English version English version 
 :: Разделы ::

 Статьи
  В помощь людям, делающим наши печи.
  Встреча на Урале 20-24 июля 2010 г
  Делают наши печи по авторским решениям
  Дровяные котлы и их обвязка
  Ещё раз о Системе
  Как построить баню
  Как построить дом
  Камины, печи, печи с каминами
  Многоярусные печи
  Новая система сжигания топлива с PS
  Наружные комплексы
  О Катаеве О.В. и его книгах
  О новом способе сжигания топлива
  О наших печах
  О нас
  О перспективе развития печного отопления
  Обмен опытом.
  Открытое письмо руководству России
  Отопление теплиц
  Отопление Храмов
  Основы конструирования котлов
  Основы конструирования печей
  Печи с транзитным дымоходом
  Печи-каменки
  Поездка в Европу с P.S.
  Презентация
  Презентация системы СДГ в Word
  Приз инновации в Швеции
  Пиролиз биотоплива
  Установка углежжения
  Использование тепла отходящих газов
  Испытание тепловизором
  Газогенераторные котлы ...
  Эксплуатация печей
  Энергосбережение
  Сравнение печей различных конвективных систем.
  Сжигание топлива...
 Каталоги
 Чертежи
 Фото
 Сотрудничество
 Каталоги без Р.Ч.
 Новости
 Семинары
 Памяти Jean Claude Raybaud (Жан Клода)

  Контакты


 .: Сжигание топлива... :.

Уважаемый г-н Президент РФ Дмитрий Анатольевич Медведев.

Вас пытаются подставить под неприятность.

ПРОЕКТ ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗАКОНА N 305620-5, 09.07.2010 - принят Государственной Думой ФС РФ в I чтении (Постановление N 4048-5 ГД).

Если Вами будет подписан Проект N 305620-5, то он фактически поставит запрет на строительство бытовых кирпичных печей и котлов для населения России, так как делает это неподъемным по финансовым и коррупционным причинам для 99% населения. Это дискредитирует Вас, как прогрессивного политика, может привести к смутам и акциям неповиновения. Нельзя запретить людям есть или пить, так же как и строить в своем доме бытовую печь. Это синонимы по значимости.

Проект предусматривает включить в СРО трубо-печные работы. В эту категорию, кроме работ в промышленности, чиновники ВНИИПО МЧС включают работы по бытовым печам. Они уже лицензировали трубо-печные работы по бытовым печам, на что печнику надо было потратить с учетом проезда и проживания 30000-50000 руб. С принятием Проекта, трудности и затраты возрастут в десятки раз и окажутся не посильны печникам и людям, поэтому чиновники от МЧС будут торговать правом разрешать строить.

Надо внести в проект поправку: .. трубо-печные работы, за исключением бытовых кирпичных печей и котлов для населения.

Намного проще и эффективней повысить пожарную безопасность, если организовать обучение печному делу в ПТУ, техникумах и институтах. Печное дело шагнуло сейчас далеко вперед. Тем более это касается вопроса использования восполняемых источников.

Письмо отправлено в адрес http://letters.kremlin.ru Президента РФ 12.08.10г.

Кому не безразлична судьба печного дела в России, ее граждан, прошу внести свою посильную лепту в решении вопроса поставленного в письме.

Сжигание топлива и оптимальное использование выделившейся при этом тепловой энергии. Индустриализация энергоустановок.

При горении или нагревании горючая часть топлива разделяется на летучую часть и твёрдый остаток. Летучая часть состоит из углерода и водорода. Твердый остаток состоит в основном из углерода. Горение - это химическая реакция, при которой из одних веществ получаются другие простые вещества, это соединение горючего вещества с кислородом воздуха, сопровождающегося выделением тепла. При температуре в топке 300-350°, воспламеняется и начинает гореть водород. Из топлива при нагревании он улетучивается вместе с частью углерода в виде горючих газов - углеводородов. Водород сгорает в водяные пары. Но углерод еще не горит, так как он воспламеняется только при 700°. Поэтому из трубы идет густой черный дым. Так продолжается до тех пор, пока температура в топочном пространстве не дойдет всюду до 700°. Теперь уже начинается горение и углерода (сажи), дым в трубе светлеет и постепенно исчезает. Однако при такой температуре горение будет идти медленно, вяло. Часть горючих газов не успеет сгореть в топочном пространстве. Для достаточно быстрого энергичного горения температура топки должна быть 900° для дров и 1000° для угля.

При самой правильной организации горения, продуктом реакции горения является углекислота от сгорания углерода, водяные пары от сгорания водорода, азот как составляющая часть воздуха требуемого для горения, а это 4/5 части его объема. Фактически из-за неравномерного перемешивания углеводорода с воздухом, его надо подавать в 1.6-2.4 раза больше теоретического. Поэтому в топке имеется избыточное количество воздуха, не принявшего участия в горении, а так же водяные пары от выпаривания воды, содержащегося в топливе. Все эти газы, называются балластными, участия в горении не принимают, а только нагреваются за счет теплоты сгорания углерода и водорода, то есть забирают полезное тепло. Молекулы всех перечисленных газов совершенно самостоятельны, не сцеплены между собой.

Можно эффективно сжигать топливо, получая из него, максимально возможную, содержащуюся в нем энергию, но при этом неэффективно использовать это тепло. Напротив, можно не изымать в полной мере энергию, содержащуюся в топливе, но эффективно использовать её. Поэтому можно считать, что КПД энергоустановки складывается из КПД изъятия энергии из топлива и КПД использования выделившегося тепла. КПД горения характеризует, какую часть (%) из всего энергосодержания древесины можно преобразовать в тепло при сжигании древесины. Возникает вопрос, в какой системе? При сжигании топлива в колпаке выделяется и используется больше энергии, чем в системе принудительного движения газов, за счет уменьшения влияния балластных газов.

Чтобы улучшить КПД изъятия энергии (эффективнее сжигать топливо) необходимо повысить температуру в топливнике и уменьшить влияние балластных газов на топочный процесс. Более 100 лет строятся печи, действующие на принципе принудительного движения газов, в том числе принципе противотока. Наше время не внесло в их конструкцию практически ничего нового. Изобретательская деятельность направлялась на оптимизацию подачи первичного и вторичного воздуха, на уменьшение в топливе количества воды, на объединение различных очагов в комплексы, на усовершенствование различных частей энергоустановки. Для эффективного горения необходимо подавать в топливник количество вторичного воздуха, больше теоретического, чтобы вредная окись углерода (продукт неполного сгорания) прореагировала с кислородом воздуха, превратившись в двуокись углерода. При этом важно хорошее распределение его в топочном объеме, перемешивание, чтобы все выходящие из топливника газы прореагировали с воздухом. В противном случае получается «грязное» горение. Однако в этом случае в газовом потоке повышается количество балластных газов, которые проходят через конвективную систему энергоустановки, что ведет к снижению её КПД. За эти годы конструкции энергоустановок с принудительным движением газов, в теплотехническом отношении, доведены до максимально возможного высокого уровня и резерв улучшить их КПД практически исчерпан.

Сейчас в мире все энергоустановки строятся на принципе принудительного движения газов. Теплонакопительные печи в основном конструируются с использованием принципа противотока. В котлах трубы или емкости для теплоносителя размещаются в топливнике. Строятся также калориферные печи, с использованием металлических топочных вставок, работающие на принципе тлеющего горения, или газогенераторные котлы и печи в которых стенки топливника являются теплоотдающей поверхностью. Во всех этих энергоустановках все газы, образующиеся в результате реакции горения, в том числе балластные проходят через конвективную систему. Балластные газы охлаждают её, снижая КПД энергоустановки. Энергия, содержащаяся в топливе, то есть тепло полученное от сгорания углерода и водорода, используется не полностью, а уменьшается за счет нагревания балластных газов. Отсюда можно сделать такой вывод: чтобы повысить КПД энергоустановки надо уменьшить влияние балластных газов на топочный процесс.

В энергоустановках с принудительным движением газов нет места для правильного размещения регистров котла водяного отопления (теплообменника), чтобы условия сгорания топлива соответствовали условиям использования выделившегося тепла. При размещении регистров котла в топливнике в нем понижается температура, то есть ухудшаются условия сгорания топлива. При увеличении размеров канала, с целью разместить в нем теплообменник, энергия газового потока в нем разжижается, размазывается, то есть уменьшается температура в потоке.

Кроме того, КПД топочных вставок и котлов зависит от скорости и величины теплообмена через стенки топливника и стенки водяного теплообменника. Условия сгорания топлива входят в противоречие с условиями теплообмена. То есть, чем больше мы заберем тепла (то есть повысим КПД теплоотдачи), тем больше ухудшим условия сгорания топлива, (то есть снизим КПД изъятия энергии содержащейся в топливе). Теплообменники, размещаемые в топливнике (холодное ядро), уменьшают там температуру, то есть ухудшают условия сгорания топлива.

Совсем в других условиях протекает реакция горения и теплообмен в теплогенераторах построенных в системе свободного движения газов по запатентованной формуле "Нижний ярус и топливник объединены в единое пространство и составляют нижний колпак". Этой формулой предусматривается обязательное наличие сухого шва (щель 3 см) между топливником и колпаком. Топливник может быть различный, как по конструктивному исполнению, так и по принципу сжигания топлива. Это может быть принцип верхнего горения, принцип нижнего горения, принцип обратного горения, принцип газогенерации и т.д. Топливо может сжигаться любое. Суть формулы. Речь идет о сжигании топлива в топливнике, размещенном в колпаке и оптимальном использовании выделившейся при этом тепловой энергии. Суть концепции: получить из топлива максимальное количество тепла при его сжигании; полученную теплоту использовать в максимальном объёме; конструкция теплогенератора должна отвечать функциональным требованиям и обеспечивать оптимальную теплоотдачу.

Следует отметить одно из главных замечательных свойств колпака: «Если пропускать через нижнюю зону колпака горячие газы, то колпак аккумулирует их тепло и отдаёт его через стенки или теплообменник расположенный в колпаке». То есть при прохождении колпака, газовый поток разделяется по степени нагрева составляющих его газов.

В топках слоевого типа (принцип верхнего горения), схема на Fig.1, слой твердого топлива является в большей мере зоной газификации топлива, откуда интенсивно поступают в топочный объем газообразные продукты газификации, смешанные с балластными газами. В этой зоне часть холодных балластных газов, как наиболее холодных и тяжелых, через сухой шов уходят в низ первого колпака. А зона горения в большей мере находится над слоем в топочном объеме, где происходит сгорание выделившихся газов за счет подачи туда вторичного воздуха. Для улучшения газификации топлива, подача первичного воздуха должна быть ограничена (нагрев с ограниченным количеством воздуха), особенно когда в топливнике остается большое количество раскаленного угля.

Высокотемпературный процесс горения возможен только при обеспечении газификации топлива, которую возможно обеспечить только при повышении температуры в топливнике и создания там кислородосодержащей среды. С другой стороны, только высокотемпературное тепло способно быстро прогреть всё газифицируемое топливо для активизации процесса газификации. Высокотемпературный процесс горения возможен также при отсутствии в топливнике «холодного ядра» и разделения потоков холодных и горячих газов. Еще одним источником повышения температуры в топке может быть регенерация (подогрев воздуха идущего на горение отработанными газами).

В теплогенераторах построенных по выше указанной формуле легко реализуются все условия полного сгорания топлива: подача оптимального количества первичного и вторичного воздуха; хорошее перемешивание воздуха с топливом; высокая температура в топке; правильное устройство топки (горение заканчивается в топочном пространстве, не выше катализатора и не дальше сухого шва). Несоблюдение в полной мере хотя бы одного условия, ведет к неполному сгоранию топлива. Эти условия обеспечиваются за счет разделения потоков холодных и горячих газов; отсутствия в топливнике холодного ядра, снижающего в нем температуру; регенерации (нагрева воздуха идущего на горение отработанными газами); устройства катализатора горения и т.д.

Организация подачи вторичного воздуха является важнейшей задачей. Лучше всего подавать вторичный воздух из поддувала двумя путями: первый - через щель у топочной дверки -5; второй - под катализатором или через катализатор, а так же незначительное количество в сухой шов. По первому пути, вторичный воздух, за счет тяги трубы проходит над слоем топлива (как наиболее холодный) в сухой шов, обеспечивая окисление углеводородов. Часть не прореагировавшего излишнего воздуха и балластных газов уходят низом из колпака. В этом случае обеспечивается турбулентность потока, так как в процессе горения горячая составляющая газового потока поднимается вверх. По второму пути воздух пропускается через полость стенки топливника -8 под катализатор или в катализатор, а так же в сухой шов через щель -9, нагреваясь по пути. Катализатор горения обеспечивает турбулентность движения выходящего потока и высокую температуру, что особенно важно в конечных зонах горения, где мала концентрация топлива и окислителя, разъединенных продуктами сгорания, затрудняющих их взаимодействие. То есть обеспечивает полноту сгорания. То же можно сказать и о газовом потоке, проходящем через сухой шов, где он окисляется. Количество вторичного избыточного воздуха не сильно влияет на уменьшение КПД энергоустановки.

При сжигании топлива в топливнике, размещенном в колпаке, повышается степень изъятия энергии из топлива. Балластные газы, как наиболее холодные и тяжелые не могут подняться вверх и через сухой шов, и низ колпака направляются для дальнейшего использования во второй колпак. То есть большая часть энергии, содержащаяся в топливе, направляется в первый колпак для использования. В колпаке энергия сгущается, независимо от его размеров и удерживается там пока температура в нем хоть на малую долю выше температуры выходящих из колпака газов, то есть до тех пор, пока она не воспримется теплообменником. Также хорошо реализуются условия оптимального использования выделившейся энергии, в том числе за счет использования системы «двухъярусный колпак». Система обладает невероятной гибкостью, дает возможность конструирования бесчисленного количества энергоустановок различного назначения. Колпак может быть любой формы и объема, в него могут быть вставлены: котел, калорифер, парогенератор, реторта, теплоаккумулирующий массив, обеспечивающий теплоотдачу в течение суток, и другое оборудование. В отличие от систем с принудительным движением газов, в нашей системе условия сгорания топлива соответствуют условиям теплообмена, то есть при увеличении теплоотдачи энергоустановки, условия горения не изменяются.

На основе этой теории разработаны новые принципы устройства установки углежжения и газогенераторного котла. В них обеспечивается полная управляемость процессом пиролиза во всех технологических стадиях и при подготовке исходного сырья.

На Fig.1 показана схема энергоустановки, построенная по формуле "Нижний ярус и топливник объединены в единое пространство и составляют нижний колпак". Обозначения на схеме следующие. А, В, и С, соответственно топливник, нижний колпак (первый) и верхний колпак (или второй, последовательный). В нижний колпак -В, могут быть вставлены теплообменники, например регистры котла.

Топливник состоит из поддувала с колосником над ним, топочного пространства -1, катализатора -2, пространства над катализатором -3, в верхней части которого имеются выходные отверстия в нижний колпак. В передней части топливника имеется щель -5 для подачи вторичного воздуха из поддувала. В нижней части боковой стенки топливника может быть встроен регенератор -6. В задней части топливника имеется сухой шов -7 (щель шириной 3 см). Боковые стенки топливника имеют внутри полость -8, через которую из поддувала через отверстия под колосником подается под катализатор или в него вторичный воздух. В задней части полости имеется щель -9 шириной 5 мм для подачи вторичного воздуха в сухой шов.

В пространство над катализатором -3 может быть вставлена хлебная камера (в хлебной печи), парогенератор (в банной печи) и другое. Топливник на схеме показан с симметричными выпусками в симметричный колпак. Топливник может быть несимметричной формы и иметь выпуски в несимметричный колпак. Это даёт возможность унифицировать топливник для разных моделей энергоустановок различного назначения, создания модульных печей заводского изготовления. Колпаки могут иметь различную форму и строиться из различных материалов, в них может устанавливаться различное печное оборудование по просьбе заказчика.

Возможно создание топливника из жаропрочного бетона заводского изготовления. Один и тот же топливник можно применить в энергоустановках различного назначения. Это может быть хлебная печь, печь для бани, котел отопления, многоярусная печь, комбинированная печь с различными функциями и т.д. Например, если взять топливник -А и вставить его в колпак -В, показанные на Fig.1, то можно получить следующие печи, которые так же могут работать на электричестве:

  • 1.Отопительную печь одноярусный колпак, типа печи противотока, однако более эффективную;
  • 2. Водяной котел, если в боковые полости колпака вставить регистры;
  • 3. Хлебную печь, если в пространство -3 над катализатором вставить варочную камеру;
  • 4. Печь для бани, если в пространство -3 над катализатором вставить парогенератор;
  • 5. Отопительную печь повышенной теплоемкости для суровых климатических условий, если выполнить наружную оболочку (можно силами заказчика).

    К этим печам можно пристроить выше или рядом второй колпак, повышающий КПД энергоустановки. При этом они могут нести различную функциональную нагрузку. Топливник -А, может быть вставлен в колпак имеющий бесчисленное множество решений, в том числе в форме открытого камина.

    На первых порах изготавливается на заводе один топливник. Колпаки можно делать из сборных бетонных элементов и строить разнообразные индивидуальные печи по желанию заказчика с этим топливником. В дальнейшем продолжить изготовление топливников другого типа и мощности нашей системы.

    Такая многофункциональность нашей "системы" предполагает высокую конкурентоспособность на рынке энергоустановок. Считаем это направление развития энергоустановок перспективным, отвечающим требованиям энергосбережения и сложившейся конъюнктуре рынка.

    Литература:

  • 1. Под редакцией Г.Ф. Кнорре, «Введение в теорию топочных процессов», М 1968 г.

  • 2. www.stove.ru

    12/2005 © Igor Kuznetsov "Kuznetsov's stoves"