Народная Альтернатива
Народная Альтернатива
Самообеспечение народом своей жизнедеятельности
 

Вернуться   Народная Альтернатива > ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЕ > КОТЛЫ

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 14.03.2018, 16:37   #11
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Для улучшения смесеобразования для данной горелки интересно проверить конструкцию с отдельным каналом подвода ПГ (без смешения с ДГ из КС) и дополнительным эжектором
1.jpg
Механизм прогрева пиролизного отсека такой-же как и в предыдущем варианте
ПГ.jpg
Учитывая ,что стехеометрическое соотношение ПГ и воздуха составляет 15%, мы уже на первом эжекторе можем получить смесь (при условии слабого подпора, только до зоны пиролизации ) с соотношением близким стехеометрическому порядка 10-11% и последующий подмес (эжектирование) из КС состав ТВС испортить не должен...
Изображения
Тип файла: jpg СО.jpg (18.4 Кб, 3 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 16.03.2018 в 05:07.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 15.03.2018, 18:29   #12
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Наиболее оптимальным видится вариант, сочетающий в себе элементы первой и последней горелок
Учитывая что горелка ГВТТ прежде всего ПИРОЛИЗНАЯ, не покидает желание максимально выжать тепло пиролизных газов, причем не при температуре пиролизации t=400-500, а 1000-1200.
температуры пиролиза.jpg
Учитывая отсутствие фильтра для очистки необходимо канал для движения пиролизных газов поддерживать горячим...
Причем верхний канал для подачи в патрубок (веер) эжектированного и обогащенного ПГ подогретого воздуха одновременно является катализатором дожига (пускай и менее эффективным, чем в Валериной конструкции, но позволяющим очень хорошо прогреть ТВС обедненную поступающую в веер (думаю, что опасаться возгорания ТВС при контакте с воздухом не стоит, ввиду низкой концентрации ПГ в воздухе и учитывая низший порог воспламенения)
теплофизические св-ва горючих газов.jpgтеплофизические св-ва углеводородов.jpg
Потому горение в веере начнется только в КС горелки, что только улучшает характеристики горения в факеле (уменьшает в разы "танцы с бубном" вокруг настройки патрубка)...
Канал-катализатор можно выполнять как в виде прямоугольника, так и в виде треугольника, получая большую площадь для каталитического поверхностного горения
6.jpg
Изображения
Тип файла: jpg 1.jpg (59.9 Кб, 4 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (78.6 Кб, 2 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (80.7 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 4.jpg (72.7 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 5.jpg (58.6 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg принцип.jpg (64.1 Кб, 6 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 08.04.2018 в 05:02.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 20.03.2018, 05:51   #13
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Интересно проверить возможность подачи топлива в горелку ГВТТ не в виде "пеллеты", сжигаемый по принципу"сигары", а по принципу "реторты-лотка" для облегчения удаления шлаков и золы путем постепенного сдвигания и сбрасывания золы и шлаков в канал для подогрева реторты (см.рис.3) и догорания не прогоревшего топлива на колосниках в канале для прогрева топливной реторты (он же газовый канал райзера) - (см.рис.1, 2)...

Главные вопросы при таком расположении камеры сгорания это вопрос золоудаления, без которой к сожалению не бывает(ввиду наличия переходных режимов при включении и выключении горелки)...
А потому необходимо рассмотреть две возможные схемы возможные в данной проблематике:
1) Схема с обычной ретортой - рис.4
и
2) Схема с ретортой-лотком - рис.1,2
В схеме с обычной ретортой проблемы золоудаления можно решить только путем аэрационного выноса, но основное вращение круга изотермических реакций и инерционность вращения направлены в сторону противоположную выпускному окну, да и постоянно меняющийся уровень топлива в чаше реторты тоже не способствует выносу золы... Потому напрашивается вывод о неспособности работы горелки в таком варианте (схема 1, рис.4)...
Более интересен второй вариант с ретортой лотком рис.1,2...
Освободиться от образовавшейся золы довольно таки просто - зола постепенно сбрасывается с "верхнего этажа" выпускного окна горелки на "нижний этаж" в канал разогрева пиролизной камеры (газовый канал райзера), где на колосниках есть возможность дожига мех.недожога ...
Но смущает два момента... Первый это большое количество мех.недожога т.к. круг восстановительных реакций (КВР) не способен полностью выбрать весь спекшийся углерод и соответственно он будет сброшен вниз... Второй это через чур большие линейные колебания (вверх-вниз), которые придется совершать горящему кругу восстановительных реакций и как это отразится на процессе работы горелки... Хотя на вскидку - работать вроде бы должно...
Думается , что вариант с подачей топлива в виде раскаленной "пеллеты" гораздо ПРАВИЛЬНЕЕ, но не рассмотреть возможность ретортной подачи топлива не могу...
PS. Работать тоже должен, хотя качество сгорание хуже - присутствует довольно много мех.недожога
Изображения
Тип файла: jpg принцип2.jpg (83.5 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg температуры.jpg (58.0 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg принцип.jpg (84.6 Кб, 3 просмотров)
Тип файла: jpg 1.JPG (97.6 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (50.8 Кб, 0 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 09.04.2018 в 02:38.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 23.03.2018, 20:09   #14
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Еще на тему смесеобразования в вариации с эжекторной горелкой... Учитывая тот момент, что ввиду сложностей с регулировкой состава ГГ (невозможно предугадать что в определенный момент времени засосет в эжектор - азот или угарный газ и в каких пропорциях) и в связи с высокой забаластовостью азотом, возникает желание разместить место забора ГГ для горения как можно ближе к зоне восстановления и пиролизации. Вопрос в выборе более эффективной схемы забора ГГ из КС вверху(рис.1) или по бокам от зоны горения кокса (рис.4)... Да и с местом расположения эжектора тоже пока не все ясно... (рис.1, 4 или рис.5, 7)...
Изображения
Тип файла: jpg горение.jpg (63.9 Кб, 6 просмотров)
Тип файла: jpg разогрев.jpg (65.7 Кб, 3 просмотров)
Тип файла: jpg ракетный принцип.jpg (74.3 Кб, 3 просмотров)
Тип файла: jpg 1.jpg (20.4 Кб, 4 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (19.2 Кб, 0 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (8.0 Кб, 2 просмотров)
Тип файла: jpg принцип.jpg (20.2 Кб, 4 просмотров)
Тип файла: jpg сопло-колосник.JPG (65.5 Кб, 1 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 09.04.2018 в 04:32.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 06.04.2018, 12:09   #15
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Немного о золообразовании... Или что такое беззольное сгорание углерода...
Говоря о беззольном сгорании углерода имеется ввиду отсутствие механического недожога от неполного сгорания углерода, которое практически всегда присутствует в слоевых топках в силу несовершенства организации процесса сгорания на колосниках или поде... Связано это с тем моментом, что несмотря на диффузионные свойства различных видов топлива весьма неодинаковы, а потому кислороду воздуха зачастую очень сложно проникнуть к молекуле углерода для вступления с ней в реакцию С+О2 = СО2+94000ккал/моль, при этом что не менее важно температурные условия прохождения реакции должны быть соответствующие (t воспламенения углерода находиться в диапазоне от 520 до 800 гр.С)... И как только имеется факт снижения температуры, как поверхность частицы углерода покрывается золой... А зола являясь отличным теплоизолятором уже не позволит раскалиться частице углерода, что при поверхностном горении углерода (а в кислородной среде углерод горит поверхностно и ни как иначе и основной перенос тепла осуществят кондуктивно, от частицы к частице)... Почему основной нагрев кондуктивный? Потому что колосник являясь холодным ядром (обдув достаточно холодным воздухом) не позволяет раскаляться частицам углерода для нормального горения которых нужна "заветная" температура в 800 гр. С, да и сам колосник зачастую норовит забиться, перекрывая доступ кислорода к частицам углерода... Потому и рождаются на свет конструкции типа механических шуровок, поворотных колосников барабанного типа, всевозможных шурудилок, принцип вступления которых в работу основан на периодической чистке колосников и сбросу не сгоревших частиц в зольник... И вообще колосник устройство довольно нерациональное (придумано для сжигания угля) с крайне неравномерной и нестабильной работой, основанной на крайностях (то через чур много, то крайне недостаточно), что помимо мех.недожога приводит к довольно значительному хим.недожогу...
Высокотемпературная горелка ГВТТ, полностью лишена подобных недостатков и потерь связанных ни с мех.недожогом, ни с хим.недожогом не имеет в силу того, что горит в ней газ, который образуется в самой камере сгорания... Воздух для горения подается в эту горелку под давлением с особой организацией распределения воздушных потоков и втягивает в свой поток горючие газы (впрочем и негорючие тоже) по принципу Бернулли, что и позволяет в условиях высокой турбулентности потока кислороду воздуха гораздо лучше перемешаться и в ступить в химическую реакцию с горючим газом (ПГ, СО, Н2), чем в случае поверхностного (кускового) горения, где одна сторона гори,т а другая нет...
Ну а зола в виде основных солей Са, К, Mg, Na, Si, конечно же присутствует, но ввиду небольшого ее количества (в зависимости от качества топлива) и высокой скорости потока происходит ее расплавление с частичным отложением на стенках камеры сгорания (КС) в виде "природной футеровки" (зола прекрасный теплоизолятор, что помогает сберечь стенки КС от оплавления), а в основном выносится за пределы КС, где оседает в виде легкого пылевидного пепла, который легко удаляется со стенок теплообменников...
Потому термин "БЕЗЗОЛЬНОЕ ГОРЕНИЕ", всего навсего означает то, что в отличии от слоевых топок золы можно сказать практически нет, так ка вся она превращается в условиях высоких температур в золу уноса...

Последний раз редактировалось kga079; 09.04.2018 в 04:40.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.04.2018, 03:25   #16
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Остановимся подробней на физико-химических процессах, происходящих в горелке ГВТТ
Вот как описывает эти процессы автор горелки Коныш В. И. (свои замечания буду давать красным цветом):
Еще в 19 веке Д. И. Менделеев ввел термин «жаропроизводнтельность», под которой понимается максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха, т. е. в условиях, когда все выделяющееся при сгорании тепло полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания..

Сегодня, такой процесс горения, еще называют- адиабатическим Адиабатическое горение — горение, происходящее при постоянном давлении или объёме, при котором отсутствуют потери энергии в окружающую среду. Адиабатическая температура горения — это температура продуктов, достигаемая при полном протекании химических реакций и установлении термодинамического равновесия.

Конструктив предложенной горелки- приближает условия сгорания топлива к такому горению. Работа горелки основана в первую очередь- на обогрев самое себя. Поверхность теплообменника, который греет воду от этой горелки- вообще не получает радиационного излучения от пламени сгораемого топлива. Это и дает возможность поднять температуру в самой горелке- более 1300гр, а в камере дожига- более 1500гр.
горелка1.jpg
Д. И. Менделеев в своих работах, посвященных научно обоснованному использованию топлива, большое значение придавал достижению высоких температур при его сжигании. Рассматривая различные свойства топлива, он указывал: «Когда горючие материалы служат для слабого нагревания, например для отопления жилищ, для сушки, для получения паров и т. п., тогда теплопроизводительность топлива прямо может служить мерилом его относительного достоинства.» .Он отмечал, что в большинстве случаев имеют значение и другие свойства горючих материалов, «из которых важнейшим должно считать способность давать высокие температуры. Это последнее свойство горючего материала необходимо не только потому, что требуется нередко самим существом дела, например для плавления стали требуется иметь температуру около 1450°, но и потому, что, чем выше температура, тем скорее при прочих равных условиях совершается доведение нагреваемых предметов до желаемой температуры и, следовательно, тем скорее идет производство, а потому продукты его удешевляются» [5, с. 224].

А в наших теплообменниках, для обогрева жилых помещений- нужно греть воду. Её все равно более 100гр. не нагреть, но она много крат быстрее нагреется- если подавать на конвективную поверхность наших котлов температуру дымогазов не 700-800гр,- а более 1500гр.

При обычном сжигании топлива- получают стандартные температуры пламени, не превышающие 700-900гр. В модернизированных топках, работающих на “кипящем слое” – температуры достигают 1000гр. Причем,- во всех случаях получают стандартную теплотворность, присущую тем видам топлива- которые и сжигают в тех топках.
горелка1.jpg
Представленные величины удельной теплоты сгорания от различного топлива- получены в лабораториях, при условиях идеального горения, с отсутствием потерь тепловой мощности. А в бытовых и промышленных топках котлов- эти потери неизбежны. И если нужна солидная мощность теплогенераторной установки, в которой используется обычный метод сжигания топлива- приходится увеличивать площадь горения в тех топках, что ведет к увеличению и самих котлов и габаритов котелен.
А представленная горелка из -за своих малых размеров,- с легкостью вмещается вместе с теплообменником в пристройку к жилому строению, площадью всего в 1кв. метр.
При этом, теплообменник может быть и на 50кВт. тепловой мощности и на 80кВт.
Все очень компактно. Солидно выглядит только дымарь и бункер под топливо. Само размещение этой энергетической установки, отдельно от помещения - упрощает загрузку топливного бункера “грязным и пыльным” топливом.
теплообменник.jpg
Развиваемая тепловая мощность горелки- дает возможность легко и быстро при малых размерах своих теплогенераторных установках- производить нагрев большого объема воды, раскалять до белого каления увесистые железные прутья и т.д..
В этом испытании Николай получил теплотворность от свежей стружки- под 30мДж., что втрое превышает её показатели, исходя из стандартных величин (см. таблица теплотворности). Еще в теме на форуме “Країна майстрів” я произвел поверхностные расчеты тепловой мощности и теплотворности горелки изготовленной Николаем по моим чертежам.

В джоулях измеряется энергия и работа, а в Ваттах мощность. 1 Вт=Дж/с. 1 киловатт-час (кВтч) =3600000 Дж

Мы имеем объем тепло съёмника- 120литров воды.

4200 Дж. х 120л.= 504000Дж.

имеем разницу температур- 90гр.

имеем время нагрева- 21минуту.

Q = (m*с*dT)/t

Q = требуемая мощность охлаждения/нагрева в кВт

m = масса вещества в кг

c = удельная теплоёмкость (воды = 4,2)

dT = заданная разность температур в °C

t = время охлаждения/нагрева в секундах

Q=(120х90х4,2)/1260=36кВт

но если устранить недостатки (утеплить котел, установить шибер) то и за 15мин.- произойдет закипание.

Q=(120х90х4,2)/900=50,4кВт.

Определяем теплотворную величину топлива

(120х90х4,2)=45360 Дж

Для нагрева 120 литров воды на 90гр. необходимо 45,36 Мдж. На получение такой теплотворности было израсходовано (сожжено)- 1,5 кг стружки.

45,36/ 1.5= 30.24

Итого, с одного килограмма стружки- получаем 30,24 мДж.

Смотрим таблицу "Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива". Наши "показатели" не соответствуют показателям для древесины, выложенной в этой таблице- они гораздо больше, но еще в 19 веке Менделеев доказал теоретическими расчетами и лабораторными опытами- сущность такого результата.
но указать на то, что, превращая дерево в древесный уголь или в воздушный (генераторный) газ, много процентов теряют из тепло-производительности исходного материала, но практически выгадывают в деле пользования топливом, потому что получают возможность при сжигании полученных продуктов достигать таких температур, каких само дерево, прямо сгорая, вовсе не может давать. (Менделеев стр. 373)
Горючая масса дров и торфа с высоким содержанием кислорода обладает теплотой сгорания, значительно более низкой, чем горючая масса антрацита или каменного угля. Однако различие в жаро-производительности указанных видов топлива существенно меньше. Так, теплота сгорания горючей массы дров на 44% меньше, чем антрацита, а жаропроизводительность горючей массы ниже лишь на 9%.

Более сложная зависимость выявляется при сопоставлении теплоты сгорания и жаропроизводительности углерода и окиси углерода. Теплота сгорания 1 кг-атома углерода в виде графита равна около 94000 ккал, а 1 моля окиси углерода — лишь около 68000 ккал. Тем не менее жаропроизводительность окиси углерода равна 2370°С, т. е. почти на 200 град, выше жаропроизводительности графита (2175°С).

Указанное положение обусловлено тем, что присоединение к углероду первого атома кислорода связано с большой затратой энергии на разрыв связей между атомами углерода в графите. Вследствие этого из 94 000 ккал потенциального тепла 1 кг-атома углерода лишь около 26000 ккал, т. е. менее 30%, выделяется в результате присоединения первого атома кислорода и образования окиси углерода. Присоединение же второго атома кислорода с окислением СО до С02 сопровождается выделением 68 000 ккал тепла:
горение углерода-реакции.jpg
В результате при горении графита (а) на 1 моль продуктов сгорания выделяется около 20000 ккал (94 000:4,76), а при горении СО (б) на 1 моль продуктов сгорания выделяется около 23 500 ккал (68 000:2,88), т. е. значительно больше тепла. Этим и объясняется, что максимальная температура нагрева продуктов сгорания СО, т. е. жаропроизводительность окиси углерода, значительно выше жаропроизводительности графита.

Вроде все красиво, как картина писанная маслом, но :
1) Образование угарного газа более правильно описывается следующими формулам, взятым из книги Равича - Эфективность использования топлива:

1.jpg2.jpg3.jpg4.jpg

В итоге рассмотрения работы горелки только на воздушном генераторном газе (СО+N2) видим что с учетом эндотермии реакции (порядка 300-400 гр.С) поддерживать температуру внешнего слоя кокса, выступающего катализатором и участником реакции восстановления на уровне волшебных 950 гр.С не представляется возможным и без "помощи" других горючих компонентов ну ни как не обойтись......
Как видим автор горелки благополучно забыл о таком существенном факторе, как балластные газы и дает через чур оптимистичную картину работы горелки ГВТТ на газогенераторных газах полученных от генерации тощих топлив, таких как зерноотходы, полова, не способные давать много пиролизных газов (напомню что при пиролизации с внешним обогревом (сухая возгонка) азот воздуха отсутствует, что резко повышает теплотворную способность топлива)

5.jpg6.jpg7.jpg
Поэтому горелка и называется пиролизной, так как основное тепло для поддержания температур в коксовом слое, необходимых для реакций восстановления возможно получить а основном от сильного разбавления генераторного газа (СО+N2) пиролизным газом, что позволяет получить температуры в слое кокса до 1300-1500 гр.С...
То есть газификация углерода наукой не отрицается, как и получение водяного газа (синтез-газа)... Забаластовость азотом конечно же сказывается на температуре горения, но данная горелка в основном является пиролизной и посредством сухой возгонки очень сильно разбавляет забаластированную азотом ТВС, поднимая ее жаро и тепло-производительность...
Причем в примере из литературы рассматривается обычное слоевое горение (продувка слоя воздухом), а у меня (или у Валеры) продувка продуктами сгорания (в основном СО2 и N2), в результате которой получаем 2СО и N2, что также понижает процентное содержание балластного азота, ввиду снижения потребности в воздухе на сжигание СО в два раза (2С+2О2 или 2СО+О2) и снижении балластного азота в составе ТВС до 33%, с соответствующим повышением жаропроизводительности... А если учесть влияние влажности топлива (20-30 и воздуха (1,5-2,0, то процентное содержание азота уменьшиться до 20-25%
И это просто "голая теория", не учитывающая конструкционных особенностей данной горелки... А особенности таковы, что в наддувный поток втягиваются (по Бернулли) в основном восстановленные газы (более холодные в силу эндотермии), а в сопло избыточным давление выталкиваются раскаленные газы (по большей части именно азот)... Это не "антинаучность", а "конструкционные особенности" горелки...
Так вот в горелке ГВТТ все процессы собраны воедино, что и обеспечивает подобный результат...
К тому же автор как то упустил роль каталитического беспламенного поверхностного горения, играющего фактически ключевую роль в создании ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНРГО ГОРЕНИЯ (ВТГ)...

Последний раз редактировалось kga079; Вчера в 03:57.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.04.2018, 17:12   #17
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 20
По умолчанию

Несколько слов о материале для футеровки камеры сгорания (КС) и о роли его в работе горелки...
Автор горелки в подробностях описывает особенности футеровки КС и особенно подчеркивает необходимость установки в зоне примыкания факельного отсека к пиролизному отсеку обычного красного кирпича... И очень подробно описывает "природную футеровку" КС расплавами золы и кремния (из песка), правда не указывает на природу соединений (предположительно это альбит или анортит их группы плагиоклазов) и совершенно упускает роль беспламенного поверхностного горения в создании высокой температуры в КС горелки ГВТТ...
Приведу немного теории от проф. Равича:
1.jpg2.jpg3.jpg4.jpg5.jpg6.jpg7.jpg8.jpg9.jpg10.jpg

Кроме того в моей конструкции дожиг производится не только в камере сгорания, но и камере дожига, и в камере наружного нагрева пиролизного отсека, и в "райзере", причем везде по технологии беспламенного поверхностного каталитического горения...

Последний раз редактировалось kga079; 09.04.2018 в 04:31.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Быстрый переход


Часовой пояс GMT +3, время: 13:19.


Работает на vBulletin® версия 3.7.2.
Copyright ©2000 - 2018, Jelsoft Enterprises Ltd.
Перевод: zCarot