Народная Альтернатива
Народная Альтернатива
Самообеспечение народом своей жизнедеятельности
 

Вернуться   Народная Альтернатива > ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЕ > КОТЛЫ

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 11.03.2018, 05:42   #1
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию Проблемы непрямого горения с созданием беззольного режима

Д.И. Менделеев писал еще в XIX веке следующее:"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:



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.
…Чтобы показать это, достаточ


Таким образом, горючая масса всех видов топлива — от антрацита и кокса до дров и торфа — с различным содержанием кислорода и различной теплотой сгорания характеризуется высокой жаропроизводительностью порядка 2000—2200 °С. (4. М. Б. Равич стр. 88)

Как все это реализовать в случае горения топлива в бытовом тепломодуле?
Всем известно что эффективность сгорания любого твердого топлива в воздушной среде не превышает 60% в силу того, что при выгорании углерода топлива горение происходит по наружной оболочке частицы сгорающего углерода, а шлак образующийся при горении углерода топлива, являясь прекрасным теплоизолятором, снижает температуру термохимической реакции горения вплоть до прекращения горения. Поэтому и приходится придумывать разного рода шуровки с ворошилками. И что? Тупик???
В отношении сжигания углерода в кислородной (воздушной) среде - ДА... Но если изменить среду в которой протекает термохимическая реакция, убрав из нее кислород (использовать его для сжигания горючего газа и подойти к слою углерода без кислорода, но с высокой температурой продуктов горения, состоящих в основном из СО2) и не сжигать углерод а использовать его в качестве "топлива" в термохимических реакциях восстановления (давно известных):
С+СО2+39893ккал/моль = 2СО;
С+Н2О(пар)+30044ккал/моль = Н2 + СО;
Изображения
Тип файла: jpg 00 Высокотемпературный режим работы горелки.jpg (96.3 Кб, 8 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 13.03.2018 в 10:45.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.03.2018, 06:06   #2
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

В результате подобного "сжигания" углерода топлива мы имеем беззольное сгорание углерода... Совсем избежать золообразования не получится ввиду того что помимо углерода в древесном топливе содержатся щелочные металлы, которые легко обнаруживаются при химическом анализе золы...
О выгодах сжигания газов (в сравнении с сжиганием твердого топлива) говорит практически полное отсутствие в продуктах сгорания шлаков и золы...
О температурах которые может дать сжигание горючих газов можно судить из приведенных таблиц:
Изображения
Тип файла: jpg теплофизические св-ва горючих газов.jpg (88.3 Кб, 9 просмотров)
Тип файла: jpg теплофизические углеводородов.jpg (85.8 Кб, 8 просмотров)
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.03.2018, 06:18   #3
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Как можно использовать идею сжигания горючих газов а не твердого топлива?
Первой ласточкой послужило переосмысливание конструкции колпака Грум-Гржимайло - Кузнецова
Изображения
Тип файла: jpg Колпак Кузнецова.jpg (87.8 Кб, 5 просмотров)
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.03.2018, 06:21   #4
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Ну а в итоге получилась вот такая конструкция
Горелка с высокотемпературной топкой (гвтт)

Авторы патента:
Коныш Валерий Иванович (UA)
Пятковский Александр Фёдорович (RU)
Пятковский Вячеслав Михайлович (UA)


http://www.findpatent.ru/patent/260/2607938.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2017

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться как в бытовых отопительных системах, так и на небольших производствах, использующих тепловую энергию, а также для утилизации измельченных горючих бытовых отходов. Горелка с высокотемпературной топкой содержит корпус, выполненный в виде четырехгранной прямоугольной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки, при этом в корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой подачи топлива, в которой имеется воздушный патрубок подачи воздуха и шнек подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива, кроме того, в корпусе горелки имеется зольное окно, смотровое окно, воздух подается в камеру сгорания тангенциально относительно нее же с переходом в ней в круговое движение, имеется камера дожига в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними. Изобретение обеспечивает высокоэффективное высокотемпературное сжигание твердого сыпучего топлива, а также утилизацию измельченных горючих бытовых отходов. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться как в бытовых отопительных системах, так и на небольших производствах, использующих тепловую энергию, а также для утилизации измельченных горючих бытовых отходов.
Известен котел для сжигания топлива в псевдоожиженном слое (Патент RU 2168678), содержащий горизонтальную цилиндрическую камеру для проведения процесса сжигания топлива в псевдоожиженном слое с водоохлаждаемыми стенками, в нижней части которой размещена воздухораспределительная система.
Котел по указанному патенту обладает низкой теплопроизводительностью, так как зона горения окружена поверхностями теплообменника, которые препятствуют достижению высоких температур в зоне горения, из-за чего топливо при горении не спекается, и при подаче достаточного для полного сгорания топлива количества воздуха происходит повышенный унос мелких фракций топлива, особенно при сжигании топлива широкого фракционного состава, такого как: опилки, фрезерный торф, лузга подсолнуха, гречихи и т.п. Количество золы и недожженного топлива обратно пропорционально показателю качеству сгорания топлива, и чем ее больше, тем ниже этот показатель. У известного котла (Патент RU 2168678) существуют сложности, связанные с качественным сжиганием легкого и сыпучего топлива (по той причине, что при низких и средних температурах горения не происходит спекания топлива в конгломераты, и при интенсивном раздувании воздушным потоком происходит выброс золы и недогоревшего топлива из зоны горения), преодоление которых влечет за собой потребность в нагромождении разного рода уловителей мелкой летучей фракции золы и недогоревшего топлива, что в свою очередь усложняет конструкцию и ведет к ее удорожанию. Также эффект разлета золы влечет за собой ее осаждение на поверхностях теплообменника, что в свою очередь отрицательно влияет на КПД теплообменника и возникает нужда в частой очистке его поверхностей.
В ГВТТ этот негативный нюанс отсутствует, так как при высоких температурах сыпучее топливо во время горения спекается, и этот эффект предотвращает его разлет до полного сгорания. На теплообменнике же ГВТТ откладывается только незначительный слой пепла, который обычно образуется при розжиге горелки.
Известные высокотемпературные топки, которые применяются сегодня на ТЭС, имеют солидные габариты, высокие цены и жидкое золоудаление (Способ эксплуатации установки для сжигания для электростанции на каменном угле с топкой с жидким шлакоудалением и установка, работающая по этому способу (Патент RU 2152428), Циклонная топка с жидким шлакоудалением (Патент SU 112842)). Все это не дает возможности использовать современные методы сжигания топлива в высокотемпературных режимах для бытовых назначений.
Предлагаемая конструкция высокотемпературной топки для бытовых нужд использует не жидкое золоудаление, а аэродинамику вертикального завихрения изотермических процессов, что и придает этому методу надежность в работе, простоту и дешевизну в изготовлении подобных установок. Требования к качеству топлива, используемого в ГВТТ, минимальные. Топить можно дешевым и зачастую бесплатным топливом.
Для решения поставленной задачи предлагается ГВТТ, которая так же как и прототип включает корпус, механизм подачи топлива и входящих отверстий для подачи воздуха.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является устройство для сжигания биомассы (Патент RU 2015449), которое призвано решать задачи, в большинстве своем схожие с задачами, ставящимися перед заявленным изобретением, включающее: входной скат, выполненный в виде сплошной пластины, нижний край выходной пластины заведен под нижний край последней до пересечения с воображаемой линией продолжения пластины входного ската.
Устройству для сжигания биомассы (Патент RU 2015449) присущ ряд недостатков:
Огромной площади холодное ядро, которое не позволяет создать высокие температуры - это большой площади входной скат, выходная пластина, а также стенки камеры, выполненные из металла и обеспечивающие отвод тепла из зоны горения. А низкие температуры в топочной камере - это некачественное горение топлива. Соответственно возникают и проблемы связанные с этим нюансом:
1. Входной скат и выходная пластина - слабое место топки, его труднее раскалить, чем потолочную поверхность топки. А если входной скат и выходная пластина "холодные", то на них не происходит равномерный прогрев до высоких температур всего объема топлива, при котором происходит спекание и коксообразование. Таким образом, на этих поверхностях будет обычное «холодное» горение топлива, при котором образуется зола, которая спекается в коржи и "пригорает" к холодным поверхностям камеры сгорания, образуя спекшиеся наросты, которые, в свою очередь, уже нужно удалять механическим путем, особенно при использовании низкокачественного топлива.
2. Соприкасаясь с "холодными" поверхностями камеры сгорания, происходит так называемый механический недожог. Топливо, не успев выгореть, остывает и превращается в зольные отложения, которые образуются в значительных объемах, и все это сбрасывается в зольный отсек. В дорогостоящих устройствах эти отсеки представляют собой емкости больших объемов, либо предусматривается механизированное шнековое удаление золы и недожженной фракции топлива (в конструкции которого предусматривается наличие датчиков и логических схем, что влечет за собой значительное удорожание устройства).
3. Прототип изготовлен из стали, которая со временем разрушается, уменьшая срок его службы, ее разъедает древесная кислота, которая всегда выделяется при горении древесины, и не разлагается при низких температурах горения.
В ГВТТ все эти негативы отсутствуют, так как горение происходит при высоких температурах, при которых древесная кислота как соединение углеводородов разлагается с выделением дополнительного тепла при прогоне ее через раскаленные прослойки углерода (это явление описано на интернет-ресурсе "Печи Кузнецова").Также при высоких температурах происходит максимальное выгорание топлива и к раскаленным футерованным поверхностям ничего не прилипает.
В описании прототипа указано, что температура не поднимается выше 1000°С (при использовании сухого (влажность не выше 15 топлива) и что такое горелочное устройство можно использовать для сжигания влажного топлива с содержанием влаги, достигающим 60%, однако это повышенное содержание влаги является балластом, снижающим КПД (забирая из зоны горения большое количество теплоты для своего прогрева).
В ГВТТ этот эффект отсутствует. В топке с высокотемпературной камерой сгорания горит топливо с влажностью до 60%, и не просто без ухудшения КПД, а и с увеличением этого показателя за счет запуска ряда эндотермических реакций высокой интенсивности с образованием горючих соединений, которые, окисляясь, выделяют дополнительное количество теплоты. Этот эффект начинается при температурах более 950°С. А в ГВТТ температура поднимается до уровня 1300°С, так как водяной газ при сгорании дает ее повышение (стр. 534 Менделеев Д.И. «Горючие материалы» (1893). - Соч., т. XI. М., Изд-во АН СССР, 1949).
Известным изобретениям, относящимся к энергетике (Патент RU 2015449, Патент RU 2168678 и другие), присущ узкий диапазон выдаваемых мощностей. Максимальные значения мощности превышают минимальные не более чем в три-четыре раза, и плохо справляются с задачей в короткий срок поднять температуру теплоносителя до нужного уровня (в условной системе отопления), потому как невозможно в "холодной" топочной камере быстро сжечь избыточный объем топлива. Нужен значительный временной задел для того, чтобы топливо разгорелось.
А в ГВТТ диапазон мощности намного больше (от 5 до 70 кВт), максимальные значения мощности превышают минимальные более чем в десять раз. Это дает возможность за более короткий промежуток времени поднять температуру теплоносителя до нужного уровня (в условной системе отопления). В раскаленном топочном пространстве переход мощности горения с 5 кВт до 70 кВт занимает не более секунды.
ГВТТ содержит корпус горелки 9 в виде прямоугольной четырехгранной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки 16. В горелке 9 имеется пиролизный отсек 10, соединенный с трубой 7 шнека 6, которая снабжена воздушным патрубком 8 подвода воздуха в шнековую подачу топлива и шнеком 6 для подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора 5 подачи топлива. Также к топливоподающим элементам горелки относятся: загрузочный люк топливного бункера 1, топливный бункер 2 прямоугольной формы с нижней частью в виде обратной пирамиды, в которой расположена ворошилка топлива 3, связанная с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора 4 привода ворошилки 3. В корпусе горелки 9 также имеется зольное окно 12, смотровое окно 14, патрубок 15 подвода воздуха в камеру сгорания, имеющий тангенциальное расположение, что обеспечивает придание потоку воздуха вращательного движения, соединенный с устройством нагнетания (на схеме не указано), а также камера дожига 18, выполненная в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло 17 горелки, а верхняя часть камеры дожига 18 выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними для выхода жара.
ГВТТ обеспечивает высокоэффективное высокотемпературное сжигание твердого сыпучего топлива, такого как опилки, отходы элеваторов, отходы деревообработки, пеллеты (в том числе низкокачественные) и тому подобное. Изобретение призвано решать задачи автономного отопления помещений и автономного обеспечения потребителей тепловой энергией. Также изобретение решает задачи утилизации измельченных горючих бытовых отходов.
В отличие от прототипа, в заявляемом техническом решении корпус выполнен в виде прямоугольной четырехгранной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки. В корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой шнека (в которой имеется воздушный патрубок подвода воздуха в шнековую подачу топлива) и шнеком для подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива. Также к топливоподающим элементам горелки относятся загрузочный люк топливного бункера, сам топливный бункер в виде прямоугольной четырехгранной призмы с нижней частью в виде обратной пирамиды, в которой расположена ворошилка топлива, связанная с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора привода ворошилки. В корпусе горелки также имеется зольное окно, смотровое окно, патрубок подвода воздуха в камеру сгорания, соединенный с устройством нагнетания (на схеме не указано), а также камера дожига, выполненная в форме прямоугольного отсека, в нижнюю часть которого входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин из жаростойкого материала с пространством между ними для выхода жара.
Отличительные признаки заявленной ГВТТ новы, достаточны и необходимы для выполнения поставленной задачи и имеют ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат, а именно:
- внутренняя поверхность горелки выложена слоем футеровки, что препятствует утилизации тепла из зоны горения и создает в ней условия для достижения высокого уровня температур, приближая горение к адиабатическому;
- угол и интенсивность подвода воздуха в зону горения обеспечивают аэродинамику вертикального завихрения изотермических процессов;
- использование в конструкции горелки камеры дожига дает ГВТТ дополнительные преимущества, обеспечивая полное догорание горючих соединений;
- из-за непрерывных эндотермических процессов получаем значительную экономию топлива.
Все отличительные признаки находятся в причинно-следственной связи с полученным техническим результатом и позволяют на должном уровне решить поставленную задачу. Таким образом, признаки заявляемого технического решения являются существенными.
Сущность технического решения ГВТТ поясняется схемой.
ГВТТ работает следующим образом.
Вращением ворошилки 3 топлива, через электрорегулируемый привод мотор-редуктора 4 привода ворошилки 3, слежавшееся в бункере топливо разрыхленным подается на шнек 6 подачи топлива, который через электрорегулируемый привод мотор-редуктора 5 подачи топлива продвигает его в пиролизный отсек 10. Достигнув пиролизного отсека 10, при воздействии температур, из топлива начинает выделяться пиролизный газ, который продвигается к отсеку 11 образования кокса, толкаемый более высоким давлением, созданным подачей воздуха в патрубок 8 подвода воздуха в шнековую подачу топлива. Выделившийся пиролизный газ горит в отсеке 11 кругового вращения изотермических реакций 13, при участии воздуха, поданного через воздушный патрубок 15 подвода воздуха в камеру сгорания, тангенциальное расположение которого обеспечивает придание потоку вращательного движения, неоднократно проходя через раскаленный кокс в отсеке 11 образования кокса. После этого пламя через сопло 17 горелки попадает в раскаленную камеру дожига 18, в которой и происходит полное догорание всех способных гореть химических соединений, после чего раскаленные газы подаются на теплообменник (на схеме не указан).
Данное техническое решение новое и полезное, особенно когда остро стоит вопрос об альтернативных видах топлива.
Заявляемая ГВТТ конструктивно проста и технологически выполнима.
Горелка с высокотемпературной топкой, отличающаяся тем, что ее корпус выполнен в виде четырехгранной прямоугольной призмы, внутренняя поверхность которой выложена слоем футеровки, при этом в корпусе горелки имеется пиролизный отсек, соединенный с трубой подачи топлива, в которой имеется воздушный патрубок подачи воздуха и шнек подачи топлива, который связан с электрорегулируемым приводом мотор-редуктора подачи топлива, кроме того, в корпусе горелки имеется зольное окно, смотровое окно, воздух подается в камеру сгорания тангенциально относительно нее же с переходом в ней в круговое движение, имеется камера дожига в форме прямоугольной четырехгранной призмы, в нижнюю часть которой входит сопло горелки, а верхняя часть камеры дожига выполнена в виде вертикально расположенных пластин с пространством между ними.


http://www.findpatent.ru/patent/260/2607938.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2017
Изображения
Тип файла: jpg Горелка ГВТТ-патент.jpg (68.1 Кб, 7 просмотров)
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.03.2018, 07:32   #5
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Не буду в подробностях расписывать горелку ГВТТ о ней все сказано вот здесь - http://www.forum.sint-service.com.ua...uzhno-nachinat
или здесь - http://sozydatel.su/viewtopic.php?f=6&t=9
Два приведенных выше ресурса созданы для пропаганды "Валериной горелки" и прочитать негативные отзывы присущие этой горелке, от людей у которых не получилось ее воспроизвести. на данных ресурсах не удастся по причине (банальной) удаления тех отзывов и забанивания всех опубликовавших данные отзывы...
Познакомиться с негативными отзывами можно на ФХ (или КМ) в теме: " Самодельная горелка под пеллеты, опилки, зерноотходы..."
Суть всего высказанного негатива сводится к следующим пунктам:
1) В случае отклонения от пропорций горелки, а они жестко привязаны к диаметру применяемого шнека (в авторском варианте диаметр шнека 120мм) нарушается аэродинамика работы КС (камеры сгорания)... Потому любое изменение диаметра шнека (а самодельщики предпочитают работать с тем что уже есть под рукой) чревато со сложностями в работе горелки...
2) Сложности с подбором "Дуйки"(вентилятора наддува), которая должна обеспечить высокое давление наддувного воздуха при сравнительно небольшом его объеме...
3) Сложности с настройками воздушного патрубка...
4) Не желание горелки работать на всех видах топлива (автор утверждает что горит в ней все, что можно подать шнеком)... Хорошо горит жирное маслянистое топливо такое как агропеллеты из отходов подсолнечника, лузга подсолнечника или отходы рапса, семечка, отходы от орехов... Прекрасно горят и обычные древесные пеллеты...
Низшим порогом для сгорания являются опилки...
Нет НИКОГО кроме автора, у кого бы горели зерноотходы и полова или бурый уголь(а у меня в Новосибирске именно он является самым дешевым видом топлива)... По крайней мере мне таких пользователей найти не удалось...
5) Были у пользователей Валериной горелкой и случаи возгорания топлива в бункере, и довольно серьезные пожары... В следствии подачи воздуха в шнек (для подпора и перенаправления пиролизных газов образующихся в результате нагрева от стенок таможенного отсека и кондуктивного прогрева самого топлива)...
6) Ну и вызывают сомнения температуры при которых происходит мгновенная пиролизация топлива (автор заявляет о 700гр.С)... Прогреть кондуктивно небольшой слой топлива со стороны КС конечно можно, но получить такие температуры через прогрев шамотного массива через 3-6,5см грань в это поверить ну никак не могу...
Изображения
Тип файла: jpg таблица температур стенок кирпича.jpg (81.6 Кб, 5 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 16.03.2018 в 09:45.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 12.03.2018, 12:37   #6
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Теперь о моих исправлениях авторского варианта...
Для улучшения качества пиролизных газов требуется высокая температура, чем выше, тем лучше (получаем более высокий % выхода летучих и меньший % но более высокую теплотворную способность древесного угля-углерода)и для этого необходим дополнительный прогрев пиролизного и таможенного отсеков снаружи... Для этого помещаем корпус горелки в камеру из шамотного кирпича (в печку) и направляем дымовые газы (имеющие температуры на выходе из камеры дожига порядка 1250-1500 гр.С), т.о. чтобы происходил прогрев снаружи пиролизного, таможенного отсеков и пода горелки (под в авторском варианте изготавливается из керамической плитки, т.к. восстановленные газы в силу эндотермии не справляются с нагревом пода)...

пуск.jpg

Прогрев боков и низа горелки позволяет применить еще одно, пожалуй самое важное улучшение - введение в конструкцию камеры(дегазатор) призванной удалять избыточный подпорный воздух ограничивая его "сферу влияния" только таможенным отсеком, а также позволяющей выходить из полости шнека прорвавшимся пиролизным газам, а главное решить проблему пожаробезопасности данного тепломодуля ... В силу того что в камеру могут проникать пиролизные газы, стенки камеры тоже необходимо хорошо прогревать, чтобы смолы не имели возможности остывать и откладываться на стенках камеры и в трубах по которым они будут отводиться в камеру дожига...

воздух, эжектор.jpg

Для лучшего всасывания избыточного подпорного воздуха и прорвавшихся пирогазов в камеру дегазации устанавливаем эжектор и в качестве вторичного воздуха подаем эту смесь в камеру дожига

принцип.jpg
пиролиз эжекция.jpg

Получая по сути вторую камеру сгорания, в которой температуры могут взлетать до 1300-1500гр.С... Ну а чтобы вся конструкция не расплавилась упираем факел в водоохлаждаемую поверхность теплообменника, ну а пластины катализатора камеры дожига будут являться расходным материалом...
Выводиться продукты сгорания будут через вертикальный хорошо утепленный дымовой канал (все тепло необходимо отбирать только после того как все газообразное топливо догорит), который является удлинением зоны горения, что способствует ПОЛНОМУ СГОРАНИЮ...

2а.jpg

Весь воздух используемый для наддува и подпора подаем в горелку после нагрева до 350-400гр.С в рессивере

общ3.jpg

Что меньше остужает температуру в основной КС (камере сгорания) и способствует повышению температуры прохождения эндотермических реакций в слое спекшегося углерода
Данная конструкция позволяет получить по сути три последовательные камеры сгорания, позволяет работать практически в беззольном режиме (зола образуется только в переходных режимах)...

Последний раз редактировалось kga079; 07.04.2018 в 18:36.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 12.03.2018, 18:34   #7
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Немного о попытках сжигать по новому каменный и бурый уголь...
В представленной конструкции топливо подается из бункера под собственным весом и ложится на наклонный под, что позволяет легко удалять золу... Дозирование осуществляется по средством задвижки-затвора с приводом от актуатора... Разогрев камеры сгорания производится путем слоевого сжигания топлива (в зажатом слое) на наклонном поде с подачей воздуха через вертикальный колосник с нижней щелью и отверстиями в теле колосника, величина которых регулируется задвижкой с подачей воздуха через зажатый слой... Расположенные над горящим слоем вышележащие слои быстро прогреваются и пиролизуются, причем прогрев слоев идет как снизу вверх так и послойно от разогретой до высоких температур камеры сгорания...
После прогрева камеры сгорания уменьшаем количество подаваемого первичного воздуха,вплоть до полного его перекрытия, при переходе в режим ВТГ (высоко-температурного горения)... Далее возможны 2 режима работы горелки (см рис.1):
1) В пиролизном режиме горючие газы (летучие) сжигаем в вертикальном хорошо утепленном канале "райзере", который при выходе в "режим" спокойно выдает температуру в 1100-1200гр.С...
Твердую фазу сжигаем в КС (камере сгорания)... В пиролизном режиме реализован метод раздельного горения, т.е. в КС горит твердая фаза (углерод), поддерживая высокую температуру в КС для обеспечения пиролизации топлива; а в газовом канале(ГК) и "райзере" сгорают летучие, не успевшие выгореть (в силу недостатка кислорода) в КС
2) При переходе в режим ВТГ заслонкой на наклонном колоснике необходимо полностью перекрыть подачу первичного воздуха, а воздух подавать через патрубок (веер), который закручивая поток горящих газов заставляет их МНОГОКРАТНО проходить через слой раскаленного углерода, восстанавливаясь до угарного газа, водорода, метана...
Та часть горючих газов, которые вышли в сопло, не успев сгореть догорают в "райзере"...
Теперь немного о конструктиве представленном на рис.1 и 2...
На рис.1 представлен чисто пиролизный вариант, неспособный полноценно работать в режиме ВТГ, т.к. в варианте с нижним расположением выходного окна горючие газы не успевая подняться к патрубку наддува в значительной степени теряются для продуктивной работы КС. Просто данный вариант более эффективно работает, позволяет получать реакции восстановления (с худшими характеристиками в силу более низких температур), чем ракетные конструкции, представленные на ФХ. Подачу воздуха путем перекрытия заслонки наклонного колосника полностью перекрывать не следует...
Интересна и другая версия данной горелки (см.рис.2), которая позволяет более правильно работать в режиме ВТГ (выпускное сопло должно выходить пересекаясь с потоком горящих газов, "преодолевая сопротивления горящего шлейфа", что значительно повышает температуру выходящих газов)... В этом варианте стадия разогрева происходит при работе в пиролизном режиме, а работа в режиме ВТГ происходит путем перекрытия нижней задвижки и открытия верхней... В режиме ВТГ подача воздуха производится через патрубок наддува (веер) и в верхнюю камеру дожига. Задвижку наклонного колосника следует закрыть полностью ...

И немного теории о реакциях восстановления, проходящих в данной горелке:
Про углекислоту СО2 известно, что она может быть преобразована в уголь и СО (угарный газ) при пропускании её через уголь. Это объясняется тем, что атомы углерода, при нагреве угля горячим газом СО2 приобретают сродство к кислороду и они могут взаимодействовать с СО2: СО2 + С = 2СО. Кислород как бы перераспределяется между всеми атомами углерода имеющимися в составе СО2 и в составе угля. Сказывается влияние сродства атомов углерода не присоединивших кислород, соответствующее 26.4 ккал/моль.
Как это ни странно, но СО2 также может использоваться как топливо, т.к моль СО2 и моль С дают два моля СО, который является топливом ибо он может гореть в кислороде с выделением тепла. Об этом говорил в своё время Д. И.Менделеев. На основе изложенного смею предложить к рассмотрению генератор СО на основе СО2 и угля.
При получении СО2 в любом виде – в виде газа или жидкости, мы можно сказать «консервируем» в СО2 определённую энергию, которую в принципе можем получить обратно. Собственно говоря, взаимодействие СО2 с углём, есть результат нехватки кислорода для некоторых атомов углерода, которые ещё не присоединили к себе ни одного атома кислорода, но имеют соответствующее сродство к кислороду. При каждой определённой температуре имеется и своя определённая степень диссоциации СО2 (степень разложения).
То, что при образовании СО, выделяется 26.4 ккал/моль, говорит о том, что углерод обладает одной особенностью, а именно: углерод может взаимодействовать с кислородом и при недостатке кислорода при температуре соответствующей энергии в 26.4 ккал/моль. Это также говорит о том, что углерод видимо всегда проходит две стадии сгорания.
И о воде:
Как ни странно способ использования воды в качестве топлива давно известен (Фелицио Фонтана - конец XVIII века) и по нему в промышленности уже не один десяток лет, в генераторах Винклера, производится прекрасное промышленное топливо – водяной газ, который представляет собой смесь угарного газа СО с водородом, получаемый при взаимодействии нагретого почти до красного каления угля (около 600 градусов Цельсия) с водяным паром по реакции:
С + Н2О = СО + Н2 (1)
В продуктах реакции кроме углерода имеется кислород и водород, причём в тех количествах, в которых они могут взаимодействовать между собой с образованием воды по реакции:
½ О2 + Н2 = Н2О (2)
Иными словами можно сказать, что водяной газ представляет собой гремучий газ, в котором кислород связан углеродом в соотношении, которое требуется для образования воды. Самое важное в том, что продукты реакции (1) не взаимодействуют между собой, т.к оба газа являются восстановителями, т.е им для окисления нужен кислород и определённая температура без которой они и при наличии кислорода не будут с ним взаимодействовать.
Поэтому смесь СО с Н2 не взрывоопасна. Водяной газ можно закачать в баллоны и хранить под давлением. Чем ещё хорош водяной газ, кроме возможности использования воды в качестве топлива? На производство гремучего газа электролизом расходуется электроэнергия в количестве около 68.3 ккал/моль или 285.49 кдж электрической работы, если можно так сказать. Столько же энергии расходуется и на разложение воды при использовании высокой температуры...


Предлагаю ознакомится с интересной работой связанной с проблемой высокотемпературного горения:
Способ термического обогащения углей
Авторы патента:
Исламов Сергей Романович (RU)
Степанов Сергей Григорьевич (RU)
Кулеш Михаил Владимирович (RU)


http://www.findpatent.ru/patent/263/2637551.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2018

Изобретение относится к области переработки угля с получением высококалорийного твердого топлива и попутного горючего газа. Способ термоокислительной переработки угля заключается в том, что осуществляют карбонизацию дробленого угля или угольных брикетов с размером частиц до 60 мм в слоевом аппарате шахтного типа с обращенным воздушным дутьем с максимальной температурой от 500-750°С при пульсирующей подаче окислителя. Технический результат заключается в возможности получения из угля обогащенного кускового твердого топлива с повышенной теплотой сгорания и регулируемым содержанием остаточных летучих веществ, а также снижения энергетических затрат. 1 ил., 3 пр.
Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению высококалорийного твердого топлива металлургического и энергетического назначения, пригодного для транспортировки на дальние расстояния, а также попутного горючего газа.
Известен ряд способов и устройств термической обработки углей с использованием техники слоевого коксования, предназначенных для получения термообработанного твердого топлива (полукокса). Наиболее близким к предложенному по оформлению технологического процесса переработки угля является способ получения металлургического среднетемпературного кокса (Евразийский патент №007799, приоритет 27.02.2007; патент РФ №2014883, приоритет 30.06.1994 г.). Наиболее близким по качеству получаемого продукта является способ получения полукокса из бурого угля в вихревых камерах, предложенный Институтом Горючих Ископаемых (патент РФ 2113451, приоритет 20.06.1998 г.).
Способ с использованием техники слоевого коксования предполагает розжиг слоя угля со стороны, противоположной подаче воздуха, в результате которого при определенных параметрах дутья образуется обратная тепловая волна, которая смещается навстречу потоку воздуха. При прохождении тепловой волны через слой уголь последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу, превращаясь, таким образом, в кокс. Парогазовая смесь продуктов сушки и пиролиза, а также часть кокса реагируют с кислородом воздуха до полного его исчерпания, образуя в пределах тепловой волны узкую зону горения, в которой достигается температура от 750 до 900°С. ДАЛЕЕ ПО ХОДУ ДВИЖЕНИЯ ГОРЯЧИЕ ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ (CO2 И H2O) ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ НА КОКСЕ ДО ОКСИДА УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА. Горючий газ отводится из аппарата для последующей переработки и использования. Образующийся после термоокислительной обработки углеродный остаток классифицируется как среднетемпературный кокс.
Недостатки данного способа и устройства заключаются в высоких рабочих температурах и высокой скорости процесса, что отрицательно сказывается на прочности углеродного остатка (карбонизата), полученного из углей низкой степени метаморфизма (а именно из углей марок 3Б и Д).
Способ (патент РФ№2113451) с получением наиболее близкого по качеству продукта, подразумевает измельчение угля до крупности - 25 мм, сушку его при 80-120°С в вихревой камере в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 10-15%, последующее получение целевого продукта в вихревой камере при 380-420°С с дальнейшим термоокускованием в вальцевом прессе.
К основным недостаткам этого способа следует отнести мелкий фракционный состав подаваемого на переработку угля (0-25 мм), требующий повышенных энергетических затрат на измельчение исходного угля, а также мелкий фракционный состав получаемого кокса, что, по существу, исключает возможность использования получаемого кокса в качестве бездымного коммунально-бытового топлива для топок со слоевым сжиганием, а также ограничивает его использование в металлургии, где в качестве топлива и углеродистого восстановителя широко применяются классы 10-25 мм, 25-40 мм и крупнее, а класс 0-10 мм имеет ограниченное применение только в качестве агломерационного или технологического топлива. Также недостатком данного способа является необходимость брикетирования, что, в свою очередь, увеличивает себестоимость готового продукта.
Задача настоящего изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков известных способов и устройств с целью снижения энергетических затрат на измельчение исходного угля, получения кускового (класс 10 мм и крупнее) карбонизата - высококалорийного твердого топлива, удовлетворяющего техническим требованиям к углеродистым восстановителям для металлургии и пригодного к использованию в качестве бездымного коммунально-бытового и энергетического топлива.
Техническим результатом изобретения является получение из угля кускового (10 мм и крупнее) карбонизата с повышенной теплотой сгорания и регулируемым содержанием остаточных летучих веществ, удовлетворяющего требованиям к углеродистым восстановителям для металлургии и пригодного к использованию в качестве бездымного коммунально-бытового топлива для топок со слоевым сжиганием, энергетического топлива, снижение энергетических затрат на измельчение исходного угля и исключение стадии брикетирования, а также производство генераторного газа, использование которого позволяет снизить стоимость получаемого карбонизата и обеспечить экологически безопасное производство тепловой энергии.
Технический результат достигается путем термоокислительной обработки угля или угольных брикетов крупностью до 60 мм в слоевом аппарате с обращенным воздушным дутьем при максимальных температурах 500-750°С, при этом воздух подается в аппарат периодически, что обеспечивает, одновременно, поддержание необходимой скорости прогрева слоя, следующего перед тепловой волной, а также достижения необходимой максимальной температуры, что в свою очередь обуславливает значение остаточного выхода летучих веществ готового продукта. Образующийся в процессе карбонизации генераторный газ используются для генерации тепловой энергии.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен слоевой аппарат с обращенным воздушный дутьем.
Для достижения технического результата способ осуществляют следующим образом. В шахтный слоевой аппарат через загрузочный люк загружают дробленый уголь 1 крупностью до 60 мм. Верхний слой угля предварительно нагревают до температуры выше температуры воспламенения угля от нагревательной панели 2. После разогрева до назначенной температуры растопочное устройство отключают. Под газораспределительную решетку внизу шахты с помощью компрессора 3 подают воздух с удельным расходом 20-60 м3/(м2⋅ч), расход регулируется с помощью расходомера 4. После чего задают параметры пульсирующей подачи воздуха с временем подачи от 20 до 60 секунд и временем прекращения подачи воздуха от 60 до 180 секунд в зависимости от свойств получаемого продукта. Для обеспечения пульсирующей подачи окислителя используют реле времени, установленное в электрическую цепь дутьевого устройства. Таким образом, образуется обратная тепловая волна, которая смещается навстречу потоку окислителя, оставляя за собой слой горячего продукта. Уголь при прохождении тепловой волны последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу. Температура угля определяется с помощью термопар 5. Горючие продукты пиролиза сгорают в кислороде воздуха с образованием диоксида углерода и водяного пара, которые затем восстанавливаются на горячей поверхности кокса до оксида углерода и водорода, образуя, таким образом, горючий газ 6. Состав газа определяется с помощью газоанализатора 7.
После достижения тепловой волной уровня газораспределительной решетки процесс завершают, подачу окислителя прекращают.
В примерах, иллюстрирующих способ, использован аппарат шахтного типа с внутренним диаметром 300 мм и высотой 1500 мм.

Пример 1
В качестве сырья использовали уголь марки ЗБ (Канско-Ачинский угольный бассейн, Большесырское месторождение) имеющий удельную теплоту сгорания на рабочую массу Q=21.1МДж/кг, прочность на раздавливание 16,6 МПа и следующий технический и элементный состав:
W=20% Ad=5% Vdaf=45,9% Cdaf=74,5%
Hdaf=5,2% Ndaf=0,8% Odaf=19,2% Sdaf=0,3%
Размер частиц: 15-40 мм.
Загрузка аппарата: 58 кг угля.
Удельный расход воздуха: 60 м3/(м2⋅ч).
Период подачи воздуха: 20 секунд.
Период останова дутьевого устройства: 170 секунд.
Максимальная температура в слоевом аппарате - 580-670°С.
Выход коксового остатка - 55% от массы исходного угля.
Полученный коксовый остаток имеет прочность на раздавливание 8-10 МПа, что удовлетворяет условиям транспортировки и хранения, имеет удельную теплоту сгорания на рабочую массу Q=30.4МДж/кг и следующий технический и элементный состав:
W=0.4% Ad=7,4% Vdaf=15,9% Cdaf=88,6%
Hdaf=3,3% Ndaf=0,8% Odaf=7,l% Sdaf=0,17%.
Полученный продукт является высококалорийным твердым топливом (удельная теплота сгорания на 44,1% выше чем у исходного угля) имеющим удовлетворительную прочность для хранения и транспортировки.
(W-влажность, А-зольность, V-выход летучих, С-углерод, Н-водород, N-азот, О-кислород, S-сера)...

Пример 2
В качестве сырья использовали уголь марки Д (разрез «Моховский» Кузнецкого угольного бассейна) имеющий удельную теплоту сгорания на рабочую массу Q=24МДж/кг, прочность на раздавливание 28 МПа и следующий технический и элементный состав:
W=12.1% Ad=5,5% Vdaf=46,2% Cdaf=78,0%
Hdaf=5,5% Ndaf=1,7% Odaf=14,5% Sdaf=0,35%.
Размер частиц: 15-40 мм.
Загрузка аппарата: 55 кг угля.
Удельный расход воздуха: 40 м3/(м2⋅ч).
Период подачи воздуха: 25 секунд.
Период останова дутьевого устройства: 160 секунд.
Максимальная температура в слоевом аппарате - 630-700°С.
Выход коксового остатка - 58% от массы исходного угля.
Полученный коксовый остаток имеет прочность на раздавливание 9-12 МПа, что удовлетворяет условиям транспортировки и хранения, имеет удельную теплоту сгорания на рабочую массу Q=29.5МДж/кг и следующий технический и элементный состав:
W=0.3% ; Ad=9,1%; Vdaf=14,3%; Cdaf=87,4%; Sdaf=0,18%.
Полученный продукт является высококалорийным твердым топливом (удельная теплота сгорания на 23% выше чем у исходного угля) имеющим удовлетворительную прочность для хранения и транспортировки.

Пример 3
В качестве сырья использовали уголь марки Д (разрез «Караканский-Южный» Кузнецкого угольного бассейна) имеющий удельную теплоту сгорания на рабочую массу 21.5МДж/кг, прочность на раздавливание 26 МПа и следующий технический и элементный состав: W=15.3%; Ad=11,3%; Vdaf=35,6%; Cdaf=51,4%; Sdaf=0,25%.
Размер частиц: 15-40 мм.
Загрузка аппарата: 56 кг угля.
Удельный расход воздуха: 30 м3/(м2⋅ч).
Период подачи воздуха: 40 секунд.
Период останова дутьевого устройства: 150 секунд.
Максимальная температура в слоевом аппарате - 670-750°С.
Выход коксового остатка - 62% от массы исходного угля.
Полученный коксовый остаток имеет прочность на раздавливание 15-20 МПа, что удовлетворяет условиям транспортировки и хранения, имеет удельную теплоту сгорания на рабочую массу Q=28.7МДж/кг и следующий технический состав:
W=0.4% ; Ad=18,1%; Vdaf=16,4%.
Полученный продукт является высококалорийным твердым топливом (удельная теплота сгорания на 33,5% выше чем у исходного угля) имеющим высокую прочность, удовлетворяющую условиям хранения и транспортировки.
Таким образом, предложенный способ позволяет получать из угля кусковой (класс 10 мм и крупнее) карбонизат - высококалорийное твердое топливо, удовлетворяющее техническим требованиям к углеродистым восстановителям для металлургии и пригодное к использованию в качестве бездымного коммунально-бытового и энергетического топлива.
Способ термоокислительной переработки угля с получением твердого топлива и горючего газа, отличающийся тем, что карбонизацию дробленого угля или угольных брикетов с размером частиц до 60 мм осуществляют в слоевом аппарате шахтного типа с обращенным воздушным дутьем при максимальной температуре от 500 до 750°С при удельном расходе воздуха 20-60 м3/(м2⋅ч), используя пульсирующую подачу воздуха с временем подачи воздуха от 20 до 60 секунд и временем прекращения подачи воздуха от 60 до 180 секунд в зависимости от свойств получаемого продукта.
http://www.findpatent.ru/patent/263/2637551.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2018
При повышении температуры протекания пиролиза можно добиться увеличения выхода летучих в 2,5 раза и увеличения теплотворной способности углеродного остатка и процентного содержанияв нем углерода (С) до 98%...
Изображения
Тип файла: jpg принцип.jpg (20.5 Кб, 11 просмотров)
Тип файла: jpg режим ВТГ.jpg (20.0 Кб, 7 просмотров)

Последний раз редактировалось kga079; 16.03.2018 в 10:57.
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.03.2018, 05:29   #8
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Давайте рассмотрим процессы, происходящие в камере сгорания (КС),применительно к угольной горелке по-подробнее...
Для начала цитата из темы о высокотемпературном пиролизе (с моими примечаниями заглавными буквами), которая в основном отражает все что происходит в данной горелке:
"В пиролизном реакторе( КС ГОРЕЛКИ) осуществляется автотермический метод переработки. Теплота, необходимая для осуществления процесса, выделяется в результате сгорания части топлива внутри самого реактора. Процесс сгорания происходит при значительном недостатке кислорода (коэффициент избытка воздуха-0.3-0.4), при давлении внутри реактора близком к атмосферному(В СИЛУ НЕБОЛЬШИХ РАЗМЕРОВ КС И ВЫПУСКНОГО ОКНА ДАВЛЕНИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНО ПРЕВЫШАЕТ АТМОСФЕРНОЕ). Подача воздуха осуществляется через ряды фурм(калиброванных отверстий определенного диаметра) (В МОЕМ СЛУЧАЕ ЧЕРЕЗ НИЖНЮЮ ЩЕЛЬ И ОТВЕРСТИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОМ КОЛОСНИКЕ),расположенных в реакционной окислительной зоне шахты аппарата, где образуется очаг горения с температурой 1200-1300 С (ДУМАЮ, ЧТО 850-1050 С). При этом происходит взаимодействие кислорода воздуха с молекулами твердого топлива, образование окислов с выделением тепла, необходимого для устойчивого протекания химических реакций (И ЗНАЧИТЕЛЬНОГО ПРОГРЕВА КС И СТЕНОК КС).
Твердое топливо подается в шахту реактора через шлюзовую камеру, расположенную в верхней части пиролизного аппарата. Снизу твердое топливо поддерживается колосниковой решеткой (ЛЕЖИТ НА ГЛУХОМ НАКЛОННОМ , ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЗОЛЫ, ПОДЕ), на которой образуется слой раскаленного углерода, представляющий собой реакционную восстановительную зону. В восстановительной зоне окислы, образовавшиеся в окислительной зоне проходят слой раскаленного углерода и восстанавливаются в горючие газы (водород, моноокись углерода, метан). ДОБАВЛЮ, ЧТО ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ЗОНОЙ В МОЕМ КОНСТРУКТИВЕ, БЛАГОДАРЯ СПЕКАНИЮ ВСЕГО ФРОНТА ТОПЛИВА, ОБРАЩЕННОГО В КАМЕРУ СГОРАНИЯ, СТАНОВИТСЯ РАВНОЙ ПО ПЛОЩАДИ ВСЕЙ ПЛОЩАДИ, ОБРАЩЕННОЙ В КС...
Реакции протекают с поглощением тепла. Если количество тепла, выделившееся в окислительной зоне равно или превышает количество тепла поглощенного в восстановительной зоне, то реактор работает устойчиво(ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ЗОНОЙ В ПИРОЛИЗНОМ РЕЖИМЕ ЯВЛЯЕТСЯ ГОРЯЩИЙ СЛОЙ УГЛЯ (ЗАЖАТЫЙ СЛОЙ), А В СЛУЧАЕ РЕЖИМА ВТГ ФАКЕЛ ГОРЯЩИХ ГАЗОВ НА УЧАСТКЕ ОТ ПАТРУБКА НАДДУВА ВОЗДУХА ДО ОКОНЧАНИЯ СЛОЯ СПЕКШЕГОСЯ УГЛЕРОДА, ЧТО НАИЛУЧШИМ ОБРАЗОМ ПОДДЕРЖИВАЕТ ВЫСОКУЮ ТЕМПЕРАТУРУ В ЗОНЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ). Образовавшийся во время работы реактора зольный остаток накапливается в зольной камере под колосниковой решеткой (В МОЕМ СЛУЧАЕ НА НАКЛОННОМ ГЛУХОМ ПОДЕ) и периодически удаляется шнековым(ЛЮБЫМ ПРИГОДНЫМ ДЛЯ ЭТОГО) устройством.

Таким образом, входящими потоками в реактор являются твердое топливо и воздух, выходящими в КС- топливный или пиролизный газ (СО и Н2) и зольный остаток (ПРИ РАБОТЕ В РЕЖИМЕ ВТГ, ЗОЛЬНОГО ОСТАТКА НЕТ). При работе реактора выбросов в атмосферу нет.

В АППАРАТЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КАК прямой процесс (пиролиз протекает в плотном слое при встречной подаче воздуха и топлива) ТАК И СМЕШАННЫЙ... Смешанные схемы высокотемпературного твёрдого топлива включают элементы прямого и обращённого процессов...

В ДАННОМ КОНСТРУКТИВЕ в результате термической переработки из биомассы и отходов получается газообразное топливо, практически свободное от активных примесей смол и кислот, которое может быть сразу использовано без сложной дополнительной очистки..."

Получаемый газ имеет неплохую калорийность (8,5 м3 пиролизного газа эквивалентно 1 кг мазута); по сравнению с прямым сжиганием твёрдого топлива использование пиролизного газа И ВОССТАНОВЛЕННЫХ ГАЗОВ СО и Н2 является в экологическом отношении значительно более чистым и эффективным (в плане получения тепла) процессом...
Добавлю, что деление на режимы (пиролизный и ВТГ) необходимо для понимания работы горелки на разных стадиях (пуск и прогрев, выход на "режим" и работа в "режиме") или как "запасной вариант" в случае невозможности работы в "режиме ВТГ"(если что-то пошло не так - гранаты(уголь) не той системы)... А не так может пойти по причине расположения выпускного окна "не по феншуй", повторюсь, что правильное расположение выпускного окна показано в конструкции для био-топлива (первая из представленных в теме)...
Ознакомиться с пиролизным режимом работы "райзера" можно на Форум Хаусе в темах про Ракетные котлы...
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.03.2018, 16:25   #9
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Третий вариант высокотемпературной горелки:
В данном варианте вместо патрубка наддува, создающего веерный поток в КС применен эжектор, в котором воздушный поток всасывает в эжекторные щели раскаленные горючие газы из КС и смешиваясь в камере смешения эжектора, воспламеняет их. Этот горящий факел направлен в сторону спекшегося от воздействия продуктов горения слоя углерода топлива. В хвосте факела от эжектора температура способна подниматься до 2000 гр.С...
О достоинствах: Как уже упоминал выше температуры на слое углерода (при качественном смешении и горении факела эжектора) можно получать до 2000 гр.С, т.е. уложиться в коридор температур 1300-1500 гр.С вполне реально что должно обеспечить прохождение реакций восстановления типа С+СО2=2СО и С+Н2О(г)=Н2+СО... Упрощенная в связи с этим регулировка горелки... Возможность работы в беззольном режиме...

О недостатках:
1)Очень большой хим.недожог, в связи с большим выходом не успевших сгореть горючих газов и необходимость в связи с этим обстоятельством создания отдельного устройства для дожига с более длинным, чем представленная здесь камера дожига, ходом дожигания (горения).
2) Отсутствие (полное) возможности регулировки состава эжектируемых горючих газов (%-е соотношение СО, СО2, ПГ, N2, Н2О) и как следствие невозможность получения температур достаточных для прохождения восстановительных реакций (t менее 1100 гр.С)... Если верить таблицам

теплофизические св-ва горючих газов.jpg
теплофизические св-ва углеводородов.jpg

для горения монооксиди углерода соотношение СО и воздуха для высокотемпературного горения должно быть: на 1 часть СО должно быть 2,5 части воздуха при альфе =1,0 с учетом ПГ соотношение меняется на 1 к 3 (3,5) в этом варианте по факту (учитывая что в КС помимо СО и ПГ имеется значительное количество балласта в виде N2 и СО2, и полное отсутствие средств для регулировки состава ТВС) имеем 1 к 17-20, т.е. смесь через чур обедненная (что соответствует 6% СО в составе ТВС, а порог горения по табл. 12,5, что не позволяет получить высоких температур... Конечно, когда пойдут реакции восстановления процентный состав СО начнет постоянно увеличиваться и быстро сможет преодолеть нижний порог горения, но до стехеометрического состава без значительного увеличения коеффициента эжектирования на добраться... А потому необходимо добиваться лучшего использования в процессе горения ПГ (пиролизных газов)...
А потому необходимо изменения всей конструкции... Неудачный опыт - тоже опыт...
Изображения
Тип файла: jpg принцип.jpg (20.2 Кб, 3 просмотров)
Тип файла: jpg 1.jpg (19.8 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (8.8 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (14.8 Кб, 2 просмотров)
Тип файла: jpg 4.jpg (15.5 Кб, 1 просмотров)
Тип файла: jpg 1-газы.jpg (20.2 Кб, 2 просмотров)
kga079 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 14.03.2018, 07:24   #10
kga079
Junior Member
 
Регистрация: 08.02.2017
Сообщений: 26
По умолчанию

Попробуем изменить конструкцию, сделав акцент на нагрев пиролизного отсека (низ), создания возможности выхода ПГ (пиролизных газов в обход КС (камеры сгорания, в подогреваемом канале) в эжекторную камеру и и добавив устройство для дожига несгоревших газов в длинноходном дожиговом канале" (ГК (газовом канале) и "райзере")...

1.jpg

Рассмотрим схематично движение газов в КС без пиролизного канала (условно) и примем коеф. эжекции 30%

газы СО.jpg
Учитывая, что помимо ПГ и СО в КС присутствует в большом количестве азот воздуха и не прореагировавший с углеродом СО2, получим процент горючей составляющей топлива не выше 9% (возможно и меньше) из общего состава ТВС (топливо-воздушной смеси) - ТВС является через чур бедной... И соответственно недобор температуры факела из эжектора не позволяет выйти в в стабильный режим беззольного ВТГ... Стехеометрическое соотношение СО и воздуха - 29,5%, соответственно имеем альфу=3,3

2.jpg
Теперь рассмотрим работу горелки с обходным каналом для ПГ

газы с ПГ.jpg
При условии достаточного прогрева пиролизного отсека ДГ (увеличения газовой составляющей ПГ на 50-60% ) и соотношения сечений каналов подачи ПГ и канала подачи ДГ (дымогазов) 2:1, получим процент горючей составляющей топлива порядка 12-15% от общего количества ТВС... Что является соответствует довольно бедной смеси(альфа = 2, ), что позволяет получать температуру порядка 1220 гр.С и обеспечивает протекание процесса беззольного горения топлива...

Таблица 8.6. Калориметрическая температура горения угарного газа tк, °С, в зависимости от коэффициента
избытка сухого воздуха и его температуры (округленные значения)
Коэффициент избытка воздуха α Температура сухого воздуха, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
0,5 1380 1430 1500 1545 1680 1680 1740 1810 1860
0,6 1610 1650 1715 1780 1840 1900 1960 2015 2150
0,7 1730 1780 1840 1915 1970 2040 2100 2200 2250
0,8 1880 1940 2010 2060 2130 2200 2260 2330 2390
0,9 1980 2030 2090 2150 2220 2290 2360 2420 2500
1,0 2050 2120 2200 2250 2320 2385 2450 2510 2560
1,2 1810 1860 1930 2000 2070 2140 2200 2280 2350
1,4 1610 1660 1740 1800 2870 1950 2030 2100 2160
1,6 1450 1510 1560 1640 1730 1800 1860 1950 2030
1,8 1320 1370 1460 1520 1590 1670 1740 1830 1920
2,0 1220 1270 1360 1420 1490 1570 1640 1720 1820

Дожиг не сгоревших ГГ будет производится в ГК и "райзере" после подмеса перед ГО (газовым окном) "райзера" вторичного воздуха (ВВ)... Что обеспечит рост температуры на выходе из "райзера" до 1200-1300 гр.С...
Изображения
Тип файла: jpg 3.jpg (9.1 Кб, 0 просмотров)
Тип файла: jpg 5.jpg (9.6 Кб, 1 просмотров)
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: 00:31.


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