котором происходит спекание и коксообразование. Таким образом, на этих поверхностях будет обычное «холодное» горение топлива, при котором образуется зола, которая спекается в коржи и "пригорает" к холодным поверхностям камеры сгорания, образуя спекшиеся наросты, которые, в свою очередь, уже нужно удалять механическим путем, особенно при использовании низкокачественного топлива.
2. Соприкасаясь с "холодными" поверхностями камеры сгорания, происходит так называемый механический недожог. Топливо, не успев выгореть, остывает и превращается в зольные отложения, которые образуются в значительных объемах, и все это сбрасывается в зольный отсек. В дорогостоящих устройствах эти отсеки представляют собой емкости больших объемов, либо предусматривается механизированное шнековое удаление золы и недожженной фракции топлива (в конструкции которого предусматривается наличие датчиков и логических схем, что влечет за собой значительное удорожание устройства).
3. Прототип изготовлен из стали, которая со временем разрушается, уменьшая срок его службы, ее разъедает древесная кислота, которая всегда выделяется при горении древесины, и не разлагается при низких температурах горения.
В ГВТТ все эти негативы отсутствуют, так как горение происходит при высоких температурах, при которых древесная кислота как соединение углеводородов разлагается с выделением дополнительного тепла при прогоне ее через раскаленные прослойки углерода (это явление описано на интернет-ресурсе "Печи Кузнецова").Также при высоких температурах происходит максимальное выгорание топлива и к раскаленным футерованным поверхностям ничего не прилипает.
В описании прототипа указано, что температура не поднимается выше 1000°С (при использовании сухого (влажность не выше 15%) топлива) и что такое горелочное устройство можно использовать для сжигания влажного топлива с содержанием влаги, достигающим 60%, однако это повышенное содержание влаги является балластом, снижающим КПД (забирая из зоны горения большое количество теплоты для своего прогрева).
В ГВТТ этот эффект отсутствует. В топке с высокотемпературной камерой сгорания горит топливо с влажностью до 60%, и не просто без ухудшения КПД, а и с увеличением этого показателя за счет запуска ряда эндотермических реакций высокой интенсивности с образованием горючих соединений, которые, окисляясь, выделяют дополнительное количество теплоты. Этот эффект начинается при температурах более 950°С. А в ГВТТ температура поднимается до уровня 1300°С, так как водяной газ при сгорании дает ее повышение (стр. 534 Менделеев Д. И. «Горючие материалы» (1893). - Соч., т. XI. М., Изд-во АН СССР, 1949).
Известным изобретениям, относящимся к энергетике (Патент RU 2015449, Патент RU 2168678 и другие), присущ узкий диапазон выдаваемых мощностей. Максимальные значения мощности превышают минимальные не более чем в три-четыре раза, и плохо справляются с задачей в короткий срок поднять температуру теплоносителя до нужного уровня (в условной системе отопления), потому как невозможно в "холодной" топочной камере быстро сжечь избыточный объем топлива. Нужен значительный временной задел для того, чтобы топливо разгорелось.
А в ГВТТ диапазон мощности намного больше (от 5 до 70 кВт), максимальные значения мощности превышают минимальные более чем в десять раз. Это дает возможность за более короткий промежуток времени поднять температуру теплоносителя до нужного уровня (в условной системе отопления). В раскаленном топочном пространстве переход мощности горения с 5 кВт до 70 кВт занимает не более секунды.
ГВТТ содержит корпус горелки 9 в виде прямоугольной четырехгранной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки 16. В горелке 9 имеется пиролизный отсек 10, соединенный с трубой 7 шнека 6, которая снабжена воздушным патрубком 8 подвода воздуха в шнековую подачу топлива и шнеком 6 для подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора 5 подачи топлива. Также к топливоподающим элементам горелки относятся: загрузочный люк топливного бункера 1, топливный бункер 2 прямоугольной формы с нижней частью в виде обратной пирамиды, в которой расположена ворошилка топлива 3, связанная с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора 4 привода ворошилки 3. В корпусе горелки 9 также имеется зольное окно 12, смотровое окно 14, патрубок 15 подвода воздуха в камеру сгорания, имеющий тангенциальное расположение, что обеспечивает придание потоку воздуха вращательного движения, соединенный с устройством нагнетания (на схеме не указано), а также камера дожига 18, выполненная в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло 17 горелки, а верхняя часть камеры дожига 18 выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними для выхода жара.
ГВТТ обеспечивает высокоэффективное высокотемпературное сжигание твердого сыпучего топлива, такого как опилки, отходы элеваторов, отходы деревообработки, пеллеты (в том числе низкокачественные) и тому подобное. Изобретение призвано решать задачи автономного отопления помещений и автономного обеспечения потребителей тепловой энергией. Также изобретение решает задачи утилизации измельченных горючих бытовых отходов.
В отличие от прототипа, в заявляемом техническом решении корпус выполнен в виде прямоугольной четырехгранной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки. В корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой шнека (в которой имеется воздушный патрубок подвода воздуха в шнековую подачу топлива) и шнеком для подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива. Также к топливоподающим элементам горелки относятся загрузочный люк топливного бункера, сам топливный бункер в виде прямоугольной четырехгранной призмы с нижней частью в виде обратной пирамиды, в которой расположена ворошилка топлива, связанная с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора привода ворошилки. В корпусе горелки также имеется зольное окно, смотровое окно, патрубок подвода воздуха в камеру сгорания, соединенный с устройством нагнетания (на схеме не указано), а также камера дожига, выполненная в форме прямоугольного отсека, в нижнюю часть которого входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин из жаростойкого материала с пространством между ними для выхода жара.
Отличительные признаки заявленной ГВТТ новы, достаточны и необходимы для выполнения поставленной задачи и имеют ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат, а именно:
- внутренняя поверхность горелки выложена слоем футеровки, что препятствует утилизации тепла из зоны горения и создает в ней условия для достижения высокого уровня температур, приближая горение к адиабатическому;
- угол и интенсивность подвода воздуха в зону горения обеспечивают аэродинамику вертикального завихрения изотермических процессов
- использование в конструкции горелки камеры дожига дает ГВТТ дополнительные преимущества, обеспечивая полное догорание горючих соединений;
- из-за непрерывных эндотермических процессов получаем значительную экономию топлива.
Все отличительные признаки находятся в причинно-следственной связи с полученным техническим результатом и позволяют на должном уровне решить поставленную задачу. Таким образом, признаки заявляемого технического решения являются существенными.
Сущность технического решения ГВТТ поясняется схемой.
ГВТТ работает следующим образом.
Вращением ворошилки 3 топлива, через электрорегулируемый привод мотор-редуктора 4 привода ворошилки 3, слежавшееся в бункере топливо разрыхленным подается на шнек 6 подачи топлива, который через электрорегулируемый привод мотор-редуктора 5 подачи топлива продвигает его в пиролизный отсек 10. Достигнув пиролизного отсека 10, при воздействии температур, из топлива начинает выделяться пиролизный газ, который продвигается к отсеку 11 образования кокса, толкаемый более высоким давлением, созданным подачей воздуха в патрубок 8 подвода воздуха в шнековую подачу топлива. Выделившийся пиролизный газ горит в отсеке 11 кругового вращения изотермических реакций 13, при участии воздуха, поданного через воздушный патрубок 15 подвода воздуха в камеру сгорания, тангенциальное расположение которого обеспечивает придание потоку вращательного движения, неоднократно проходя через раскаленный кокс в отсеке 11 образования кокса. После этого пламя через сопло 17 горелки попадает в раскаленную камеру дожига 18, в которой и происходит полное догорание всех способных гореть химических соединений, после чего раскаленные газы подаются на теплообменник (на схеме не указан).
Данное техническое решение новое и полезное, особенно когда остро стоит вопрос об альтернативных видах топлива.
Заявляемая ГВТТ конструктивно проста и технологически выполнима.
Горелка с высокотемпературной топкой, отличающаяся тем, что ее корпус выполнен в виде четырехгранной прямоугольной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки, при этом в корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой подачи топлива, в которой имеется воздушный патрубок подачи воздуха и шнек подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива, кроме того, в корпусе горелки имеется зольное окно, смотровое окно, воздух подается в камеру сгорания тангенциально относительно нее же с переходом в ней в круговое движение, имеется камера дожига в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними.

Без тяги не обойтись, но здесь первично избыточное давление...

 

Зачем столько слов? Вы понимаете что или тяга или наддув? Без этого котел в принципе работать не может. Причина движения газов - разница давлений. Подвод тепла эту разницу не только не увеличивает, а по закону даже уменьшают. Вы путаете это с тем, что при подводе тепла или горении увеличивается объем газов, за счет этого они могут совершить работу, но двигаться в нужном направлении они могут только при разнице давлений, которую нужно чем-то создавать.

 

Чтобы предупредить возможные вопросы...

 

У меня к вам вопросов быть не может в принципе. Потому как еще ни одного котла вы не сделали и опыта у вас "0" и в теории не разбираетесь.

 

Давление в Вашей системе создаётся вентилятором, а никакими не газами. Если скорость выделения газов задавит вентилятор, то процесс их выделения замедлится и возникнет автоколебательный режим. А тяга нужна чтобы направить поток в сторону дымохода, а не в сторону бункера. И описание горелки ГВТТ не нужно здесь, потому что там просто определённая конструкция, которая не отменяет тем не менее элементарных законов физики.

 

Про автоколебательный по подробнее, если можно...
В ответе уважаемому Оксфорду, приложен патент. Так вот там камера дожига в качестве тормозящего элемента, для того чтобы задержать газы внутри горелки как можно дольше. Газы конечно выдут через сопло с хорошим давлением и продавят любые пробки в дымоходах и тягу создадут очень и очень... Повторяю еще раз здесь главное не тяга
Я вам ссылочки дал, почитайте (гораздо полезнее, чем Донки), сразу о шорах вспомните...

 

А Ваши котлы - огненные ЯЩИКИ-ДРОВОЖОРКИ, и к Вам за опытом я не пойду - мне такого опыта не надо.
Я не котлостроитель и выбираю конструкцию для себя (не на продажу, к продаванам отношусь негативно, извините), так как Ваши изделия, извините нам ну никак не подходят, а у таких как Вы даже если бы и подошли - не купил-бы. Как-то так...

 

Очень просто. Вентилятор дует в Вашу камеру и создаёт там избыточное давление. Этот воздух частично окисляет топливо, производя кучу всяческих газов. Если этот процесс будет настолько бурным, что сумеет повысить давление в этой камере выше давления вентилятора, то подача воздуха прекратится и скорость выделения газов упадёт, соответственно упадёт создаваемый ими подпор давления и вентилятор снова сможет протолкнуть новую порцию воздуха, таким образом процесс станет автоколебательным, а не непрерывным. Такой процесс может произойти и при естесственной тяге, думаю его наблюдали все, кто много раз топил какую-нибудь печь. Процесс этот идёт как правило не плавно, а взрывчиками, потому что пока воздух придушен накапливается много газов, а когда воздух пошел, получается маленький пшик. Решением этой проблемы является создание потока. При помощи тяги, например. Тогда все лишние газы будут уходить из пиролизной камеры в дожигатель, смешиваясь по пути с вторичным воздухом и плавно догорать там. И тогда не надо будет запирать шнек воздухом, создавая подпор от прорыва газов в бункер, всё будет отсасываться по тракту в дымовую трубу.

 

Как высказывал мне Сергей Полещук - мы говорим на разных языках, а чтобы говорить на одном - предлагал кучу ссылок... Я Вам дал всего две. Можете пройти по любой из них, там выложен в подробностях один и тот-же материал. По поводу этой горелки... Здесь принцип совершенно отличается от того к которому привыкли Вы (Слоевое горение), здесь все основано на термохимических реакциях (для чего и необходима высокая температура), я думаю, что Вы в курсе восстановительных реакций СО2+С = СО с поглощением тепла, а так же Са+СО2 = СаО+СО с поглощением, и так далее (К, Na, Mg)...
Так вот в этой горелке пирогазы (назовем их так) при температуре порядка 1000 градусов попадая в струю наддувного воздуха воспламеняются и сгорая завихряясь подходят к слою углерода, который при температуре в 1000 градусов химически очень активен, при этом съев изрядную долю кислорода из порции воздуха с которой перемешались на пути к слою углерода (по сути подошла волна очень горячего углекислого газа с температурой порядка 1300 градусов) и углерод вступая в термохимическую реакцию с углекислым газом (по сути в среде углекислого газа), восстанавливается до монооксида углерода (% выхода СО тем выше чем выше температура)... Продолжая круговое движение монооксид углерода встречается со струей воздуха и снова высокотемпературный фронт среды состоящей в основном из углекислого газа снова проходя через слой углерода... и т. д.
В отличии от слоевой топки воздух нужен в небольшой зоне (возле сопла) для воспламенения газовой топливной смеси, а углерод не горит в воздушной (кислородной) среде, а вступает в термохимические реакции в среде СО2, так, что автоколебания здесь не актуальны тяга в самой горелке не только не нужна, а даже вредна (посмотрите мои ранние произведения и убедитесь на живом примере ... НА МОЕМ...)