Попытка модернизировать высокотемпературную горелку ГВТТ

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Прошло два года... Пришло понимание как работает горелка ГВТТ, какие проблемы возникают при её работе... Да сам не делал, но внимательно отслеживал как данный девайс работает у тех людей, кто её построил и эксплуатирует... Кто доволен её работой, а кто не очень, либо вовсе недоволен...
Все те пользователи, кому удалось её "обуздать" довольны и отмечают экономичность работы горелки (в 1,5 - 2 раза минимум)... Но имеются и такие пользователи, у кого эта горелка не хочет работать (как заколдованная)... Таких к сожалению большинство...
Попытаемся разобраться в чем причина неудач... Но об этом несколько позднее...

 

(Продолжение)
Всем у кого что-либо не так с горелкой следует стандартное обвинение, что сделано не по чертежам...
Что если бы всё по чертежам, то тогда БЫ сразу заработало...

Если внимательно присмотреться к размерам, то сразу бросаются в глаза несоответствие размеров...
Например труба для шнека с внутренним диаметром 125мм, а отверстие в задней торцевой пластине 123мм, в кирпиче 132мм, а ширина пиролизного отсека117мм, хотя в комментариях говорится о 125мм и ширине факельного отсека в 130мм...
Да и горелка сама изображена не ГВТТ, а пиролизная с нижним раздувом...
Потому и возникает вопрос: "А по каким размерам то делать?"
Тот же @skorp67 эту горелку уже раз на пять по размерам переделал, а она все в режим то не выходит...
Потому первое желание - привести в соответствие чертежи... Чем сегодня вечером и займусь...

 

@Кольчугин,

Ну точно как у меня с ракетой по Бергу ,я 8 постов объяснял Сергею - топка Берга для дров.
А он в ответ- на два мм отклонение и под не подовый, потому брикеты и дымят! ,а я ему опять - нету дров ... и т. д.

Вот об этом пожалуйста подробно, как для блондинки .

 

Присоединяюсь к просьбе!

 

Хотел об этом несколько позже... Но можно и сейчас...
Работа горелки ГВТТ основана на нагреве топлива и сжигании продуктов термолиза, только в отличии от обычных пиролизных горелок, где происходит горение коксового остатка, прогревающего всю закладку, в ГВТТ такое горение используется только на стадии розжига и первичного разогрева факельного отсека, как только пламя стабилизируется подвод воздуха внутрь топлива прекращается

И включается верхний раздув...

И горение продолжается от верхнего раздува...
По мере разогрева газов из топлива (термолиз древесного топлива начинается от 120*С) выделяется всё больше и больше, температура растет... Примерно с 330-350*С горят пирогазы с внешним источником пламени...
Патрубок подвода воздуха имеет вот такой вид

Воздух проходя через патрубок, выходит в виде косого веера причем каждый вырез выполняет свою функцию...
Верхний каплевидный вырез (самый широкий) скользит вдоль свода и имеет наибольший объём... На этапе разогрева горелки он выполняет роль "воздушной шторы" препятствующей выходу горючих газов из горелки, тем самым вытесняя горючие газы от сопла и заставляя греть горелка изнутри, повышая давление внутри горелки... По достижении некоторого порогового значения горючие газы и разогретый азот прорываются сквозь эту "воздушную штору" и используют воздух верхнего выреза для горения в "верхнем факеле"...
Средний вырез (шелевой) благодаря своей форме пропускает воздуха значительно меньше по объёму, чем верхний вырез, но скорость (и напор) имеет значительно выше... Ему труднее всего добраться до слоя топлива, т. к. он испытывает наибольшее сопротивление от газовой среды в факельном отсеке...
Благодаря своей скорости он обладает свойствами эжектора, втягивая внутрь прилегающие слои газов... Газы попадая в напорный поток прогревают его и по достижении определенной температурыТВС (топливо-воздушной смеси) вспыхивают температура вспышки колеблется на этой стадии в довольно широких пределах (от 630*Сдо 330*С)... Постепенно горючие газы начинают гореть в струе воздуха... Но сначала горение в струе слабое и большая часть кислорода выгорает на слое топлива, нарабатывая коксовый слой... На стадии разогрева горелки идет слоевое горение со встречной подачей воздуха...
Струя из нижнего выреза на данной стадии выжигает топливо с пода горелки, На свежей футеровке (первый запуск) раскал горелки может занимать довольно длительное время, ввиду не подготовленности футеровки (об этом будет рассказано позднее)...
Ну а пока по мере прогрева шамота (и двух красных кирпичей), температура в горелке повышается, газов вырабатывается (пока термолизом) всё больше и дольше, скорость горения в струе также возрастает... Напомню что еще в начале прошлого века ученый выявили взаимосвязь между скоростью химических реакций и температуры - после достижения 775*С каждое последующее увеличение температуры на 10*С удваивает скорость реакции...
По достижении температуры в горелке порядка 1300*С практически весь кислород, содержащийся в средней струе (его масса и объем напомню минимальные по сравнению с другими вырезами) буде выгорать полностью (на 100%), принося к слою кокса газовую среду, состоящую из N2 (балласт-теплоноситель), СО2 (продукт горения), Н2О (пока мизер, но тоже продукт горения) и все эти газы раскалены до 1200-1300*С... И все это раскаленное газовое тело вбивается в раскаленный слой кокса, в котором происходят реакции газификации углерода С + СО2 = 2СО - Q и С + Н2О = Н2 + СО - Q...
Все данные реакции эндотермические, т. е. идут с поглощением тепла...
Вот еще один из смыслов создания режима высоких температур компенсация эндотермии термохимических реакций...
В результате которых мы получаем интересную ситуацию: приходят к слою продукты горения с числом Х молекул, а выходят из слоя с числом 2Х молекул, при этом достаточно горячих (готовых к сжиганию) и в компании с раскаленным азотом, который свое тепло отдаст как слегка под остывшему углероду, так и нагреет свеже-поступившую порцию воздуха для горения, создавая некое подобие адиабатического режима...
При этом производство генераторных газов хватает как для внутреннего горения для поддержания раскала горелки и производства новых и новых порций горючего газа (генераторный и синтез-газ), так и для горения во внешнем факеле...
Для первого раза достаточно (завтра на работу, у нас 00-22)...
Зафиксируем покато, что в данной горелке два факела - Внутренний и Внешний...

 

Эх и вопросов потом накидаю чисто технологических. Что то тут не как к жизни НЕ очень хорошо прилипает или цифры не совсем корректны.

 

Еще для чего крайне желательны высокие температуры, это для термолиза топлива...

В этой горелке предусмотрен пиролизный отсек (изображен в разрезе), нагрев которого производится по комбинированному способу (прогрев через камеру сгорания и прогрев от раскаленных стенок, типа реторты)... Прогрев от камеры сгорания имеющей температуру порядка 1300*С и от стенки раскаленной до 850-900*С, позволяет автору горелки говорить о мгновенном пиролизе (флэш-пиролиз)...Для интересующихся проблемами пиролиза при высоких температурах во вложении приложил интересный труд на эту тему...
Ну и немного цифр из различных источников:

Повышенною теплотворность получаемых пирогазов определяет низкое содержание азота...
Ещё важный момент при столь интенсивном термолизе топлива преобладает экзотермия (т.е. дополительное выделение тепла)...
Пирогазы выделяясь из топлива расширяются и стремятся выйти либо в факельный отсек, либо убежать через шнек в бункер... Если первый путь даёт нам бонус в виде дополнительной очистки пирогазов (разложение жижки, смол, кислот и аэрозолей до газов), то второй путь чреват серьёзными неприятностями в плоть до возгорания топлива в бункере...
Потому в шнек вводится подпорный воздух, который создавая противодавление перенаправляет пирогазы в факельный отсек, остужает пирогазы и в конечном итоге сам участвует в газификации (Газификация отличается от горения низким коэффициентом избытка воздуха, порядка 0,2-0,3)...

 

Блин, как и писал Вячеслав Константинович, я в эту Вашу белиберду не вчитываюсь почти никогда. Но после переноса постов из прежней темы в эту, решил всё же пробежаться по Вашим постам полностью.
И совместное употребление фраз "высшая теплотворность водорода" и "низшая теплотворная способность водорода", меня весьма смутило.
Уважаемый Геннадий. Прошу объяснить, что означают эти термины в связке?
Потому как я знаю и понимаю, что означают термины "высшая и низшая теплота сгорания" для различных топлив, но для водорода, как я знаю, на практике используется всего лишь один термин. Как Вы считаете, какой?

 

Низшая теплота сгорания имеет место при потере энергии на выпаривание воды, перегрев водяного пара с последующим его удалением (потери на нагрев балласта)... Что имеет место при слоевом горении...
В горелке ГВТТ во внутреннем факеле балластом является исключительно азот... Перегретый пар, углекислый газ являются газифицирующими агентами и дают газовое топливо... Если в слоевой топке СО2, тоже является в какой то степени газифицирующим агентом, то перегретые пары воды однозначно балласт выбрасываемый в атмосферу и уносящий с собой часть тепловой энергии...
Во внутреннем факеле горелки ГВТТ никакого выбрасывания СО2 и Н2О не происходит... Соответственно и усвоенная перегретым паром энергия остается в факельном отсеке горелки...
Соответственно в процессе горения газов во внутреннем факеле потери энергии не происходит, потому в отношении внутреннего факела можно говорить о высшей теплоте сгорания...
При горении во внешнем факеле балластирующие свойства СО2 и Н2О вновь проявляются...
Но главное что начальные условия для горения во внешнем факеле кардинально отличаются от скажем гомогенного горения в пиролизном котле с горением вниз... В горелку пиролизника поступает по сути не прогретый ВВ, а в ГВТТ все компоненты (воздух, горючие газы) прогреты до очень высоких температур,
Таким образом, я считаю, говоря о теплоте сгорания газового топлива, обогащенного водородом, в горелке ГВТТ, необходимо говорить не о низшей теплоте сгорания, а о высшей...
Классическое определение: "Высшая ТС. определяется с учётом теплоты фазовых превращений продуктов сгорания при их охлаждении до 20(°)С, низшая — без учёта этой теплоты. Низшая теплота сгорания топлива Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) топлива, при условии, что вода, образующаяся при сгорании, будет находиться в парообразном состоянии, т. е. с безвозвратной потерей тепла...
Высшая теплота сгорания топлива Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) топлива, при условии, что вода, образующаяся при сгорании, будет находиться в жидком состоянии, т. е. с извлечением энергии фазового перехода"
Вообще термины ВТС и НТС, это для случая усваивания тепла теплоносителем, того тепла которое удалось получить при сжигании топлива... Причем без учёта того что нам дает тот дополнительный водород, который в случае обычного слоевого горения вообще будучи в составе воды не добавляет тепловой энергии, а забирает её...
Сколько он даёт, данных в в технической литературе на сегодняшний момент нет...
Но опыты Валеры по сжиганию зерноотходов с увлажнением воздуха и без (которые Вы видимо тоже не читали) как раз и показывают (по теплосчетчику): "Выводы- с одного стакана воды мы стабильно имеем на примитивной установке, показанной на этом ролике- дополнительные, почти полтора киловатта тепловой энергии в час, что приблизительно увеличило мощность горения 1кг. легковесных зерноотходов почти на 19% (с 7,1кВт до 8,43кВт)" https://www.forumhouse.ru/posts/25626421/
Потому я и воспользовался термином высшая теплота сгорания... Цифры больно похожи (моё сравнение дало 18,22%... https://www.forumhouse.ru/posts/25632588/
Из ВИКИ: "Таким образом, высшая теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы. В теплотехнических расчетах высшая теплота сгорания принимается как 100 %. Скрытая теплота сгорания газа — это теплота, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Теоретически она может достигать 11 %."

 

Видите, хорошо же что есть своя тема. Давайте сделаем так, Вы не писали пока ничего, а мы не читали, не в обиду...
Вот смотрите, тут рассказано немного попроще ...https://www.rosteplo.ru/w/Механизм_реакции_горения

В процессе цепной реакции возникают свободные атомы, радикалы и другие неустойчивые промежуточные соединения, обладающие повышенной химической активностью – активные центры. Реагируя с исходным веществом, активные центры образуют конечные продукты реакции и новые активные промежуточные центры. и далее по тексту
Наличие молекул а продуктах пиролиза еще не гарантия в проведении тех реакций, о которых Вы пишете .Хочу чтобы Вы поняли, не нужно писать всё со слов ...
С одной стороны вроде как бы появляется вопрос, а зачем все это знать? Чтобы понимать как управлять процессами, да хоть бы даже в этой горелке.

Вот и некоторая база, написано хорошим и понятным язвком, очень часто сам перечитываю.

 

Горелка ГВТТ является атомным реактором и водяного пара в исходящих газах не имеет?

 

Вы снова читаете не полностью... Имеет конечно, но во внутреннем факеле газ подназванием перегретый пар является исключительно газифицирующим агентом, дающим ценное топливо (синтез-газ) и результаты опытов Валеры это ярко иллюстрируют (19%-й прирост в сгенерированной тепловой энергии)...Во внешнем факеле обычное гомогенное горение ТВС в условиях высокой температуры (соответственно высокая реакционная способность) с традиционными продуктами горения в виде СО2 и Н2О...
Атомным реактором конечно не является... Просто используется свойство водорода по поднятию теплосодержания газовой смеси... Источником водорода служат как пирогазы от термолиза растительного топлива, так и влага из топлива и воздуха... Конструкция горелки направлена именно на это...

 

Правильно не гарантия, при обычном горении...
Конструктив горелки ГВТТ и направлен как на улучшение газового состава (прохождение газов через слой восстановления и термического разложения многоатомных газов на простейшие Н2 и СО)...

А также на генерацию горючих газов путем превращения негорючих газов Н2Опар и СО2 в водород (Н2) и монооксид углерода (СО)...
И немного о цепном механизме горения:

 

Я вижу только один момент, концентрация .Вот те самые активные
элементы, и их центры за счет объема конструктива уплотняются и естественно лучше взааимодействут с окислителм. Прием (концентрация радикалов) в теплотехнике известный.
Вот к примеру котел Херлт.

 

Во вторых с Ваших же слов ,

этого ничего нет, потому что после розжига, в шнек подача воздуха прекращается и остается лишь обдув спереди, или я не правильно понял?
Обдув и продувка, это совершенно иные вещи.
В том котле что чуть выше постом, видно как воздух продувается через слой углей над дюзой (голубые стрелки).,и голубые струйки газов выходящие из дюзы, чуть ниже которой подается вторичка.
Всё ясно и понятно ...только смотрите что там творится, раскаляется всё ...
Вот, человек специально выложил перед профилактикой фото дюзы сверху