Твердотопливные котлы с топками типа "ракета". Принципы горения, построение узлов и элементов - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Андрей, так по химии зола она и в Африке зола, т. е. К2О как наиболее легкоплавкая расплавится и улетит, если что еще (FeO, SiO2) сподобится улететь (температура плавления - 800-1625*С), то как в мультике: "Земля, прощай - в добрый путь!"; а остальные оксиды тугоплавкие (1770-2000*С - MgO, CaO, Na2O, Al2O3) высыпятся (сбросятся в зольник), если в природную футеровку не внедрятся, если раньше не вылетят...
А для сброса как раз и необходим простенький механизм двигающий по команде подвижный под...
Для автоматчиков со стажем подобная механизация трудностей не составит...
К тому же подвижный под уже давно освоен пеллетчиками и используется для сброса коржей от очень плохих пеллет...
Про универсальность ГВТТ уже не раз говорил, что может работать в различных режимах...
Вариант с наклонной горелкой да, действительно надежный и расчитанный в основном на факельное горение с дожигом в райзере... Особых сложностей в изготовлении не требует - металлический каркас и футеровка шамотом, либо керамикой... Заслонка вертикального колосника - металлическая пластина, кирпич подогнать плотненько тоже не сложно, ну и войлоком МКРВ накрыть тоже не сложно... С шуровкой Амангельды знаком...
Отдельный газовый канал на мой взгляд не нужен... Эжекционное смешение судя по опыту работы в ГВТТ работает не хуже Берговского порта... Поток и в таком небольшом пространстве способен разогнаться... А вот над сопряжением наклонной камеры сгорания и вертикальным райзером подумать нужно... Ладно, вечером сяду, после работы в котельной и набросаю схемку...
PS. ГК требуется в основном только из за необходимости пространства для теплообменника и утеплителя райзера... Но раз уж он будет то конечно логично в него какой-нибудь турбулизатор воткнуть, типа бороны обращенной острием к горелке...

 

Ув. ракетчики нарисовали бы вы на ваш взгляд идеальную схему ракеты для непрерывного режима не озираясь на возможность или не возможность установки или применения механизмов. Сначало технология, а потом под нее конструкцию.
@Кольчугин, на угле ГВТТ как у Валеры скорее всего не выйдет, но вдув острым ВВ да еще под давлением прямо в слой несомненно даст положительный результат, но кто ж его сделает? если только для себя на интересе, не повторяемо короче (ценовой фактор компрессора).
Уголь представлен в широком спектре сортов и фракций, и механизмы применяемые в шахтной схеме равно как и в слоевых с порционной подачей имеют свои недостатки и преимущества. На первые места в списке достоинств оказываются простота, и т. д ит. п. В итоге какой то компромисс. Но технология в ракете может поставить задачу создать отличный от других схем механизм, но необходимость этого надо обосновать. Если надо двигать колосник под большим углом, то это сложнее чем по горизонту. Поэтому нужно обоснование от технологии. Технология даст привязки для управления. С классикой все ясно и даже есть готовые варианты, а здесь уголь в непрерывном процессе.

 

Если не заданы границы саморегуляций...

 

@Амангельды, Вот в том то и дело, что с непрерывным циклом есть ракета с использованием газовой или жидкостной горелки. А мы поставили задачу сделать угольную горелку. Поэтому самым важным и встал вопрос как где и куда подавать уголь. Второй вопрос по поводу золы, хотя он менее важен. Народ, что называется понесло на идеи, а надо все делать в деталях, поскольку сама ракета уже есть...
@Сергей247, Границы саморегуляции это как границы Нигерии с Мексикой, т е общих границы нет как таковых, так и в нашем случае. Я последний пост писал, о явлении саморегуляции посредством ПВ, однако не до всех смысл написанного похоже дошел. Оно и понятно, от Нигерии до Мексики ого-го какое расстояние... Некоторые в Нигерии даже не знают о существовании Мексики, там в школу многие не ходили......

 

Планета одна и всё связано...

 

@alarin, Вы видите технологию, я нет. Например конструируя и описывая шахтную схему горения мы задаемся некоторыми параметрами
- Теплонапряженостью колосников
Теплонапряженостью ГО
-Теплонапряженостью камеры сгорания (дожига) и т. д.
Это все дает примерное представление о некоторых характеристиках, размерах и др.
Так же это касается и ракеты. Например @_Reba_, в своих сообщениях подчеркнул о необходимости перед ГО высоко температурной массы " горка " (коксовая часть как я понял), да и в вашей схеме есть корзинка - яма для этой же цели похоже и эта похоже одна значимая отличительная деталь топки ракеты в непрерывном режиме. Вопрос, какая масса обьем угля поданный из бункера должен стоять перед этой ямой, в самой яме, должен ли бункер изолироваться после подачи порции топлива. Уголь сам является затычкой (изоляцией) и может тогда достаточно минимизировать участие угля в процессе на границе между бункером и камерой горения? Ракета есть, а вот взлетит она на угле в непрерывном процессе с периодической подачей вопрос. За счет чего ракета будет работать на малых мощностях (межсезонье)?

 

В чисто авторском варианте она на угле работает, но в режим ВТГ не выходит...
Потому и возник стокерный вариант ГВТТ...
Как указывал уже (не помню который раз по счету), горелка может работать в пиролизном (дымо-генераторном) режиме, в факельно-дожиговом режиме и в режиме ВТГ (высокотемпературного горения), в котором эффективность ее работы вдвое превышает эффективность горелок работающих в факельном режиме...
Компрессор в горелке не используется, используется вентилятор выдающий воздух с высоким давлением и скоростью потока воздуха... Стоят гораздо дешевле компрессоров...
Все остальное гораздо проще в изготовлении... шесть металлических заготовок, метр уголка 11 шамотных кирпичей, 2 красных... Это сама горелка... Теплообменник, бункер с механизмом шнековой подачи гораздо сложнее и дороже...

 

@Амангельды, встречное острое дутье в слой вторичного воздуха это только в случае факельного горения...
В ГВТТ в режиме ВТГ в слой встречно подается не воздух, а раскаленные до 1300*С продукты горения (СО2, Н2О), которые вступают в термохимические реакции с раскаленным углеродом (коксом)
С+СО2 = 2СО-Q и С+Н2О = Н2+СО-Q
Собственно для поддержания благоприятных условий для любой термохимической реакции и требуется высокая температура...
Ну и бонусом плавление золы и вынос расплава из горелки...
И использует в качестве реагентов то, что в обычных горелках является балластом и только мешает горению...

 

@Амангельды, Вот, я не давно писал про слой и отличия шахтного и ракетного.
- Все очень похоже, только - "Отличие от шахтного - температура. Нормальное состояние топливника ракеты - тление и полугаз (кошмар для шахтного)."
При наличии райзера (видоизмененная под свои задачи -тягу, топка шахтника) весь дым от тления и шмаль от полугаза полностью выгорает.
- Из этого и выплывают некие конструктивные отлиция, какие ? - х. з.
Котлы такие никто не делает и не просчитывали. Два или три десятка от Руслана не в счет ,- он расчеты не делал, все на интуиции. Все работает, все довольны и потому молчат.
В место газаанализатора - нос ,- при горении резины выхлопом дышать можно ,- это я пробовал и это для меня показатель.
Коэф использования топлива считал Руслан - цифры "вкусные". (ну, КПД по мартетоЛОХически)

Все, больше инфы нет ,- только море эмоций (положительных у членов секты ,отрицательных у завистникови сочувственных у стоящих в стороне ) .

 

@Амангельды, Я отвечу на все вопросы, на службе скоропостижно заболел начальник, приходится рулить, потому некоторая суета+ 8 марта на носу. Вопросы заданы и это хорошо, можно будет все по порядку рассмотреть. Пока извиняюсь за тянучку, некоторые послания дописываю в 3-4 подхода...Ракета действительно вариант несколько уникальный и стандартный подход зачастую не подходит, поэтому объяснять надо все обстоятельно. В этом отношении Павел указал, что основной критерий- высокая температура. ее необходимо поддерживать всегда, хоть на малой хоть на большой мощности и на ракете это получается сделать, а вот как вопрос требует длительных пояснений, причем новичек более восприимчив к информации чем профессионал, у последнего не складывается весь его опыт с поведением ракеты. ЕЕ растопить то получается не сразу, а только когда поймешь с ее алгоритм, а он совсем другой нежели у любой другой отопительной системы...

 

Можно мне ответить (со своей колокольни)?
Пойдем с конца:
1) Работа в непрерывном режиме. Здесь все от организации подачи топлива... Есть топливо (горелка, шахта) - конструкция работает... Нет его -не работает...
2) Работа на малой мощности.
Так после выхода летучих (а они из угля выжимаются очень быстро), как раз заканчивается мощностной режим работы райзера...
И далее все зависит от количества воздуха, подаваемого в слой (в горелке, шахте)...
Хорошо дуем - много получаем монооксида углерода - будем иметь средний (или средненький) режим работы райзера, слабо дуем, получим малую мощность... Заметь те, @Амангельды, ДУЕМ!
Райзер хоть и тянет, но управлять по нашему желанию (или показаниям комнатного термостата) САМ, без органов управления подачей воздуха (или регулировкой сечения) не может... Ну а наиболее удобна и имеет больший диапазон, дозировка непосредственно вентилятором...
Потому работа в угольной фазе - это и есть режим пониженной мощности...
Просто я его называю "режим дожига"...
Мощности нет потому что лучевое не используется НИКАК...
Потому обычная горелка (хорошая) и подача в камеру теплосъема и вполне достаточно (для угля, пеллет)... Ну а ракета для гурманов чистоты сгорания... ИМХО...
3) Регулировок работы в угольной фазе, сами прекрасно знаете, всего две количество топлива (толщина слоя) и количество продуваемого через слой воздуха...
ВСЕ!
Райзеру нужны газы (потому "горки", "корзинки" и "угольные ловушки"), а их способна дать газификация , а она только у ГВТТ и пиролизника обращенного (нет ее у "шахтеров")...
Той, что есть при обычном слоевом горении для работы райзера в качестве камеры сгорания явно не достаточно... Потому на угле райзер работает то камерой сгорания, то камерой дожига...
Вот потому, @Амангельды, предпочтительнее горелка, а не шахта... А для горелки надо предусматривать газификацию, либо встречным горением как в ГВТТ, либо обращенным пиролизом (реторта) с подачей воздуха для газификации в шнек или со дна реторты, а лучше и то и другое...
В шахте таких процессов, чтобы без громадного "перегруза по топливу", сами понимаете не добиться...
Таким образом, наиболее перспективный путь на этом направлении - горелка с подачей на слой кокса продуктов горения (СО2), причем делать это можно и не в режиме ВТГ и поиграть с местом установки патрубка (простор для исследований и экспериментов)... Райзер в этой схеме прекрасное дополнение для работы на ТВС (топливо-воздушная смесь)...
Опять подчеркну, что это чисто мое субъективное мнение...Так как я пляшу, в отличии от Андрея, не "от райзера", а "от горелки"...
Выбор за Вами...

 

Ну и еще одна из возможных схем

Правда сильно фантастическая...

 

@Амангельды, Горение газовой составляющей топлива в райзере будет при двух основных условиях, если факел (пламя) будет заходить в порт райзера из топливника или температура райзера будет выше температуры самовоспламенения горючего газа. Первый вариант будет в прямой зависимости от места расположения топлива относительно ГО. Второй вариант требует поддержания стабильно высокой температуры райзера. Поскольку каждый вариант в отдельности имеет уже свои условности, то ракетчики стараются их скомбинировать, чтобы имело место стабильное горение газовой составляющей. Вкратце поясню: Подача вторичного воздуха в ГК или райзер в отсутствии горения понижает температуру райзера выводя его из режима возможности самовоспламенения газов, потому часто проходит информация о необходимости греть ВВ, что в общем то не простая задача. В свою очередь известно понятие зависания топлива, при котором горение переходит в тление, поскольку опять же отсутствие пламени говорит о снижении температуры газов ниже температуры самовоспламенения. Также следует заметить, что состав газов напрямую влияет на температуру самовоспламенения их самовоспламенения. Теперь в общем то понятно, что для горения газовой части необходимо создать условия по температуре, составу и концентрации горючих газов, в нашем случае ПГ. Ниже точки самовоспламенения идет уже не горение а окисление компонентов газов, такой режим часто называют дожигом и в отличии от горения он проходит с гораздо меньшей скоростью, а следовательно необходимо увеличенное время и место для полного завершения химии. Как следствие выше описанного есть большая зависимость условий от вида применяемого топлива, а также есть и отличия в алгоритме его сжигания. Многотопливность, как раз подразумевает создания устойчивых условий для самовоспламенения газов при их любой концентрации и любого состава. Для этого достаточно необходимо знать температуры самовоспламенения, но при высокой температуре воспламеняться будет все и всегда. И еще момент, само понятие самовоспламенение - из слова понятно, что мы чего то греем пока не появится пламя, т е переход реакции окисления в кинетическую область, химия в таком процессе переходит в область цепных реакций с положительной реактивностью. Продолжение следует...

 

Вставлю пока свои "три копейки":
Рассмотрим 3 схемы газификации - при слоевом горении, при обращенном пиролизе, при "новом ГВТТ-ом горении":
1) при слоевом горении - С+О2 = СО2 и далее при t более 1000*С - С+СО2 = 2СО, тепловые эффекты опущу, не в них суть... Получаем, что для получения двух молекул СО требуется два атома С...
2) при обращенном пиролизе из состава ПГ имеем пары влажности, которые дадут плюс по сравнению с обычным горением и С+СО2 = 2СО, то есть для получения двух молекул СО, требуется один атом С, Только углекислого газа в составе ПГ немного, но с учетом паров воды, которые мы проигнорировали все же выгодность явно прослеживается...
3) при газификации по принципу ГВТТ от продуктов сгорания ПГ:
С+СО2 = 2СО то есть тоже для получения двух молекул СО требуется один атом С, только здесь в отличии от обращенного пиролиза СО2 и Н2О много от слова ОЧЕНЬ...
Ну а сжигая СО и Н2 получаем тепловой энергии значительно больше...
Лучевую составляющую оставим в покое, так как она из-за райзера стенками теплообменника "не видится"...
Вот такая АРИХМЕТИКА... Почти по Гессу...

 

Продолжение: Так вот, переход в горение связано с тем, что выделяющееся тепло при окислении не успевает рассеяться и идет на нагрев газа из-за чего ускоряется химия окисления, что приводит к еще большему тепловыделению и так пока не произойдет вспышка. Основной газовый компонент, который есть в любом нашем миксе ПГ - это СО с температурой самовоспламенения в 610 градусов, в то же время реакция ускорения окисления ПГ от древесины начинается уже с 420 градусов. Вот теперь становится понятной задача - разогреть райзер до 610, а с перегревом, чтобы не срывало пламя до 620-640 градусов. Для угля процесс окисления его газовой части с положительной реактивностью будет зависеть от типа угля, месторождения и т д. Соответственно условия приводящие к самовоспламенению будут определяться фактически по месту, но 620 репер, который будет работать всегда. Вот собственно вся задача, поддерживать эти 620 градусов и выше при условии подачи холодного ВВ в количествах необходимых для полного сгорания, а эти количества будут зависеть от порции топлива которое мы подаем на сжигание. Ну и понятно, что если мы топливо не подаем а у нас горит кокс, то температура в райзере должна оставаться не ниже 620 градусов сразу имея ввиду, что при свежей подачи топлива она не должна падать или если например она падает на 40 градусов, то держим 660 ... Вот и все, огнеупорные материалы должны выдерживать все диапазоны температур которые могут создаться в данной конструкции. Таким условиям соответствует огнеупорность в 1500 градусов и начало деформации под нагрузкой 1350, рабочий режим до 1200. Итоговая крнструкция котла должна давать возможность выполнения всех этих условий, а ее оптимизация будет сводиться к возможности быстрого достижения требуемых условий без слишком большого перегрева. Тогда весь перегрев, который мы можем создать можно запустить на управление тепловой мощностью котла. Чем больше запас, тем шире зона доступной мощности работы ракеты на режиме. На практике устанавливается минимальная мощность в зоне саморегуляции процесса и тогда управлением в подаче воздуха и топлива эта зона расширяется где то в пропорции -10...+200% (оценочно) Верхний предел мощности связан исключительно с пропускной способностью газовых каналов, а нижний предел это в их достаточной теплонапряженности. Чем она выше тем на меньшей мощности возможна работа агрегата.