Что происходит в топке / SP 00

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Кратко могу привести фразу из ГОСТ
Топка стационарного котла, в которой часть твердого топлива сжигается в слое, а мелкие фракции и горючие газы - в струе воздуха над слоем.
(Источник: ГОСТ 23172-78 ("Котлы стационарные. Термины и определения")
Сжигание в слое как бы и пошло...
Над второй частью (сжигание фракций и горючих газов в струе воздуха над слоем) и занимаюсь в данное время.

 

Понимаю, что для Вас может оказаться немного странным, появления сторонника котлов в печной тематике. Просто я занимаюсь вопросами управления процессами в топке, и считаю. что где она находится (топка) не суть важно, и печь и котел являются отпительными аппаратами.

 

Ну почему же. С интересом читаю Ваши посты...

 

Неплохо раскрывает суть того, с чем я работаю, данная топка.
Несмотря на то что в топках с наклонным подвижным слоем границы отдельных фаз горения перекрывают друг друга, их можно определить: на верхних наклонных колосниках протекает первая фаза, зажигание слоя), на нижних наклонных колосниках — вторая фаза (горение слоя) и на горизонтальных колосниках — третья фаза (дожигание).
Варьируя данным конструктивом, как концептом, можно немалого добиться...

 

Схема топки, что вверху, согласуется с точкой зрения профессора Нагорского Д. В касательно пламенного пространства. Утверждать иное, думаю нет смысла...правда это уже мое мнение.
Один только момент хотелось бы отметить, послетопочное пространство я принимаю за единое целое с топкой. Но вот является ли топочное пространство всецело -пламенным пространством всей топки или только ее части, тут и находится объект моих исследований и работ на данном этапе.

 

Если конечно с компонентами (составляющими) топочных газов более или менее, картина как-то проясняется, остается ряд других вопросов, которые требуют особого подхода, отмечу навскидку несколько
-нагнетательная способность топки (вернее стабильность создаваемого ею напора)
-синхронизация скорости потоков воздуха с потоками в топке
-температурные градиенты топочных потоков и отдельных частиц топлива.
-проскоки воздуха через колосник.
Это не все, но одни из важных на мой взгляд факторов, влияющих на формирование "замеса" (топливо -воздушных смесей в топке)
Не факт, что они (топливо-воздушные смеси) вообще формируются так, как мы это себе представляем или по крайней мере хотим...А уж об их горении и дожиге того, что не сгорело ...разговор отдельный ...

 

Лучше чем где?

 

лучше чем в топке.
Попробую пояснить так< как я понимаю.
Буду использовать термин -"работает".
Конечно же я не отрицаю факта, что колпак- работает. Но давайте глянем, когда же он работает.
По моему, он рабтает тогда, когда он заполнен высокими пламенами. Как и почему, и что при этом рассматривать не буду.
Вопрос, когда же именно пламена заполняют всю топку и колпак ?
В начале процесса горения, когда идет бурный процесс пиролиза. А если мы принудительно, жестко и однозначно ограничим количество летучих в начале процесса? Высоких пламен не будет, не будет и всего что с ними связано.
Возможно ли влиять на процесс горения горения дров в топке с целью исключения выскоих пламен ? По моему мнению, с переменных успехом- можно.

 

Колпаки то тут причём? Чем они хуже каналов, или чего то ещё?

 

Юрий Михайлович. Мне хотелось бы все-таки внести ясность в понимание этих вопросов. Первый и, на мой взгляд, основной вопрос, это сколько все-таки углей в дровах. И что можно и нужно называть углями? И какой их вклад в общую теплотворную способность дров. Называть углями в топке древесный уголь, на мой взгляд, совершенно не корректно. Древесный уголь на продажу получают при температурах не выше 350 гр. И он содержит еще довольно много летучих. При нагреве абсолютно сухой древесины выше 500 грС в дровах почти полностью сгорают летучие и остается около 15 % углерода в виде твердого остатка. И при дальнейшем нагреве до 900 грС и выше эта величина практически остается постоянной. В бытовых печах температура в топке достигает значений 800-1300грС и выше. Поэтому надо говорить о древесном угле, в котором нет ни каких летучих. Для абсолютно сухих дров Qн=4400 ккал/кг. Для углерода -8100ккал/кг. Значит для 15% углерода -0,15кг*8100ккал/кг=1215ккал/кг. Тогда на летучие приходится -3185 ккал/кг. Получается, что тепла от сгорания летучих почти в три раза больше, чем от углей. Поэтому можно сказать, что дрова горят именно пламенами а не углями. Тем более, что не весь уголь сгорает в процессе горения летучих. А значительная часть углей догорает, когда все летучие прогорели. Эту часть (количество) догорающих углей можно подсчитать по полученным результатам испытаний. Соглашусь с Вами по определению обугленного слоя. (П.12) «Что это не просто древесный уголь. Но еще через него или около непрерывно фильтруются летучие, которые могут сгорать внутри или около углей.» Но опять – таки в основном горят летучие, а сам уголь горит медленно. И не оказывает какого-либо значительного влияния на общий баланс тепла. Этот процесс чем-то похож на горение масла в фитиле в светильнике. Масло горит, а фитиль почти не сгорает.
По вопросу лучистого теплопереноса. Действительно лучистый теплоперенос начинает превосходить конвективный теплоперенос при температуре выше 130грС. Да это так, если сравнивать теплоотдачу одинаковых по площади нагретых поверхностей. Но в печи совсем другой случай. Наружная поверхность закладки горящих дров, которая излучает тепло, нагревающее стенки топки, в несколько раз меньше, чем внутренняя площадь горящей закладки дров, которая передает тепло конвекцией и нагревает газы в печи. Входной воздух проходит через «решетку» горящих дров и нагревается до температуры «продуктов горения». Эта температура зависит от коэффициента избытка воздуха «альфа». И может достигать величин 1300-1500грС. Именно эти горячие газы и нагревают топку и каналы печи. Конечно, стенки топки нагреваются и излучением. Но, только в непосредственной близости от горящих дров или от углей. Мощность излучения убывает в квадрате от расстояния. И вряд ли от излучения горящих дров может значительно нагреться металлическая плита, расположенная на расстоянии 20-30-см выше закладки дров. А от горячих газов, омывающих плиту – нагреется. На рисунке 1 показано расположение термопар в испытуемой печи ПДКШ 2,0. На рис. 2 приведены графики 1,2,3 сгорания дров в количестве 5 кг. Из графика №1 видно, что к 40-44 минуте практически все летучие сгорают. И остаются гореть угли, которые состоят из углерода. На 48 минуте, после сгребания углей со всей площади топки на площадь колосника, начинают интенсивно догорать летучие, которые не успели догореть в углях, находящихся не в зоне колосника. И именно этот всплеск догорания летучих с 48 до 58мин. и вызывает подъем температур во всех точках печи. На графике №2 расчетным путем показано как количественно происходит сгорание дров в топке и как количественно выделяется тепло из дров. На этом же графике показано как теоретически изменятся температура горячих газов («продуктов горения») в топке. Из графика №2 видно, что на участке от 8 мин до 40 мин идет интенсивное сгорание летучих, и максимальная температура горячих газов достигает 1500 грС. Величина измеренного входного воздуха (м3/час), проходящего через печь, в процессе сгорания дров изменяется незначительно. Из графика №2 можно примерно определить, какое количество угля догорает в конце топки и сколько сгорает в процессе горения летучих.
С 42мин по 72мин горят угли и частично летучие и выделяется 4250ккал тепла. Одна треть приходится на летучие. На угли остается 2800ккал. Для углерода теплотворная способность 8100 ккал. Значит, на этом участке примерно сгорает 0,345 кг чистых углей. В 5 кг дров при влажности 20% содержится:
5кг*0,8*0,15=0,6 кг углерода в твердом состоянии. Получается, что в процессе сгорания летучих, (а это 3,4 кг) сгорает примерно половина углей, т. е. 0,3 кг. Поэтому говорить об преимущественно угольном горении дров ни как не получается. На графике №3 показано как нагреваются отдельные зоны в печи от времени горения. Из графика видно, что температура в зоне точки «Тбок.нижн», расположенной ближе всего к горящим дровам, на значительном участке (до 38 мин) меньше, чем «Тбок.верх.№.. Хотя там, в низу и должно быть наибольшее излучение. И только, когда дрова начинают прогорать и угли опадают на колосник, то эта зона начинает нагреваться сильнее.
В дополнении можно привести скорости движения воздуха и горячих газов в топке.
Средняя скорость воздуха на входе через сечение Sвх=0,0082м2 -1,4м/сек;
Средняя скорость через закладку дров -0,3м/сек;
Средняя скорость газов в верхней части топки -0,12м/сек.
На рис. 3 приведены графики горения 2 кг древесного угля. Слой угля 7-8 см. Характер процесса сгорания древесного угля очень похож на сгорание дров. Но поскольку в древесном угле значительно меньше летучих, то они быстрее выгорают. Но с более высокой температурой. Из графика №3 видно, что самым нагреваемым местом является нижняя часть топки, где и сконцентрированы горящие угли. Но нагрев всей печи происходит также горячими газами, как и в случае с дровами. Но температуры несколько ниже. Т. к. тепла от сгорания 2 кг древесных углей несколько меньше, чем от 5 кг дров.
Какие же выводы я могу сделать:
Выводы.

1. При сгорании дров, тепла от сгорания летучих в 2,6 раза больше, чем при сгорании углей.
2. Основной нагрев печи (топка, каналы) происходит за счет нагретых продуктов горения. Температура, которых зависит от коэффициента избытка воздуха и может достигать значений 1300-1500грС.
3. При сжигании древесных углей, (или очень сухих дров) нижняя часть топки нагревается сильнее, чем при сжигании дров.

 

На малой мощности они не работают, как не работают точно также как и каналы, и камеры дожига.
Поэтому если у меня в топливнике 200л дров, и я собираюсь "снимать " 3...7 кВт\ч ,то ничего из выше перечисленного мне не нужно.

 

Что значит "не работают"? Откуда Вам это известно?

 

1. Сколько это в процентном соотношении, по Вашему?
2. Лично Вам, удавалось фиксировать упомянутую вами температуру нагрева продуктов горения в 1500*С?
3. При этом, верхняя часть топки, нагревается не меньше, или у Вас другие данные?

 

Вы правильно и своевременно задаете данный вопрос.
Не буду утверждать, что я проводил замеры температур пламен в колпаке (каналах) отопительного аппарата с объемом топливника пусть не 200л,а хотя бы 100 л, или просто наблюдал процесс горения, в нем, но вот наблюдения и замеры в шахтном котле выполняю регулярно.
Поэтому могу сказать, что при заполненном топливнике, при работе котла в нижнем диапазоне мощностей, высота пламен довольно мала, образно она соответсвует детской ладошке...О никаком заполнении пламенами колпаков, каналов и камер дожига в отпительном аппарате, работающем на мошности в 3...7 кВт не может быть и речи.
Заполнения пламенами нет, значит нет и дожига.
Понимаю, что печь нельзя сравнивать с котлом в силу разных специфик, опять же следует говорить об котле и печи уже набравших номинальную температуру, а не в процессе разогрева.
Для визуализации могу сказать что в принципе 10кВт в час это горение 3...3,5 кг дров в час, а 5 кВт будет горение одного небольшого полена длиной около 40см .какие уж тут пламена ...

 

Позвольте, но разве пресловутый "дожиг" и какой то "диапазон мощностей", имеет отношение к работе колпака?

Это понятно, но причём же тут работа (или НЕ работа) колпаков?