Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В моих котлах, то что Вы называете "райзером", я не изолирую от топливника (по вашему бункера) для:
- ускорения прогрева топливника;
- для ускорения просушки топлива;
- для относительного облегчения условий работы материалов "райзера".
Для быстрого выхода на режим использую сухие обрезки и сухие опилки.
Ваш вывод относительно первичного воздуха полностью подтверждаю, так как у меня заслонка первичного воздуха не плотная, то в основных режимах работы она полностью закрыта.

 

А топливник/бункер у Вас водо-охлаждаемый?

 

нет, подробнее здесь https://www.forumhouse.ru/threads/293470/

 

Вчера проявил преступную халатность: конкретно опоздал с вечерней загрузкой топлива. Да еще вчера и колол дрова, складывал их в подручную поленницу рядом с помещением, где котел находится. И сверху этой поленницы оказались дрова, которые я вырубал изо льда топором - они были внизу кучи, где собиралась вода от оттепелей.
Ну, почти такое:

Но главное - просто опоздал, в бункере осталась лишь жалкая кучка углей. Сейчас погода крутится около -5-7 градусов, и котел не особо много кушает, да еще и в хорошем режиме постоянно: вырабатывает закладку до минимума без особого падения температуры воды. Поэтому дрова подгружать стал реже...

А прошлым вечером подзалип на просмотре сериала и пошел к котлу уже когда в доме стало отчетливо веять холодком (температура в системе стала 45-46 градусов).
Загрузил 2/3 бункера (обычно столько теперь хватает до утра), и вернулся в Интернет... смотреть лекцию Сааля. И не успел еще Сергей Альбертович закончить свои вдохновенные пляски на могиле покойного Эйнштейна, как холодком повеяло отчетливее, температура в системе упала до 43 градусов и стремительно понижалась.

Посетил котел. В бункере через зольник был виден какой-то огонь, но от самого бункера жарой сталелитейного цеха отнюдь не веяло. Потрогал кочергой закладку снизу через колосники - кочерга уперлась в твердые поленья, лежащие на этих колосниках (обычно она должна там нащупать некий слой горячего рассыпчатого угля). Пошевелил те поленья снизу в доброй надежде... но уже начал осознавать, что так просто все не закончится: в бункере потеряна температура - когда я извлек кочергу, она не светилась, а ведь обычно успевала раскаляться за пару десятков секунд до ярко-красного и даже желтого состояния (кстати, хорошо зарекомендовавший себя мобильный термометр для бункера).

Перекрыл вторичку, оставил дверку зольника приоткрытой. Гул в трубе стал заметно громче, светиться через колосники стало ярче... но стрелка термометра оставалась на своем месте.

Погулял у котла минут 5, затем полностью закрыл зольник и открыл вторичку. Котел продолжал приятно гудеть. Ушел досматривать Сааля.

Не помогло. Через десять минут в системе уже было меньше 42 градусов. На улице пахло дымом.

Снова пошел к котлу и повторил процедуру. Горело довольно ярко, гудело, тянуло... но существенного угля я не нащупал.
В этот раз прогревал бункер дольше, до громкого угрожающего рычания, переходящего в пульсирующие взрывоподобные звуки. Вторичку открыл через пару минут прогрева - с ее участием стрелка термометра начала постепенно ползти вверх. Продолжал держать зольник приоткрытым и время от времени щупал/шевелил дрова кочергой снизу через колосники.

Чуть не уснул возле того котла. Но надо было наработать хоть минимальный слой угля.

Вообще, создалось впечатление, что с полностью холодного состояния котел запускается как-то ровнее. Но когда труба горячая и тянет почти во всю силу, а бункер требует прогрева, то прогреть его в таком режиме не так просто - труба всё высасывает в себя. То есть, если дать мало первички для прогрева, то ее физически не хватит для первоначального горения дров без углей, а если дать много - то большую часть ее утащит в горячую трубу, а попутно этот воздух внесет в бункер свою долю холода.

Пришлось дирижировать дверцей зольника, ориентируясь по звуку. Чтобы и дрова могли гореть, и лишнего холода не дать.

Наконец, пара нижних поленьев начала рассыпаться в угли. Я помог кочергой, и получил минимально необходимый слой этих углей на колосниках. Добрый знак - кочерга начала понемногу светиться.

Закрыл дверцу, ушел к себе. В кухне стоял пару минут, смотрел на термометр системы. Наконец, заметил положительную динамику в его показаниях. Но лег спать все равно без душевного спокойствия.

На утро в системе было 53 градуса. Все вернулось на круги своя.
Но неприятные вчерашние моменты будут теперь помниться. Не стоит бросать ледяные дрова на горстку углей.

 

@Perelesnik, Подходим к необходимости иметь запас древесного угля, на растопку/разгон. Уголь накапливается в топке в процессе эксплуатации, и если какую-то часть поймать и зарезервировать, перекрыв ей полностью кислород. Я по крайней мере планирую сделать ловушку для угля, что то типа кармана на поде с перекрываемым воздушным каналом. Пока осталась проблемка по удалению из него золы, которая там рано или поздно появится. Элегантного решения пока нет, а тупо вытаскивать и вытряхивать не хочется. Если вдруг появится "творческий порыв" ...

 

Руслан. Организация первички не под топливо, а сквозь него, над горячим слоем, позволит избежать утечки первички напрямую в райзер. Тягу райзера можно компенсировать вторичкой, которую соответственно не придётся перекрывать. Также подаваемая сверху первичка будет отсекать горячую зону от остального топлива, нет нужды греть весь бункер. Появляется возможность не выпускать всю воду из топлива сразу, дестабилизируя мощность, удлиняя запуск, а дать поучаствовать ей в химии процесса. Высоту или толщину, как кому больше нравится, горячего слоя выбирают по потребностям. Так приходим к реторте газогенератора или просто реторте-пиролизатору как у этого первого попавшегося мне котла с подходящей под описание организацией первички.

Только под горячей зоной не пиролизная горелка-щель, а керамический колосник из кирпича рядами направленными в сторону ресивера-ускорителя для лучшей организации работы вторички.

На салфетке правда ресивер применительно к подаче снизу нарисован. Об этом в Огнеупорах упоминалось, куда эту салфетку выкладывал. Разберусь со сканером и добавлю картинку примерного исполнения из кирпича и ещё одно интересное предложение по загрузке-пользованию бункером при помощи перекрытия на нескольких ярусах (если очень высокий) дверками-шевелилками топлива, позволяющими загружать весь бункер без дымления, подавать его дозами не открывая загрузочную крышку.

 

Андрей. В пеллетниках применяли ребята оптические или акустические датчики наличия топлива в бункере. Над горячей зоной такой датчик позволит системе знать через какое время стоит заглушить котёл сохранив нетронутым слой углей. Проблема с их наличием и выгребанием золы просто отпадает.

 

Сергей, я в дальнейшем предполагал использовать эту ловушку, как топливник для отработки, да и разжигать в специальной камере будет проще, чем по всей площади камеры. Однако датчик топлива тоже интересен, в первую очередь к комплексе с датчиком СО и температуры, в плане безопасности, при наличии шибера ДГ. Спасибо за подсказку.

 

@Сергей247,
Как вариант, можно и "шахтный" вариант подачи воздуха в слой использовать:

Обратите внимание на возможность регулирования: часть воздуха идёт через колосник. часть - через слой (от передней стенки).

 

Давайте я немного еще внесу ясность в пару нюансов по принципам работы этого котла. Нюансы, основанные не на теоретических предположениях, а на железных фактах из практики (+ следствия из этих фактов).

Так сказать, берите графин побольше, так как разговор будет долгим.

1) Первичный воздух в более-менее ощутимом количестве котлу нужен только в период первоначального прогрева бункера. В это период он работает примерно по принципам шахтного котла. Такой период бывает раз в начале отопительного сезона, а также когда пользователь конкретно провтыкал с моментом закладки и переохладил бункер.

Если котел работает в своем основном режиме, он сутками, неделями и месяцами довольствуется совершенно незначительным притоком первички через миллиметровую щель регулирующей заслонки (а у коллег, не потрудившихся точной подгонкой такой заслонки, котел работает вообще при полностью закрытой заслонке первичного воздуха - через зазоры).
Именно при постоянно практически закрытой заслонке котел выдает наибольшую свою мощность.

В основном режиме работы форма и расположение колосников не играют большой роли, как оказалось, - лишь бы топливо было способно равномерно опускаться в процессе горячего тления. Поток первичного воздуха через них слишком незначительный, чтобы сработала какая-то аэродинамика, связанная с формой колосниковой решетки.

Конфигурация колосника важна только на розжиге и первоначальном прогреве, когда котел не в своем режиме, а в режиме, допустим, шахтника... или обычного котла/печки. Да, тогда применимы закономерности именно таких систем, тогда есть существенный поток первички, тогда приходится думать об оптимальном движении воздуха через закладку дров.
Но это лишь вспомогательный режим для котла, и в нем он выдает мощность, которой достаточно для прогрева топлива, бункера и дальнейших каналов, но не особо больше. Систему водяного отопления целого дома в таком режиме он не потянет.

Можете сами пересчитать по сечениям и объемам "райзера" (ох, не люблю я это слово), руководствуясь принципами шахтных котлов: вы получите значение около 3-4 кВт. Вот примерно такую мощность котел и выдаст в данном "чужом" режиме. И то, если с топливом повезет.

Может, кто знает/помнит, у трактора есть 2 ДВС: один маленький, прожорливый, резкий, как понос, легкий на подъем... - это "пусковой двигатель", и второй, большой, мощный, с высоким КПД, на котором трактор ездит все время своей работы - это основной дизельный мотор.

Так вот, для котла режим с привычными, ощутимыми притоками первички - всего лишь "пусковой двигатель". Да, на нем, теоретически, можно даже ездить, не запуская основной мотор... И ряд коллег даже пытались так делать, но глубокого удовлетворения сие катание вряд ли может принести.

Уже и не знаю, какими еще словам и поэтическими образами пользоваться, чтобы до общественности дошел мой посыл: ракетный котел - это не шахтный котел, не дровяная печка, не буржуйка...

Извините, но вспомнился анекдот в тему:
Лесозаготовка на севере. Чукча — стахановец. Тут нововведение пришло — бензопилы привезли. Чукча сначала отнекивался, мол, ручная пила привычнее, но всучили ему бензопилу. Через неделю смотрят — a чукча, сколько кубов леса пилил, столько и пилит. Ну, на него надавили, мол, что такое? Приводят к нему нового стахановца, он берет пилу, заводит... Чукча:
— A она еще и заводится!

Я предпочитаю не гонять котел на "пускаче", а делать так, чтобы основной мотор не глох, а периоды запуска были как можно реже и как можно короче. О ВСЕХ случаях, когда мне приходилось пользоваться "пускачом", я писал здесь, на форуме. Можете пересчитать, их было совсем немного с начала этого сезона.

Воспринимайте понятие "первичный воздух" почти буквально: воздух, необходимый для первоначального запуска котла. Дальше он нужен практически только для восполнения теплопотерь бункера (чем мощнее теплоизоляция бункера, тем, соответственно, этого воздуха нужно меньше для той же мощности работы системы - это уже тоже успели проверить на практике).

2) А теперь о том, как сделать, чтобы основной мотор не глох.

Сначала, фактически единственная причина, по которой котел выпадает в "чужой" режим (если не считать каких-нибудь аварий с дымоходом, забитого снегом канала вторички, протечки теплообменника, отключения электричества и возникновения черных дыр в ближайших окрестностях планеты) - это потеря температуры в бункере.

Бункер может потерять температуру по двум причинам:
а) В нем прекратилось тепловыделение из-за отсутствия топлива или практически полного отсутствия контакта воздуха с этим топливом.
б) Бункер охладился либо поступающим в него избыточным воздухом, либо большой массой холодной воды/льда/снега, содержащейся в/на топливе. Ну... или кто-то додумался соорудить прямо на нем водяную рубашку вместо изоляции.

"Кто виноват?" определили, теперь перейдем к "Что делать?":
а1) Вовремя подбрасывать топливо. Котел не особо прожорлив, так что 3-5 раз в сутки уделить на это дело по паре-тройке минут не грех. Если уж совсем неудобно, то можно и 2 раза в сутки, если сделать бункер попросторнее и/или брать топливо покалорийнее/посуше. Как сие считать, уже писано выше в теме.
Да и котел не требует загрузки "вот прямо в сию же минуту, а то катастрофа". Часик-второй вполне способен подождать хозяина, медленно переваривая остатки предыдущей трапезы (а также постепенно снижая мощность и температуру в системе отопления).
а2) Не делать каких-либо выступающих архитектурных элементов внутри бункера и неровностей его дна, за которые топливо может фатально зацепиться при своем опускании вниз настолько, что окажется выше уровня щели трубы; отрегулировать вторичку так, чтобы она не могла полностью поглотить всю тягу трубы - чтобы и на бункер у трубы оставалось какое-то разряжение.

б1) Осознать специфику ракетного котла в плане использования первичного воздуха (подробно изложено выше по тексту).
б2) Если дрова критически ледяные/холодные/мокрые настолько, что "глушат" бункер, то или подсушите их на самом бункере несколько часов перед использованием (не забываем оставить воздушный зазор между крышкой бункера и дровами, чтобы дрова не начали там тлеть, пока вы спокойно спите ночью),
или не грузите бункер ими до верху - здесь по тому принципу, что нужно учитывать способность бункера нагреть/испарить какую-то определенную массу воды, некую предельную массу, выше которой он уже не может справиться.

Давайте вернемся к аналогии с ДВС. Наш котел - двухтактный двигатель. Первый такт: прогрев новой порции топлива. Второй такт: горение/тление этого топлива с выделением тепловой энергии. Не важно, что эти два такта длятся в нашем случае около 5-10 часов.
Для работы двухтактного двигателя нужен маховик. Он аккумулирует энергию второго такта и использует его на первый такт. В случае ДВС это механическая энергия, которая накапливается и расходуется посредством массивного диска, имеющего достаточную инерцию. В нашем случае - это тепловая энергия.
А что же в нашем случае является этим самым массивным маховиком? Очень просто - это кирпичная футеровка бункера.

Дальше все совершенно аналогично: если маховик не может отработать первый такт, нужно либо увеличить его массу, либо уменьшить объем горючего. В нашем случае в зачет идет только масса воды в одной закладке топлива. Не справляется с полной закладкой мокрых дров - справится с половиной закладки. Чистая математика: у бункера после предыдущей топки есть запас тепла на испарение, допустим 5 литров воды + минимально необходимый запас, чтобы поддерживать температуру, достаточную для старта полноценного пиролиза и горения. Вот он и сможет испарить не более 5 литров воды, а если дать ему на 1 литр больше, то он уже потянет энергию из стратегического запаса, нужного для обеспечения горения. На горение энергии тогда не хватит. И не важно, сколько тех дров. Важно, сколько в них литров воды и какая изначальная температура этой воды.

А как увеличить массу самого маховика, чтобы он был способен без заклинивания выдавить хоть пару ведер воды из закладки? Буквально: увеличить массу кирпичной футеровки. Сделать толщиной не в 20мм, а в полкирпича, или еще больше. Использовать кирпич с большой теплоемкостью (обычно, тяжелый кирпич).
Минус как и с механическим маховиком - его тяжело прокрутить в первый раз. То есть, первый осенний прогрев бункера может занять часов 5 и более.
Зато потом он легко и непринужденно будет крутиться до самой весны без остановки, обеспечивая стабильную работу "двигателя".

Конечно, я порядком упростил картину: какое-никакое горение и выделение тепла будет происходить и на первом такте, сразу после загрузки новой порции топлива. Но общий смысл, надеюсь, донес до понимания.

Прицепчиком ответ на вопрос из лички, который, возможно, будет интересен всем: Будет ли работать большой набор труб на очень малой мощности, где расход дров 1-2 кг/час?

Ответ: Будет, достаточно поставить шибер на выходе из котла, ограничив поток газа и предусмотрев большую теплоизоляцию на случай работы в таком режиме. Лучший вариант - установить этот "шибер" над самой керамической трубой в виде опускающейся и поднимающейся пластины, регулирующей выходной зазор трубы.
Принцип всё тот же - если не будет потеряно тепло, всё будет работать.

Еще бонусом важный момент для тех пользователей, у которых система водяного отопления работает в пульсирующем режиме - например, теплые полы с терморегулятором, имеющем 2 положения: "открыто" и "закрыто".
То есть, котел либо гоняет воду по байпасу и уходит в режим малой мощности, либо в него резко поступает масса прохладной отработанной теплым полом воды и требуется быстрое повышение мощности.
Что происходит? Сначала, на байпасе, котел понижает мощность бункера (читай: температуру), затем, приняв "на борт" холодную воду, терморегулятор котла резко открывает заслонку первичного воздуха и этот холодный воздух просто "убивает" и так не сильно высокую температуру "холостого хода" бункера.

Как избежать выпадения котла из режима в системе с теплыми полами?
Есть 3 варианта:
1) Установить пропорциональный терморегулятор на систему теплых полов - он найдет среднее положение, соответствующее температурным потребностям здания, и скачков по мощности уже не будет.
2) Поставить совсем небольшой ТА - это будет своего рода конденсатор в электроцепи, сглаживающий прямоугольные импульсы до плавной синусоиды.
3) Установить ограничитель открывания заслонки первичного воздуха, чтобы регулятор не мог ее открыть настолько, что воздух переохладит бункер. На цепочку регулятора, естественно, поставить пружину "на растяжение", чтобы не сломать сам регулятор, когда заслонка достигнет упора.

 

Полагаю, что если режим котла нужен иной - редкие интенсивные протопки на ТА (одна закладка на 4-6 часов горения, каждые несколько дней), то имеет смысл наоборот уменьшить массу футеровки и, соответственно, инертность бункера?

 

Шахтный котел на режим пиролизного горения с минимальным открытием заслонки ПВ выходит за несколько минут. Естественно не под управлением Рт. Поэтому не надо на него бочку катить.

 

@Оксфорд, Из таких же условий с прогоревшим (или почти) слоем?-сомневаюсь.(это если только шахтник с автоматикой типа Вашей. Там есть режим "топливо кончилось-стоп=бережем угли"?)

@Perelesnik, Нужно открывать растопочную заслонку в таких случаях,-это уменьшит разрежение в керамической части котла и больше тепла достанется бункеру (правда немного летучих потеряется, но будет выигрыш во времени).

 

Именно с тонкого слоя углей, оставшихся после закрытия заслонки, стартует минуты до пиролизного горения и закрытия заслонки до минимального положения.

 

Именно этот котел создан для длительной постоянной работы на мощности, равной фактическим теплопотерям здания.
Это не спринтер. Это стайер. Марафонец. Он плохо бежит стометровку. Зато способен бежать без остановки несколько месяцев подряд в четко заданном темпе.

Знаете такой аппарат, как паровоз? Он часа два разводит пары, а потом уверенно тянет состав хоть всю Транссибирскую магистраль, и даже в случай чего поедет на дровах, добытых помощником машиниста в ближайшем от железной дороге лесе (кстати, ради такой особенности паровозы долго держали в резерве на случай войны, ведь им не нужно ни электричество в контактной сети, ни жидкое топливо, которые могут стать недоступными из-за действий противника).
А вот быстренько среагировать и что-то куда-то перевезти, а потом часами ждать нового задания по перевозке - это к электровозам. Им пары разводить не нужно - за них пары уже разведены на электростанции.

Вообще, твердотопливные котлы все немного паровозы. С места в карьер не бросаются. И периоды растопки/затухания отнюдь не благоприятно на них сказываются: сначала еще не горит нормально, конденсатит некоторое время, а в конце уже не горит нормально, и тоже подкапчивает...

Можно и этот котел сделать под циклический режим работы. Благодаря малой массе воды в теплообменнике он будет стартовать даже резвее, чем многие его собратья - прогревать-то особо в нем нечего будет, кроме самой керамической тонкостенной трубы и этих немногих литров воды. Да еще плюс хорошая внешняя теплоизоляция. По сути, на прогрев воды даже можно и не обращать внимания - теплообменник здесь на само горение никак не влияет. Но сразу же возникнет ограничение по влажности топлива - первую закладку придется делать сухими дровами, хоть какая масса футеровки там ни будет.

Если дрова сухие - достаточно малой массы футеровки, если мокрые - нужно больше массы.

На сухих дровах вообще не о чем говорить: можно вообще вместо футеровки обшить бункер металлом. При существующей внешней теплоизоляции он прогреется очень быстро. Тогда останется дождаться некоторого прогрева воздушных каналов - и только в путь...

Но мне пока еще никто не сообщал, что топил этот котел сухими дровами (или даже собирался его топить сухими дровами изначально). Топят или свежепилом, или откровенно мокрыми дровами. Полагаю, для того и строили себе именно такие котлы.

Подытожу: знать, в каком режиме будет работать котел, на каком именно топливе он будет работать следует до того, как котел будет собран. Варьируя толщину кирпичной футеровки и толщину теплоизоляции, можно предварительно настроить на оптимальный требуемый режим работы: постоянный (как у меня) или сугубо циклический.

Но следует учитывать, что при циклическом режиме работы мощность котла должна быть увеличена соответственно этим циклам.

Например: средние теплопотери здания за 1 час соответствуют 6 кВт. Котел с постоянным режимом работы при этом должен быть способным выдавать максимальную мощность около 8-10 кВт/час - этого будет достаточно, чтобы примерно перекрыть диапазон требуемых на отопление мощностей.

Если же котел должен работать в циклическом режиме, допустим, 5 часов в день, то, понимая, что теплопотери здания остаются прежними (6 кВт/час или 144 кВт/сутки), эти 5 часов котел должен работать на средней мощности 144 / 5 = 28,8 кВт/час, а учитывая запас по максимальной мощности (погода бывает разной), его следует проектировать примерно на отдачу мощности в 40 кВт/час.

Для меня такой вариант был малопригодным по ряду причин. Как минимум, мне не было куда ставить котел такого размера, да еще и теплоккумулятор к нему соответствующего объема.

Кроме теплообменника, способного передать 40 кВт в час на воду (а это, как минимум, 4 квадратных метра активной поверхности теплообменника), нужно еще как-то сжечь всего за 5 часов соответствующий объем дров. Значит, нужен бункер, вмещающий в себя все дрова, которые я загружаю в котел за сутки при постоянной работе котла. Речь ведь идет об одной закладке за сутки, верно?

Не хочу снова лезть в цифры, но примерно так: если в сутки у меня расходуется 3 бункера по 80 литров, то на одну такую закладку нужен бункер в 240 литров объема.

Ну реально монстр получается по габаритам - явно не для моей пристроечки.

Хотя, при желании или необходимости - почему бы и нет?

Прошу прощения, что упомянул священную корову в предыдущем сообщении.
А реально не был в курсе, что шахтный котел тоже работает при почти полностью перекрытой подаче ПВ в основном режиме работы. Просто глядя на рисунки/чертежи, у меня сложилось немного другое представление об этом. Выходит, неверное представление.