Твердотопливные котлы с топками типа "ракета". Принципы горения, построение узлов и элементов - 1

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Что мы имеем? Имеем тупо лежащее топливо, дрова, поленья, куски угля и вот наша задача, сначала получить газ, затем сформировать топливно-воздушную смесь и что немаловажно, эффективно ее сжечь. Нет у нас баллонов с газами.

 

@Stann, Уголь, в прямом смысле, углерод лаже не пытайтесь газифицировать, не бензин будем производить. Уголь должен быть источником температуры (в этом случае именно так, поскольку пиролиз реакция экзотермическая) для пиролиза дров. Управлять процессом горения угля чистое удовольствие, меряешь температуру и меняешь объем воздуха. Если дрова нагревать косвенно, не продуктами горения угля, то и здесь проблем нет. Теперь проблемы которые надо, (можно) решить (обойти).
1. Уголь образуется из дров, а не наоборот
2. Процесс передачи тепла не косвенный, а идет за счет продуктов сгорания угля (дров)
Возможные решения (пути обхода) (Моя концепция)
1. Все таки начинать процесс с поджигания угля, который запасти в процессе пиролиза дров.
2. Поскольку процесс горения подчиняется "химии", то горение не зависит от промежуточных этапов, нам по барабану, что происходит к камерах, если на выходе мы получаем СО2, Н2О и джоули тепла. Универсальное решение и первого вопроса., но возникает проблема 3.
3. Чтобы протекала реакция по п. 2 надо создать условия, (развести огонь), что есть переходной процесс.
Удержание горения на малой мощности - просто плохое регулирование. Смотрите: конец пиролиза 400 градусов, а цепная реакция начинается с 630 градусов, это если энергию активации подведете, спичкой чиркните, а между ними дырка термодинамическая, которую народ называет тлением.
Вывод: Если желаем получить результат, все делаем по отдельным системам, пиролиз отдельно, горение отдельно. Если все валим в кучу, как в жизни, то руководствуемся правилом вторым и нам тогда газовоздушная смесь как то вторично. Все написанное не мной придумано это всякие Гессы и Мариотты законов на-придумывали здесь я их просто интерпретировал к нашему случаю.

 

Давайте пока не будем увлекаться Гессом, Мариоттом. Есть простая задача ,получение газа имея твердое топливо, причем в необходимом количестве (пропорциональному количеству теплоты) и в нужном месте. Вот на этом пока и остановимся.
Чуть далее (забегу немного вперед) рассмотрим процесс формирования топливно-воздушной смеси, поэтому процесс полученя газа плавно перейдет в процесс формирования топливно-воздушной смеси.
Раз Вы занимались вплотную процессами горения, жду пояснений получения газа конкретно по Вашему конструктиву.
И начнем с простого, отчего зависит количество теплотворного газа в Вашем конструктиве.
Думаю помогут такие выдержки, переводить не будем и так понятно (это что касется биомассы)

 

А также

 

@Stann, Вот в первой табличке видно, что при 1000 градусах и некотором избытке воздуха, получаются термодинамически не активные вещества. Это значит, что весь коктейль, который образуеся при пиролизе, превратится именно в них Ставим целью создать эти условия и поддерживать их при любых возмущениях топливной системы, за исключением закритичных параметров. Нижний список дает набор продуктов пиролиза в зависимости от состава, но нет привязки к температурам, а оно нам надо не бензин же делаем.
Есть публикации (наберите в поисковике пиролиз целлюлозы и / или пиролиз древесины я ссылку не сохранял) в которых указаны выход газов и из состав при разных температурах пиролиза ну и много еще чего полезного) Для меня было полезно зависимость объемов эти газов от температуры. (Чтоб все сжечь нужен избыток кислорода! (и место, куда его подать).
Процесс примерно так: Чего нибудь зажгли, (лучше без пиролизов) - тепло в трубу для прогрева и создания начальной тяги. Контроль - разница температур газов в топливнике и трубе (имею в виду конструкцию ракеты, для другой конструкции могут быть другие точки контроля). Есть тяга: зажигаем закладку, поскольку процесс с положительной обратной связью, то просто смотрим. Топливник набрал стартовую температуру пиролиза (200 градусов) Включаем ВВ и ее схему контроля. Имеем три температуры: топливника, райзера, ТО. Задаем нужное нам соотношение. Типа температура топливника 250, соответственно объем газов пиролиза 20 л. в сек, соответственно объем воздуха для 20 л горючки в ВВ, объем воздуха в топливник пропорционально джоулям (смотрим по температуре если начинает падать добавляем воздуха, если растет убавляем) естественно в райзере температура выше 620 иначе это может быть дым. Меряем температуру отходящих ТО пересчитываем ее на градиент температур получаем изменение объемов газа. Корректируем поток воздуха общей подачей пропорционально в ВВ и ПВ. Вычисляем тепловую мощность и расход газов (естественно на каждый агрегат будет какая-то погрешность, которую можно будет получить экспериментально, назовем его поправочный коэффициент и определим для него критические значения. Все - процесс самопроизвольный, мы его запустили по Гессу. Чего там будет с пиролизом нам пофигу, единственно процесс для дров надо будет закончить при температуре топливника в 420 градусов. Дальше там останется один уголь и ВВ будет нужен только для разбавления горячих газов. Чего тут сложного ? Просто Много думать (как лучше сделать), считать и делать. Народу в помощь хватает, Руслан вон на своем агрегате за меня эксперименты делает.

 

Ну вот, уже и кое какая конкретика появилась. Опыты лучше делать самому.
Есть такое понятие, многостадийность, пришло время рассмотреть его в плане получения теплотворного газа из твердого топлива (биомассы).
Так как вы уходите от прямого ответа, отчего зависит количество теплотворных газов, то я выдам этот секрет, оно зависит от количества "единовременно" горящего топлива.
Ну и ремарка об угле ...зря Вы так о нем, но об этом чуть позже.
Вот смотрите, в общих чертах, в своем котле, будете иметь нечто похожее на это, а не совсем то о чем написали. Просто обращаю Ваше внимание, на тот факт что описание процесса в Вашем посте свыше, более схоже с пиролизником, чем с ракетой...

 

@Stann, Да не ухожу я от ответа, как вы не поймете, что протекание химической реакции не зависит от промежуточных путей и стадий процесса. Если задача получить тепло и чистый выхлоп, то давайте руководствоваться этим законом. Если задача получить из дров полиэтилен и метиловый спирт, так поставьте ее. Вы мне даете картинку с кучей наваленного топлива. Держите в этой камере температуру 400 градусов просто регулируя их воздушной заслонкой, а весь пирогаз направьте в любую из приводимых вами газовых горелок, не опуская температуру газов ниже этих же 400 градусов. Избыточную часть газов используйте вместо топлива, в первичной камере, например для испарения влаги. В этом случае правда регулировка мощности будет затруднительна, но чем то надо жертвовать как в пословице про рыбку.

 

Вот к примеру, сделаете "сухарь" в своем конструктиве, так при полной закладке, очень большой шанс таки запустить ракету, но совсем не ту что нужно.
А причем тут Stann ...он то и не собирается подкидывать в бункер по три полешка.
Я вижу что прояснение начинает появляться, так как количеством "единовременно" горящего топлива, а следовательно и количеством производимого теплотворного газа, при наличии бункера с дровами, управлять ох как сложно.
И чаще всего пускают это дело на самотек, якобы до формирования углей.

 

@Stann, Просчитаешься с тепловыделение будет ракета, в институте это была основная статья убыли оборудования и персонала (на больничный к счастью) В Огнеупорах это уже описывал. Ну все таки я из совковой прикладной науки завязанной на оборонку вышел, а не из тайги. Для построения бытовой печи знаний моих достаточно, мало конкретной практики и с механикой дружу на тройку. Я вам предлагаю ими поделится, а вы меня все равно кремировать пытаетесь. А мне с механикой тяжко, потому и рисунки от меня дождаться не можете. Давайте равноценный обмен опытом, вы проблемы конструктива в том числе свои и из своего опыта, мне по ним проще понимать, как делать не надо, поскольку как надо я сам знаю, а что может получиться уже Руслан показал. У меня немножко задачи другие, поэтому есть отличия от конструкции Руслана. Не нужно мне долгого горения, у меня газ есть, у нас дрова дороже. Мне нужна "всеядность"! и управляемость, пусть компьютер думает что котлу нужно для проведения пиролиза. Алгоритм то есть.

 

Так тут нечего особо выдумывать, есть ракетная топка, ее и нужно применять, а сдвигать топку в пиролиз никчему.
А всеядность ракетной топки - миф, такова жизнь и с этим нужно считаться.

 

@Stann, Мне с пиролиз нужен для жидких материалов, или становящихся жидкими при температурах топки. По другому всеядность не сделаешь, и с чего такое категоричное мнение про миф о многотопливности, тем более не понятно с чем считаться, если только у Руслана более менее внятная информация есть. Если есть явный факт опровергающий возможность всеядности, я бы внимательно изучил. Использовании ракеты, просто как принцип сжигания топлива, вполне жизнеспособный. Я хочу весной на втором райзере покататься на мусоре в простой схеме. Задача простая сжечь без дыма. Руслан писал, что это делал и по результатам взялся за свою работу по котлу.

 

Так что тут опровергать, мы уже все рассмотрели.

 

@Stann, У меня здесь мысль мелькнула, что розжиговую камеру можно по аналогии мини ракеты сделать, чтоб прогрев до режима шел без дыма. Не попадалась случаем информация по конструкциям вот таких мелкоагрегатов, а то кроме своих мыслей посмотреть, что люди еще придумали.

 

Не понял, я же с самого начала темы пишу, мой интерес к ракете состоит в отработке пуска шахтного котла на пеллетах.
Схожие котлы есть, но они полноценные двухтопливники с автоматическим переходом дрова-пеллеты,а также возможностью совместной (одновременной) работы пеллет-дров.

 

@Stann, Теперь я понял интерес, но как шахтник и ракетник пересекаются? Или скажем так, какая проблема у шахтника, ведь в промышленности это самая распространенная и недорогая конструкция. Но получить из нее супер параметры вряд ли получится. Зато идеальная конструкция для топки высокозольным углем.