Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

+ один писатель темы тоже ждет. Но пока нет возможности разобрать агрегат "на молекулы", так как разобрать имеет смысл тогда, когда сразу же смогу его переделать (в свете новых решений) и собрать в течение короткого времени. Если я его просто разберу и оставлю так, то это мне просто выест мозг - я себя знаю, и свое отношение к разобранным и недоделанным вещам.
Еще и мастерская этой зимой погибла - сейчас потихоньку восстанавливается, но аргонная сварка пока еще не возрождена к жизни... и много еще чего лежит хламом, требующим реанимации. Даже дуговую сварку для весеннего ремонта забора вчера пришлось одалживать на несколько часов у знакомых. Кое-что осталось, но минимально достаточного комплекта, чтобы уверенно приступить к переделке котла, сейчас не имею.
Никто на такое не рассчитывал, и я тоже не рассчитывал. Но добавлять еще и части котла к этой общей куче вещей, требующих восстановления, пока не решусь.

Что ожидается увидеть после разборки теплообменного отсека (все остальное доступно для осмотра, и там все отлично) - осмелюсь выложить свои предположения:

- в отсеке теплообменника должно быть много-много сажи и прочей нечисти: котел много раз часами, и даже целыми ночами "работал" на зависшем топливе - когда дрова тлели-коптили без всякой надежды на дожиг в трубе. Так как в дымоходе этой копоти практически нет, то, видимо, она оставалась внутри котла. И, судя по общему времени такого "холодного копчения" и количеству топлива, медленно перетлевшего при низкой температуре, копоти должно быть много.
Понятно, что когда выгорало все топливо у входа в трубу, температура в самой трубе падала ниже границы, при которой возможен дожиг, или даже более-менее активное горение твердых компонентов ДГ.
Это по сути единственное, что мне серьезно портило нервы весь отопительный сезон.

- должен был как-то пострадать внешний слой фетра, которым обмотана керамика - я не делал защитного кожуха для него (уже писал раньше, что бюджет был исчерпан и не за что было купить еще нержавейки). Как он пострадал - пока неизвестно, но как-то должен был пострадать.

- керамика, скорее всего, жива и здорова. Не факт, конечно, но вовнутрь трубы ничего не открошилось и не осыпалось, что можно было бы увидеть, и работоспособность самой трубы никак не менялась на всем протяжении эксплуатации котла.

Что буду делать по переделкам:

- срежу выступ входной щели в бункере заподлицо со стенкой бункера. Именно на этом выступе и были все зависания топлива. Да, горизонтальная часть трубы укоротится на пару см, но это меньшее зло по сравнению с зависаниями.

- сделаю какой-то дополнительный вентиляционный канал, чтобы во время загрузки топлива все бункерные газы шли исключительно в дымоход, и не попадали в помещение.

- вместо кирпичной футеровки теплообменного отсека поставлю нержавейку, а освободившийся объем заполню вместо кирпича еще утеплителем (случай с конденсатом в этом отсеке мне очень не понравился, нужно пресечь на корню такие случаи).

- попытаюсь как-то увеличить зону активного горения. Пока не знаю как, но что-то придумаю. Возможно, всю керамику подниму сантиметров на 5 вверх - там место позволяет. Единственно, саму трубу сверху обрежу на эти 5 см, чтобы не переделывать весь теплообменник.

- переделаю крепление загрузочных дверок, чтобы можно было поджимать уплотнитель по мере его износа (есть такое дело, хотя и уплотнитель брал не из дешевых).

- покрашу нормальной краской, покупной, а не самодельной. Серебрянка на жидком стекле не оправдала надежд.

Я просто отвожу керамику на предприятие для обжига. Там крутой технолог, это его специализация - все режимы обжига. Сам подробно вопрос не изучал, не было такой необходимости, раз есть специально обученный человек. Мое дело - привезти детали и заплатить за обжиг.

 

Очень очень интересно, увидеть состояние трубы, думаю как и многим.
Лично я без излишнего перфекционизма, разбираю (требует модернизации и переделки) свой котел, с подобной конструкцией и трубой, которую я выложил еще до знакомства с Русланом, на пол-года раньше.
Так вот труба у меня из хорошего шамотного кирпича уложенная на мертель, верхняя часть ее в отличном состоянии, но вот примерно последняя 1/4 высоты с низу, даже меня озадачила, на внутренней части на трубе (и на мертеле и на шамотных кирпичах) обнаружен налет (явно не "простого" происхождения, я сталкивался не по наслышке с наростами и наплывами при достаточно высоких температурах пламени на шамоте),
но это не самое интересное примерно на 10 мм в толщу шамот и спекшийся с ним мертель изменили и фактуру и цвет, там явно были температуры которые привели к необратимым последствиям для материалов. Труба была утеплена 100 мм перлитом, в этих местах и выше перлит, что и естественно явно был на пределе его температурных возможностей, во многих местах он спекся а весь остальной в большей массе, там где были особенно нагрузочные места изменил в цвете, на красновато бурый... температуры в самой верхней, части трубы, там где с шамотом все Ок, по моим оценкам были выше 1000С
З. Ы.
Думаю, что завтра если кому то будет интересно выложу фотографии.
Я вот сделал из шамотного-огнеупорного бетона трубу, но посмотрев на то что я сегодня разглядывал, закрались смутные желания, заменить шамот, корундом...

 

Ввиду накала страстей по поводу стойкости керамики, червь сомнения пробрался и в мою душу. Эту ночь мне не давала спать тревожная мысль: "А вдруг там действительно все покрошилось/потрескалось/посыпалось, а я вот людей в заблуждение ввожу, что все в порядке". Вдруг вскрою котел летом, а вся труба потресканная, и осколки не упали вниз просто потому, что обмотаны фетром? Вдруг она где-то прогорела вообще, отслоилась или поплавилась и висит наплывами... Ну и прочие страшные мысли/предположения, а за ними не менее страшные размышления о том, что делать в отношении тех коллег, которым такие трубы уже выслал.

Понял, что не могу больше оставаться в неведении, + не имею права держать коллег в таком же неведении. Нужно как-то проверить состояние трубы и очень срочно!
Вариант полной разборки был невозможен по вышеизложенным причинам. Да и времени на все манипуляции с котлом у меня предполагалось не более 2-3 часов, пока в помещении никого нет, а за это время нужно и разобрать, и собрать, и сделать уборку...

А тут еще и с утра пост TravelAlex прочитал, вообще расстроился. Сижу хмурый, ничего делать не хочется. Но тут жена увидела меня в таком состоянии, говорит: "Пошли разбирать, и будь что будет."
Ушли сливать воду из теплообменника, а мне все на ум приходит " мёртвоживой кот Шрёдингера", и я понимаю, что скоро вскрою коробку с этим котом...
А еще приходит мысль: а если в котле все забито сажей, и она при вскрытии разлетится по помещению, то уборка предстоит долгая и болезненная. И даже водки нет дома, чтобы залечить душевные раны в случае возможного полного провала.

В общем, вода слилась отлично, на удивление родниково-чистая, в количестве 2 ведра. Дальше снял колено дымохода, все трубы/приборы с верхней крышки (одно соединение пришлось греть газовой горелкой, не поддавалось откручиванию, но потом сдалось все-таки), и снял саму верхнюю крышку...
А потом вспомнил, что нужно взять камеру и что-то фотографировать

Сажи на крыше теплообменника оказалось гораздо меньше, чем я предполагал во вчерашнем посте. Не, конечно, все черное, в налете, но чтобы какие-то сильные отложения, то их не оказалось вопреки ожиданиям.

А сам клапан вообще белый, видимо, раскалялся до такой температуры, что на нем все сразу выгорало без следа.
Вот сам теплообменник и наружная футеровка:

Толщина основного налета гораздо меньше толщины бумажного листа. Как я понял, он в процессе работы сам по себе отслаивается. По крайней мере, во многих местах теплообменник без налета вообще, а в некоторых местах есть наоборот, крупные частички.
Футеровка покрыта равномерным тонким налетом, без утолщений, наплывов или тех же крупинок. Как будто покрашена глянцевой краской из баллончика.

Пытался сфотографировать дно всего отсека, под теплообменником, но мне это не удалось сделать - то ли света от фонарика оказалось мало, то ли камера нужна получше. Так что опишу на словах: там видны черные кусочки осыпавшегося налета. Такая себе кучка под самым теплообменником. Похоже на шлак. Но ясно, что не шлак, а просто похоже внешне.
Кучка не большая. По моим предположениям, сажи там должно было быть в несколько раз больше. Ну с ведро, так уж точно должно было быть. Возможно, сверху я не могу в полной мере оценить ее количество, и вопрос "куда делась сажа от тлений/зависаний" будет решен после полной разборки агрегата.

Сразу же делаю заметку: нужно предусмотреть съемную панель для чистки этой опадающей сажи. По виду, там места на пару сезонов хватит для ее накапливания (даже при такой небезупречной работе котла, с копчениями/тлениями/зависаниями), но классически там должен быть удобный доступ для чистки (так книжка пишет).

Снял крышку теплообменника с клапаном. Вот как она выглядит изнутри:

Нержавейка выдержала! Не прогорела. Вздохнул с облегчением.

Ну да ладно, перейду к самому главному и животрепещущему, ради чего вся эта сегодняшняя разборка и затевалась.

Керамическая труба, что по внешнему виду, что на ощупь, никак не изменилась с момента своей установки в котел. Разве что пылью присыпалась сверху. И всё на том
Даже не знаю, что сказать... Трубы как трубы.
Сами смотрите:

А вот и кино:

Дальше в трубу камера не влазит, жаль, но и так все вроде видно.

Да, и трубка поддува внутри трубы тоже не расплавилась. Стоит себе ровненько, как и была поставлена изначально.

В общем, вздохнул с облегчением, установил крышку на место (водяную часть и колено дымохода решил не ставить, все равно их нужно снимать потом). И пусть котел теперь ждет полной разборки и модернизации.
На этом пока все новости.

 

Ну и, чтобы мало не показалось, вот еще фото трубы, которые в предыдущий пост не поместились:

Да, еще есть и печалька: нержавеющий кожух входной щели то ли покоробило, то ли мы его так выгнули каким-то поленом при закладке топлива (там нержавейка раскаляется докрасна, и много ли нужно, чтобы ее, мягкую, выгнуть). Скорее всего, чем-то не слабо так долбанули при загрузке.

Ну да ладно, это все равно буду переделывать, сейчас выравнивать нет никакого смысла.
А сам бункер без всяких изменений, беленький:

Ну вот, теперь все фотки выложил)

Короче говоря, то, чего все так ждали с прошлого года, наконец свершилось. Вскрытие произведено. Трибуны могут расслабиться.

 

Все супер, рад что мое сообщение, не привело к сильно негативным мыслям. а только к положительному продолжению повествования

З. Ы.
Но главное это конечно будет полная его переборка, так как с верху у меня тоже все было красиво, в котел (в трубу), я в течении сезона заглядывал и не однократно там не было ничего, что бы меня могло даже просто насторожить. Все было чистенько и красивенько, даже фотографировать у меня и мыслей не было.

А вот обещанные вчера фото нижней части трубы, про которую я писал

Состояние трубы в нижней ее части, там где горит пиролизный факел, на трещины не обращайте внимание, так как я делаю полную разборку и они от того, что я кирпичики "кияночкой" ...

Вот более приближенно край шамотного кирпича, более понятно, когда увеличиваешь фото до его нормального размера

Вот кусок спекшегося мертеля, на котором видно, и серо-зеленый нарост и красный перекал


состояние шамотного кирпича ША-5 вся труба сложена из него и только примерно 4-5 последних рядов имеют такое состояние. Если бы я его сложит из нарезанных пластин 2-3 см то все выглядело бы значительно бы печальнее.

За пределами 60 мм шамотного кирпича перлит на этой толщине поменял цвет на буро-красный, что говорит, о том при каких температурнах он находился (и перлит и шамот), стоитучесть, что перепады температуры по толщине шамота очень значительны.

Этот котел работал больше в тестовом режиме, максимальная его наработка за сезон не более 1 месяца.

 

Ввиду вышеприведенных фотографий пережженного кирпича (благодарность и респект коллеге) вынужден изменить свое мнение о температурном режиме в трубе. И вспомнить старую мудрость о том, что все хорошо в меру.
Я писал в начале темы, что чем выше температура в трубе, тем лучше. В этом я был не прав. Так сказать, во мне говорил еще не изжитый юношеский максимализм.

Температура в трубе должна быть достаточной для качественного дожига, а не самой максимальной, которую только можно достичь. Любая сила, проявляющая себя сверх меры, переходит на сторону зла.
Создание любого механизма, прибора, здания, даже одежды и кулинарного блюда - вопрос поиска меры оптимального и достаточного. Вопрос баланса и гармонии. Если баланс не достигнут - произведение либо малопригодно к использованию, либо быстро приходит в негодность.
И котлы не являются исключением из этого общего правила.

Так что давайте снова пройдемся по техническому заданию и определим меру.
Итак, исходные:
Высокотемпературный пиролиз происходит при температуре выше 850 градусов. Верхняя граница дожига продуктов горения древесины находится в районе 950-1000 градусов. Для обезвреживания промышленных ядовитых отходов в установках верхнюю границу поднимают до 1200 градусов, но мы вряд ли будем регулярно сжигать в котле ядовитые промышленные отходы... Хотя, кто нас знает?)
Но что такое "верхняя граница"? Это такой порог, после которого дальнейший подъем температуры уже мало влияет на качество процесса дожига. То есть, при повышении температуры результат не будет как-либо заметно меняться.

Далее, читаю: "При сжигании древесного угля создается температура от 900 до 4000 °С в зависимости от количества (объема) воздуха, а следовательно кислорода, вовлекаемого в процесс горения." По поводу 4000 °С я могу сомневаться, но тем не менее, речь идет о возможности достижения очень высоких температур.
Я уже писал, что в своей керамике плавил сталь (это около 1400-1500 градусов), но чисто ради эксперимента. Думаю, если бы я увеличил теплоизоляцию и мощность поддува, то смог бы достичь температуры активного и наглядного разрушения самой керамики. Но такой цели не ставилось.
Мне нужно было убедиться, что керамика держит температуру не хуже, чем хороший шамотный кирпич. То есть, в районе 1000 градусов в постоянном режиме.
Этого достаточно и для качественного дожига всех продуктов горения топлива, и для стабильной работы всей системы.
Использовать котел для плавки стали я не планировал.

Можно достичь температур 1500 и выше-выше? Конечно, можно. Учитывая, что количество тепловой энергии, выделяемой при качественном горении определенного топлива будет неизменно (мы говорим о горении, а не о достижении ядерной реакции), повысить температуру мы можем двумя способами - уменьшить скорость отвода вырабатываемого тепла (мощная теплоизоляция; низкая скорость потока, например, прикрытый шибером выход; горячий воздух поддува и так делее) и локализовать зону активной реакции горения (у меня зона горения в трубе растянута на несколько десятков сантиметров, но можно ее умышленно укоротить и получить основную теплоотдачу от горения на коротком участке буквально в несколько сантиметров, как у ацетиленовой горелки). Общего выигрыша по теплу мы не получим (до ядерной реакции нам еще далеко), зато будем иметь участок с рекордно высокой температурой. В этом участке можно плавить сталь. Или прожигать керамику насквозь, если понадобится.

Что может быть реально полезного в температуре выше 1000-1200 °С в дровяном котле?
Во-первых, у ракеты возрастет тяга (большая разница температур и, соответственно, давлений).
Во-вторых, более эффективная теплопередача через теплообменник (снова же, чем больше разница температур, тем лучше идет теплообмен).
В-третьих... мы можем сжигать ядовитые промышленные отходы.

Что может быть вредного в температуре выше 1000 °С?
По сути, только одно: ресурс ряда компонентов котла может заметно уменьшаться. Или придется применять довольно дорогие материалы, которым место в печах для плавления вольфрама, в соплах космических ракетоносителей или в лопатках газотурбинных двигателей. Хотя... и сопла, и лопатки обычно имеют систему охлаждения...
Ну и еще, нам придется выделить место в котле на мощную теплоизоляцию и, скорее всего, заняться организацией специфического поддува, чтобы достичь высоких температур.

В общем, можно и такой котел сделать. Как всегда, вопрос только в деньгах и во времени.

В то же время качественная дровяная печь, сложенная из глиняного кирпича, может работать десятилетиями, согревая несколько поколений, живущих в доме. Да, без рекордных температур. Да, не с самым лучшим качеством сгорания топлива. Но с очень большим ресурсом работы, до которого большинству котлов, как до Луны.

Опять же возвращаюсь к понятию меры. А с понятием меры связано понятие контроля. Возможность максимально контролировать процессы, происходящие внутри создаваемого агрегата. Контролировать так, чтобы процессы не выходили за пределы меры. Иначе, как говорится, двигатель пойдет вразнос. Или произойдет какой-то Чернобыль. Или какая-нибудь иная беда, как вот бывает при возгорании сажи в дымоходе, когда она горит, все плавится-рушится, а мало что можешь сделать (особенно, когда оно горит, а ни тебя, ни никого нет дома).

Если известно, что шамотный кирпич держит 1000 градусов, то нужно так продумать конструкцию, чтобы температура не выходила за пределы возможностей материала. Растянуть зону горения, сбалансировать теплоизоляцию, пересмотреть скорости потоков...
Предположу, что если бы я поставил 10 см толщины изоляцию на свою керамику (теоретически, потому, что практически такой слой просто не поместится в мою конструкцию), не растянул бы зону подвода вторичного (а фактически третичного) воздуха, увеличил бы сечение входной щели и поддавил бы сверху шиберной заслонкой, то моя керамика не пережила бы и месяца эксплуатации. И вместо фотографий целых труб я выложил бы здесь фото разноцветных осколков. И ушел бы посыпать голову пеплом.

Но я так не сделал изначально. Два слоя фетра для вертикальных труб и 3-4 слоя для горизонтального участка. Как показал отопительный сезон, тепловой баланс был угадан практически верно.

И еще раз прошу прощения, что написал в начале темы о "максимальном сохранении тепла в ракетной трубе". Все-таки, нужно было писать об оптимальном уровне сохранении этого тепла, если говорить не о голой теории, а о практическом применении. Или о максимально возможном сохранении тепла. "Возможном" - это относится к реальным свойствам применяемых материалов. Баланс должен быть везде. И температурный режим работы трубы - не исключение.

На практике я как раз и сделал трубу с теплоизоляцией в пределах "оптимального", а не "максимального", как видно еще на первых фотографиях. Но не додумался сделать на этом отдельный акцент в тексте.
Вот, напомню, что представляет из себя реальная теплоизоляция моей трубы:


И еще все-таки хорошо, что есть такой, сравнительно доступный и недорогой материал, как шамот, температурная стойкость которого отлично перекрывает температуру, необходимую для полного дожига продуктов горения.
Была бы термостойкость шамота ниже, это была бы реальная проблема. Но, можно сказать, повезло, что такой материал существует в природе, и его можно достать.

 

Добавлю

Если котёл изначально сделан так, чтобы в номинале работать при очень высокой температуре в камере дожига, то и в минимуме мы получаем достаточно высокую температуру (достаточно - для дожига). Т. е. сдвигаем нижнюю границу мощности без ухода в тление.

При температуре выше 1400 начинает увеличиваться образование окислов азота (т.н. "тепловые окислы").

 

Несколько ошарашил пост
TravelAlex с фото трубы. Хотелось бы посмотреть на фото теплообменника. Котёл работал с ТА? Если этот котёл был сделан ради теста на живучесть тогда другое дело. Нужна ли такая температура в бытовом котле? Думаю кроме шамота трудно что либо подобрать из доступных материалов. По фото Руслана сделал вывод что котёл не всегда работал с дожигом но все равно Отлично! Да и выйдет ли котёл подобного типа из тления в активное горение? Может я где то что то упустил ? А я ёщё хочу сделать с верхним рзжигом (минимум подвижных деталей) лучше вовсе без них ?

 

Форумчане, подскажите, может кто встречал: существуют ли "заводские" огнеупорные трубы (для разливки стали или что-то подобное) или секции/сегменты более-менее подходящие для сборки райзера - но диаметром 150-250 мм? Т. е. применимые для котла большой мощности?

 

Можно попробовать керамику дымоходную применить пропитав жидким стеклом изнутри.

 

@Ecohazard вот как мне кажется самый огнеупорный сайт. Все материалы вроде на нем представлены.

 

@Сергей247, какова будет термостойкость и есть ли у кого опыт такого апгрейда?
@zanyda, не нашёл подходящие изделия

 

@Ecohazard посмотрите в разделах трубки керамические МКР и формованные огнеупоры. В разделе формовоных огнеупоров очень много всякой ерунды.

 

Температуру можно регулировать изоляцией. Термостойкость будет неплохая, вот только
всё зависит от качества и состава самой керамики, а самое главное от режима эксплуатации. Такая керамика думаю не любит быстрого изменения температуры и выдерживает небольшое количество теплосмен. Но всё должен показать "Опыт, сын ошибок трудных." (с)

 

@zanyda, смотрел, больше 100-110 мм нет.

По трубам для дымоходов видел данные - до 600 градусов, что как-то не радует

Может есть что-то вроде П-образных каналов/направляющих для разливки стали. Собрать из двух частей короб.