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

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Просто время пирогизации угля и время горения в угольной фазе различается в разы...
Потому в ретортной (к примеру) горелке горелка работает в рваном режиме (подача - пиролиз 5-7 секунд - горение без пиролиза 53-55сек) при таком цикле поддерживается (в основном) определенный уровень слоя...
Потому для ракетного режима необходима дополнительная газификация или работа в "рваном" режиме... Т. е. превалирует "псевдо-ракетный" режим дожига... С вертикальным "жаровым каналом" вместо "райзера"... Я не против райзера, но раз делаем ракету, дайте ей "ракетное топливо", коим являются горючие газы, причем без разницы какие - швелька или воздушный генераторный, или синтез-газ... Причем, чтобы в газовый канал поступал разогретый до 670-680 (по Андрею)*С и смешивался (до момента воспламенения), чтобы в итоге горение начиналось от удара в углы порта Берга (к примеру) и шло только в райзере (от порта и до среза (на крайняк дожиг сажи под колпаком...
Это прекрасно реализуется к примеру на дровах, но там углерода (во всех видах, в том числе связанном) - 15%... А в угле чистого - 52-60%...
Потому не вижу смысла в "сепарации" на зоны пиролиза, кокса...
Просто делать на дожиговый режим с упором на дожиг... ликбо газифицировать... Не нравится по-Конышу, можно по любому другому, но газифицировать а не гореть в слое...
Посмотрите на работу газгена-обращенки ATMOS, они по-моему единственные которые работают на угле или угле с дровами...

 

Еще в защиту наклонной горелки... У нас ведь обсуждение?..
В ней в значительной мере устранены шахтные недостатки (ПГ в верх бункера и фиг их оттуда достанешь)...
Давайте внимательно посмотрим на схематику движения ПГ в данной конструкции:


топливо в горелке лежит плотным слоем где верхние куски топлива давят на нижние, не давая им просыпаться в щель, пока они полностью не сгорят и не выгорят до золы...
Холмов называет это "зажатым слоем"...
Горение идет в нижнем слое (1), на границе кислородного слоя (1-красный) находится слой восстановления (сиреневый), пиролиз в вышележащем слое (2-зеленый), выше зона просушки (4-коричневый)... Классика? Да, классика... Но газы идут как? Правильно вверх... А теперь обратим внимание на некий "водораздел" (3-черным) и видим, что вверх это в камеру горения...
Вот Вам и "сепарация" по зонам, причем с саморегуляциями - пока не выгорит кокс не пройдет вниз уголь из зоны просушки (4)...
Хотя еще раз повторюсь, что ракета будет работать в основном в дожиговом "псевдо-ракетном режиме... Потому как нетрудно увидеть скорость опускания угля в "зажатом слое" и "капельное" выделение пиролизных газов при "сепарации"...
PS. И чтобы сдержать рост зоны пиролиза вверх, необходимы водонаполненые стенки внутри мини-шахты... Естественно с хорошей теплоизоляцией и футеровкой со стороны факельной камеры...

 

@Кольчугин, Картинка по цветам (зонам) будет выглядеть иначе из следующих соображений.
Есть наклонный колосник и через каждую любую часть его площади проходит одинаковое количество воздуха. Значит в активном горении будет, учитывая угол движения воздуха, почти вся 1, 2, и часть 4 зоны и вот там где то чуть ниже середины 4 зоны будет зона восстановления (сиреневый), соответственно выше зона пиролиза и сушки (иначе говоря в бункере). По зоне золы надо только принять во внимание что могут случаться и спекания в более менее крупные агломираты, поэтому ей уделить надо достаточный обьем.
При определенных условиях в шахтной схеме почти все пирогазы можно выталкивать в топку по мере их образования.

 

@Кольчугин, По простому можете обьяснить " газифицировать". Как это можно на практике сделать в шахте?

 

Ракета -агрегат двух фазного горения, если одна их фаз отсутствует будет однофазное горения. Создавать искусственно 2 фазу бессмысленно. Мы просто создадим условия для горения этой фазы поделив ПВ.

 

Ладно упрощу рисунок для понимания:

Все дело в том, что угольлежит на вертикальном колоснике, отверстия в котором закрываются металлической заслонкой для уменьшения зеркала горения (прозоры на рис. не показаны)... Сделано это для возможности управления зеркалом горения (больше-меньше)... Движение газов (реальное) показано на схеме...Воздух и горение под углом, практически таким каков угол наклона пода (правая сторона)...
Выход ПГ во все 24 стороны, но главный вектор движения ВВЕРХ...
Горения вертикально вверх не будет ни при каких условиях (тяга, наддув)...

 

Газификация, это те же окислительные реакции но без горения... Рассмотрим схему газификации:

С+О2 = СО2+Q С+СО2 = 2СО-Q
Здесь зеленым слой выжатого кокса,
Здесь все зависит от количества продуваемого через слой кокса воздуха... Подаем меньше - идет газификация, подаем много воздуха начинается горение...
Это для газификатора на базе шахты...
Про газификацию на ГВТТ рассказывал неоднократно...
PS. Вот и получаем практически двух-фазное (но по времени) горение...
Сначала горит слой разогревая стенки горелки, нагоняя температуру... Затем подачу через слой сильно уменьшаем (оставляя только для поддержания необходимого температурного минимума и компенсации эндотермии от реакции С+СО2 = 2СО-Q) а подаем ПВ сверху для газификации и работы в "ракетном " режиме...

 

Можно газифицировать и вот так:

Чередуя газификацию с обычным горением (для поддержания температурного режима слоя кокса)...
Вопрос в том как поймать эту грань...

 

@Кольчугин, Не будем газифицировать однозначно. Выжигаем быстро летучие и спокойно сжигаем кокс. Для кокса ракетный режим не нужен, потому нехай себе горит. а вот сепарация фракций все же было бы знатным делом...

 

При, допустим, шнековой подаче дискретность порции может быть минимальна, тогда понятия быстро сжигаем летучие не будет, будет смешанное однородное горение и летучих и кокса. Жаль фотик не работает сейчас, а на смартфоне качество низкое, показал бы наглядно что происходит при подаче очередной порции ощутимого размера. Уголь шубаркуль. На словах, сначала горят летучие видно по цвету пламени- больше к красноватому, а потом пламя становится желто соломенным с некоторыми прожилками зеленоватого (хотя это может промежуточный момент) далее пламени почти не видно и через некоторое время, только по температуре ДГ замечаем, что порция догорает.
Поэтому надо определить технологию. Если ракетная схема работает в случае описанным мной в примере со шнеком, тогда не вижу препятствий присоединения к ракете шахту, где как раз идет смешанное горение.
Еще, если " для кокса ракетный режим не нужен", то если мы потеряем свойство ракетного режима (тяга и дожиг), тогда стоит ли огород городить. Камеру для дожига можно прилепить и к шахтнику по подобию ракеты в плане, мощная теплоизоляция КД, из керамики и добиться очень высокого показателя по качеству, в приличном коридоре мощности, только тяги не будет. Поэтому в шахтных схемах минимализм, овчинка выделки не стоит.

 

@Амангельды, Кокс горит совсем без пламени, вернее есть легкое голубое пламя СО. Если есть пламя другого цвета, значит идет горение летучих, для которых ракетный режим. Если ракетная тяга потеряется, то райзер все равно будет тянуть, если будет высокая температура. А вот дожигать особенно нечего, если только СО...

 

Сжигаем кокс, это не то к чему надо стремится (гетерогенное горение с невысоким КПД)...
Отказ от газификации угля это тупиковый путь...
Теперь наиболее перспективная схема газификации угля:

При сгорании горючих газов в струе подаваемого в горелку воздуха, газификация идет по более простой формуле и гораздо более эффективной С+СО2 = 2СО-Q...
Горение горючих газов, эжектируемых в струю воздуха, за счет идеального смешения развивает температуры порядка 1300-1500*С, что позволяет работать на мгновенном пиролизе (флэш-пиролиз), которые проходя через слой восстановления очищаются и повышают свою теплотворную способность...
Все вроде бы хорошо и красиво, но горение горючих газов в сопле идет в горизонтальной плоскости, а это плохо и ведет к определенному хим. недожогу... Вот здесь то и необходим вертикальный канал для продления горения (дожига), тот который райзер...
Вот на мой взгляд идеальная схема и горения и газификации...

 

Про что и говорю постоянно... Без газификации ракета на угле не просто не нужна, а вообще вредна...
Кондуктивный теплообмен (а он в коксе основной) не используем в схеме с горелкой совсем...
Лучистое тепло тоже не используется...
Т. е. обычная горелка стокерного или ретортного типа гораздо эффективнее при работе на угле...

 

@Кольчугин, Газификация кокса не нужна. Ракета в этом случае будет просто дожигать СО. На счет низкого КПД, неэффективной работы, лучистого тепла- ерунда. Тепло никуда не денется, у него два пути, в СО и в дым трубу. Делаем, чтобы в СО много, а дым трубу мало. Но это вопрос теплотехники, а не горения...Другой момент, что кокс тоже нужно хорошо сжечь. С нужной мощностью и без механического уноса. На эти параметры в первую очередь влияет фракция угля, хим состав зольного остатка и его количество...

 

Андрей, это для конвективки справедливо, а для лучистого и кондуктивного теплообмена - НЕТ!
Потому как передачи тепла системе отопления нет, а идеальных утеплителей НЕ БЫВАЕТ!
Бывают очень хорошие, но не идеальные... Знаю скажете про котел в подвале (котельной)... А если на улице?