باختصار حول احتراق الانحلال الحراري
عملية الانحلال الحراري هي التحلل البطيء لوقود الكربون ، والذي يحدث تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة مع نقص الأكسجين. يتم الحصول على الغاز القابل للاشتعال أو الوقود السائل عند الخروج ، اعتمادًا على المواد الخام وظروف التفاعل الكيميائي.
تنتج غلايات التسخين بالتحلل الحراري الغاز وتحرقه بالضبط ، ومن هنا جاء الاسم الثاني - توليد الغاز أو تحويله إلى غاز. المواد الخام الأولية - الحطب الجاف والفحم وقوالب الوقود.
رسم تخطيطي لمحطة توليد الغاز التي تنتج الوقود لمحرك الاحتراق الداخلي
مرجع. يتم استخدام مجموعة متنوعة من الوقود الصلب المحتوي على مركبات هيدروكربونية للاحتراق بالتحلل الحراري. ومن الأمثلة على ذلك إنتاج الوقود السائل من إطارات السيارات القديمة أو حرق النفايات في الأفران الصناعية التي تعمل بالغاز.
كيف يحدث الانحلال الحراري للخشب:
- يتم تحميل حجم معين من الخشب المقطّع أو نشارة الخشب في خزان مغلق (مفاعل).
- يتم تسخين الوعاء المعدني من الخارج حتى 500 ... 900 درجة مئوية ، ويتم توفير الهواء من خلال الفتحات (فتحات النفخ) بشكل محدود.
- دخان الخشب ويتحلل إلى مكوناته - الهيدروجين والميثان وأول أكسيد الكربون وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون. في نهاية التفاعل ، يبقى بعض الرماد في القاع.
- يتم تبريد خليط الغاز الناتج وتنظيفه ثم ضخه في اسطوانات لاستخدامها مرة أخرى.
قبل التحميل في مولد الغاز ، يتم تجفيف الخشب. خلاف ذلك ، سيتم إنفاق طاقة التسخين على تبخر الماء ، وسوف يتباطأ تفاعل الانحلال الحراري بشكل كبير ، وسوف نحصل على مجموعة من بخار الماء عند الخروج.
لاحظ أن أي عملية حرق للوقود الصلب تكون مصحوبة بإطلاق غاز الخشب ، حتى في حالة نشوب حريق (انظر الصورة). تم وصف الانحلال الحراري بمزيد من التفصيل في منشورنا الآخر.
غلايات تعمل بالغاز تعمل بالوقود الصلب طويلة الاحتراق
يعتمد تشغيل هذه الغلايات على تغويز الوقود. ينقسم فرن هذا المرجل إلى نصفين أفقيًا. النصف العلوي ، وهو في نفس الوقت غرفة تحميل للوقود ، لا يحترق الخشب ، بل يحترق. عند التعرض لتأثيرات درجات الحرارة المرتفعة ، ينبعث الحطب من مواد مختلفة قابلة للاحتراق ، والتي تصبح الوقود الرئيسي للغلاية ، حيث تحترق في الغرفة الثانية الموجودة أدناه.
يزيد مبدأ تشغيل الغلايات الموصوف بشكل كبير من كفاءة هذه العينات ، في هذه الحالة يمكننا التحدث عن 85 أو حتى 90 ٪. يزداد وقت احتراق الوقود أيضًا بشكل كبير ، حيث يصل إلى 12 ساعة. الحقيقة هي أنه في الغلايات قيد الدراسة ، تحدث عملية الاحتراق المباشر للوقود فقط في الغرفة السفلية.
في الجزء العلوي ، غرفة التحميل ، يشعل الحطب فقط مواد قابلة للاشتعال. بعد ذلك ، يتم خلط المواد القابلة للاحتراق مع الهواء ، ومن خلال فوهة خاصة ، يتم إرسالها إلى الغرفة السفلية الثانية ، حيث تصبح الوقود الرئيسي لمثل هذا المرجل. في عملية حرق خليط من الهواء والغازات المنبعثة من الحطب ، من الممكن تحقيق درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية ، وبالتالي ، فإن الغرفة السفلية ، التي تحدث فيها عملية الاحتراق ، مغلفة بطبقة نهائية خاصة مقاومة للحرارة.
يحترق الوقود الموجود في الغلايات قيد الدراسة تقريبًا تمامًا ، مما يسمح لنا أيضًا بالتحدث عن كفاءة المرجل. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لخصائصه التقنية ، لا يشكل المرجل السخام والرماد أثناء التشغيل. لكي تؤدي غلاية الانحلال الحراري وظائفها بالكامل ، من الضروري ضخ الهواء بالكامل في الجهاز.
الغلايات المعنية معدات معقدة ومكلفة. في معظم الحالات ، يشمل تصميم هذه الغلايات:
- عوادم الدخان
- أجهزة إلكترونية للتحكم في عملية عمل الغلاية والتحكم الفعال فيها.
الشرط المهم للتشغيل الصحيح لمرجل الانحلال الحراري هو مستوى الرطوبة في الوقود. يجب ألا يتجاوز المحتوى الرطوبي للخشب الذي سيتم وضعه في مثل هذا المرجل 25٪. تظهر الممارسة أن الحطب المخزن في كومة الخشب يمكن أن يتباهى بمثل هذه النسبة المئوية من الرطوبة بعد 24 شهرًا فقط من بدء التخزين. من الصعب إرضاء الغلاية أيضًا بشأن حجم الوقود: يجب ألا يقل سمك الحطب الذي يتم تحضيره لوضعه في مثل هذا المرجل عن 100 ملم. الحد الأدنى لطاقة المرجل التي يمكن اعتبارها قابلة للتحكم هي 50٪ ، في الحالات التي تنخفض فيها طاقة الغلاية عن القيمة المشار إليها ، يصبح تشغيل الجهاز غير مستقر. يشير هذا إلى أن الغلاية مهيأة جيدًا للعمل في الفترات الباردة من العام ، ومع ذلك ، فهي غير مناسبة تمامًا للتشغيل الفعال في غير موسمها.
تتميز غلايات الانحلال الحراري من الشركات المصنعة مثل VERNER و ATMOS بمراجعات ممتازة من المستخدمين الذين درسوا واختبروا هذه التقنية في عملية الاستخدام العملي.
قواعد التشغيل
للحصول على نقل جيد للحرارة من سخان مولد الغاز بأقل استهلاك للوقود ، يوصي المصنعون بالالتزام بالقواعد التالية:
- استخدم فقط الخشب الجاف ، محتوى الرطوبة المسموح به 12 ... 20٪ ؛
- عند تركيب وتوصيل الغلاية بالأنابيب ، من الضروري استخدام صمام خلط ثلاثي أو جهاز Laddomat-21 معقد للحفاظ على درجة حرارة العودة عند 65 درجة مئوية ؛
- درجة حرارة التشغيل لعامل التسخين عند الإمداد - 80 ... 90 درجة مئوية ؛
- يجب أن يعمل مولد الحرارة بقوة قريبة من الحد الأقصى ؛ من المستحيل تشغيل الوحدة لفترة طويلة في وضع الإنتاجية المنخفضة (أقل من 50 ٪) ؛
- يُنصح بشدة أن تغرق بسجلات كبيرة ، ولكن ليس جذوعًا مستديرة ؛
- مع غلايات الانحلال الحراري ، يوصى بشدة باستخدام خزان عازل ، والذي سوف يتراكم الطاقة الحرارية الزائدة ؛
- الحد الأدنى المطلوب لحجم مجمع الحرارة 25 لترًا لكل كيلو وات من طاقة السخان.
توضيح. إذا ذهب المبرد البارد بدرجة حرارة أقل من 65 درجة إلى خزان الغلاية ، فعندئذ في عملية تغويز الوقود في الغرفة الأولية سوف يتشكل المكثف والقطران. اقرأ المزيد عن الأنابيب الصحيحة في دليل منفصل حول توصيل غلايات TT.
يجب أن يتم تنظيم إمداد عامل التسخين للغلاية بواسطة صمام ثلاثي. بعد الخزان العازل ، يتم تركيب وحدة خلط أخرى لخفض درجة حرارة الماء
يرجع استخدام الخزان العازل إلى وضع التشغيل الفعال للغلاية - الاحتراق المكثف ، ودرجة حرارة المخرج 80 ... 90 درجة. في ظل هذه الظروف ، يتم تحقيق كفاءة عالية بنسبة 86-87 ٪. من المستحيل "خنق" مولد الحرارة عبر الهواء ، ستنخفض كفاءة الاحتراق إلى 40-50٪ ، كما هو الحال في موقد منزلي الصنع.
مبدأ تشغيل مرجل وقود صلب طويل الاحتراق.
عادة ، تعمل غلايات الوقود الصلب هذه على مبدأ "الاحتراق العلوي". كيف يعمل المرجل طويل الاحتراق؟ قبل أن يدخل الأكسجين مباشرة إلى الفرن ، حيث يحدث الاحتراق ، يتم تسخينه. يتم تسخينه لتقليل كمية نفايات الاحتراق في نهاية المطاف: السخام والرماد. يتم توفير الأكسجين ليس من أسفل إلى أعلى ، ولكن من أعلى إلى أسفل. وبالتالي ، لا تحترق إلا الطبقة العليا من الوقود الصلب المخزن في صندوق الاحتراق. نظرًا لحقيقة أن الهواء يدخل من الأعلى ، فإنه لا يخترق إلى أسفل وتكون عملية الاحتراق مستحيلة هناك. فقط الطبقة العليا من الوقود تحترق. عندما تحترق الطبقة العليا ، يتم تشغيل التغذية إلى الطبقة السفلية. لذلك ، تدريجياً ، مع تقدم الاحتراق ، يتم توفير الهواء بشكل أقل وأقل. بفضل هذا النهج ، تحترق الطبقة العليا من الوقود دائمًا ، وتظل الطبقة الموجودة أدناه سليمة حتى يحين دورها.هذا يسمح باستهلاك اقتصادي للغاية للوقود والتحكم في عملية الاحتراق. مع هذه التكنولوجيا يحترق الوقود الصلب لفترة طويلة جدًا.
هذه الغلايات ليست اقتصادية فحسب ، بل صديقة للبيئة أيضًا. بالطبع ، بشرط استخدام مواد بناء مقاومة للحريق ، والتي لن تضمن فقط أقصى كفاءة للغلاية ، وعزل الحرارة ، ولكن أيضًا الحماية من الحرائق المحتملة.
يمكنك أن تفهم بوضوح كيفية عمل غلاية الانحلال الحراري من هذا الفيديو:
الفوائد الحقيقية لسخانات الانحلال الحراري
دعنا نذكر مزايا الغلايات الغازية المعلنة من قبل البائعين ، وبعد ذلك سوف نتخلص من القصص الصريحة:
- مصادر الحرارة بالتحلل الحراري هي مولدات غاز كاملة تنبعث منها غازات توليفية قابلة للاحتراق ؛
- الوحدات اقتصادية للغاية وصديقة للبيئة نظرًا لكفاءتها العالية ؛
- تحرق الغلايات الفحم والحطب بالكامل ، بدون بقايا عمليًا ؛
- وقت الاحتراق - أكثر من 10 ساعات (الرقم الأكثر تواضعًا هو 8 ساعات).
ملحوظة. دائمًا ما يقارن المعلنون والشركات المصنعة غير الواعية جدًا وحدات توليد الغاز بغلايات الاحتراق المباشر التقليدية ، "نسيان" السخانات الحبيبية ذات الكفاءة المتساوية. لكن حتى هذه المقارنة ليست رابحة للغاية.
البيان الأول جريء للغاية. لنتذكر: الانحلال الحراري الشديد يبدأ من التسخين القوي ونقص الأكسجين ، ولكن ماذا يحدث في الغلاية؟ تنفخ المروحة الهواء في صندوق الاحتراق بشكل زائد ، فلا يوجد دخان. بالطبع ، يتم إطلاق الغاز التخليقي ، لكن الاحتراق المباشر للوقود موجود أيضًا.
يوجد على اليسار شعلة اللهب في حجرة الاحتراق اللاحق أثناء تشغيل الغلاية ، وعلى اليمين يوجد مبادل حراري لأنبوب النار (منظر علوي)
دعنا نلقي نظرة على الفوائد المتبقية:
- البيان حول الاقتصاد والود البيئي ليس حكاية خرافية. نظرًا للكفاءة اللائقة ، فإن المرجل يستوعب طاقة الوقود بشكل أفضل وينبعث منه مركبات أقل سمية - أكسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون - في الغلاف الجوي. في الشرط 1: تمت مراعاة التوصيات الخاصة بوضع التشغيل ومحتوى الرطوبة في الحطب بالكامل.
- أسباب الاحتراق الكامل هي الخشب الجاف وحقن الهواء القسري. إذا وضعت قوالب نشارة الخشب أو أكاسيا جافة في غلاية تقليدية مزودة بشاحن توربيني ، فإن بقايا الرماد ستكون صفرًا أيضًا. يتم تفجير الكثير من الرماد الخفيف ببساطة بواسطة مروحة في المدخنة. هذا يعني أن هذه الحقيقة ليست ميزة.
- تعتمد مدة الاحتراق على عاملين: كفاءة وسعة حجرة الوقود. من حيث الكفاءة ، تفقد غلايات الوقود الصلب إلى غلايات الانحلال الحراري بنسبة 10٪ ، وهذه زيادة طفيفة في مدة التشغيل. العامل الرئيسي هو حجم غرفة الاحتراق ، إذا وصل إلى 80 لترًا أو أكثر ، فسوف يحترق الحطب خلال 6-8 ساعات.
مرجع. تصف الشركة المصنعة التشيكية Atmos مزايا مولداتها الحرارية (حرفيًا): خزان وقود كبير - وقت احتراق طويل. ومن هنا الاستنتاج: البيان حول مدة العمل صحيح ، والسبب فقط مختلف - سعة الفرن ، وليس حقيقة توليد غاز الخشب.
أيضًا ، يتم إخبار الكثير من الخرافات عن الوضع الاقتصادي للاحتراق ، والذي هو ببساطة غائب في وحدات الانحلال الحراري. هو مكتوب في تعليمات التشغيل "Atmos DC15E" - انخفاض شدة اللهب يؤدي إلى انخفاض في الكفاءة وزيادة في استهلاك الوقود.
أحدث مولد حراري "أتموس" من نوع الانحلال الحراري في معرض "أكواثيرم -2019"
عدة مخططات لجهاز المرجل الانحلال الحراري
قبل الشروع في تصنيع غلاية لتوليد الغاز بيديك ، تحتاج إلى التعرف على الخيارات الممكنة لجهازها. يمكن أن يكون لهذه الوحدات حل تصميم مختلف. ولكن ، من الناحية العملية ، فإن مبدأ عملها هو نفسه: تحتوي جميعها على غرفتي احتراق للوقود. الأول منهم ، كقاعدة عامة ، يعمل على تحميل الوقود واحتراق الانحلال الحراري ، والثاني لحرق الغاز القابل للاحتراق المنطلق أثناء الانحلال الحراري.اعتمادًا على تصميم الغلاية ، يمكن أن تكون ذات أشكال وأحجام مختلفة وتتخذ أوضاعًا مختلفة بالنسبة لبعضها البعض.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تختلف النماذج المختلفة من غلايات الانحلال الحراري في طريقة تزويد الهواء الأولي والثانوي: يمكن أن يكون طبيعيًا أو قسريًا بمساعدة مروحة. أدناه ، يتم النظر في المخططات الأكثر شيوعًا لجهاز هذه الغلايات ، والتي يمكن استخدامها عند بنائها بأيديكم.
غلايات الانحلال الحراري مع تزويد الهواء الطبيعي
الخيار 1.
توجد غرفة تحميل الوقود واحتراق الانحلال الحراري أدناه ، ويوجد فوقها غاز الانحلال الحراري الاحتراق (الشكل 1). يتم إمداد الهواء الأولي والثانوي بمثل هذا المخطط من الأسفل ، من خلال باب المنفاخ ، المتصل بسلسلة مع منظم حساس مدمج في "سترة الماء" للغلاية. يتم توفير الهواء الأساسي من خلال حجرة النفخ والشواية بكمية تضمن الاحتراق البطيء للوقود الصلب مع إطلاق غاز قابل للاحتراق ، والذي يتم تغذيته في الغرفة العلوية بمساعدة السحب الطبيعي. يتم تسخين الهواء الثانوي مسبقًا في الجزء السفلي ويتم توفيره للغرفة العلوية عن طريق أنابيب ذات فتحات معايرة ، مما يضمن عملية احتراق الغاز.
شكل 1 رسم تخطيطي لغلاية الانحلال الحراري مع مصدر هواء طبيعي وموقع علوي للحارق اللاحق
الخيار 2.
يوفر هذا المخطط (الشكل 2) موقع حجرة تحميل الوقود واحتراق الانحلال الحراري في الأعلى ، وغرفة احتراق الغاز في الأسفل. عندما يتم إشعال مثل هذا المرجل ، يفتح صمام الخانق في الجزء العلوي منه ويبدأ الوقود في الاحتراق كما هو الحال في غلاية الوقود الصلب التقليدية ، وتنبعث غازات المداخن مباشرة في المدخنة. بعد اشتعال الوقود ، يغلق المخمد ويبدأ المرجل في العمل في وضع توليد الغاز: يدخل غاز الانحلال الحراري إلى الحجرة السفلية ويحترق هناك ، ويطلق طاقة حرارية ويسخن المبرد في المبادل الحراري ("سترة الماء").
الشكل 2 رسم تخطيطي لمرجل الانحلال الحراري بغرفة تحميل علوية واحتراق انحلال حراري
الخيار 3.
يختلف مخطط غلاية الانحلال الحراري هذا عن المخطط السابق في أن باب التحميل لا يقع على الجانب ، ولكن في الأعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استكمال المبادل الحراري بأنابيب تسمح بزيادة مساحة التلامس مع الغازات الساخنة وزيادة كفاءة نقل الحرارة. الموقع العلوي لباب التحميل يجعل عملية تحميل الوقود أكثر ملاءمة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا رغبت في ذلك ، يمكن تمديد هذه الغرفة لأعلى ، وبالتالي زيادة حجم الوقود المحمّل في وقت واحد ، وبالتالي مدة تشغيل المرجل.
تين. 3 رسم تخطيطي لغلاية الانحلال الحراري مع باب تحميل في الأعلى
الخيار 4.
يختلف هذا المخطط (الشكل 4) عن الآخرين في موقع المبادل الحراري (في الجزء العلوي) وفي تصميم غرف الاحتراق نفسها. التحميل - مصنوع على شكل قبو بقاعدة مائلة ، مما يضمن التدفق التلقائي للوقود ، أثناء احتراقه ، إلى مكان الاحتراق الأساسي. يتم تصنيع الحارق اللاحق هنا على شكل أنبوب مصنوع من مادة مقاومة للحرارة ويقع داخل قادوس التغذية ، فوق غرفة الاحتراق الأولية. لزيادة درجة الحرارة فيه وخلق ظروف أفضل لحرق الغاز القابل للاحتراق ، يوفر هذا التصميم تدفئة جدرانه من الخارج بجزء من غازات المداخن الساخنة.
تين. 4 رسم تخطيطي لمرجل الانحلال الحراري الموجود في الجزء العلوي من المبادل الحراري
مراجل الانحلال الحراري بالهواء القسري
الخيار 1.
تقع غرفة التحميل والاحتراق الأولي للوقود في هذا المخطط في الأسفل (الشكل 5). قاعدتها مصنوعة من مادة مقاومة للحرارة (على سبيل المثال: طوب النار) مع فتحات لتزويد الهواء الأساسي من غرفة الانفجار ، والتي تقع بالقرب من الجدار الخلفي للغلاية.يتم توفير الهواء الثانوي لاحتراق غاز الخشب عن طريق مروحة مثبتة على الجدار الأمامي للغلاية ، فوق باب التحميل.
تين. 5 غلاية الانحلال الحراري مع غرفة الاحتراق العلوية والتزويد القسري للهواء الثانوي
الخيار 2.
يختلف هذا المخطط (الشكل 6) في أن إمداد الهواء ، الأساسي والثانوي ، يتم باستخدام مروحة موجودة على الجدار الأمامي للغلاية أو على المدخنة (عادم الدخان). يتيح مثل هذا المخطط تنظيمًا أكثر كفاءة لتشغيل الوحدة ، لكنه يعتمد على توفر الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، في المخطط المقدم ، يتكون التداخل بين الغرف من مادة مقاومة للحرارة ، حيث توجد قنوات لتزويد الهواء الثانوي وفوهة لتزويد غرفة الاحتراق السفلية بغاز الانحلال الحراري.
تين. 6 غلاية مولد الغاز مع غرفة احتراق منخفضة للغاز وإمداد قسري للهواء الأولي والثانوي
عيوب كبيرة في الغلايات
إذا قمت بزيارة أي متجر على الإنترنت لوحدات التدفئة وسألت عن تكلفة مولدات الانحلال الحراري ، فسترى على الفور عيبها الرئيسي. ليس أغلى غلاية روسية "Suvorov M" K-20 (20 كيلو واط) ستكلف 1320 متر مكعب. أي ، و ATMOS DC 20 GS ، المتماثل في القوة ، هو 2950 متر مكعب. هـ- للمقارنة: سعر السخان التقليدي Buderus Logano S131-22 H هو 1010 دولارات. ه.
دعونا نحدد عيوب أخرى لتغويز مصادر الحرارة:
- غرفتان ، مبطنان من الطوب أو السيراميك بالإضافة إلى سترة مائية في الجزء السفلي من الجسم - تزيد حلول التصميم المذكورة أعلاه بشكل كبير من وزن الوحدات وأبعادها ؛
- متطلبات عالية لجودة الوقود ؛
- نادرًا ما يتم استخدام المبرد بدرجة حرارة 80 درجة مئوية عند تسخين المنازل الخاصة ، مما يعني أنه لا يمكنك الاستغناء عن تراكم الحرارة الباهظ + عناصر الأنابيب ؛
- لا تدوم الأجزاء الخزفية للبطانة إلى الأبد - فقد تتشقق الفوهة من ارتفاع درجة الحرارة وسيتعين استبدالها.
يجب أن أقول أن غلايات الانحلال الحراري تجذب الحرفيين في المنزل. لكن صنع مثل هذه الوحدة بيديك أمر صعب للغاية ، فأنت بحاجة إلى الخبرة والاستثمار في شراء المواد. لن يكون من الممكن عمل سخان مجانًا. أسهل بكثير لحام المرجل التقليدي أو المناجم.
ملحوظة. إذا حكمنا من خلال مراجعات أصحاب الغلايات في المنتديات المواضيعية ، لا يزال من الممكن استخدام الحطب الخام. الخوارزمية كما يلي: يتم صهر الوحدة وتسخينها باستخدام جذوع الأشجار الجافة ، ثم يتم طرح الخشب الرطب. لكن يجب ألا تتجاوز حصة هذا الوقود 30 ٪ ، وإلا فإن السخام والسخام سوف يذهبان. دعنا نسمع رأي الخبير في الفيديو:
استنتاجات وتوصيات للاختيار
من المنطقي اختيار غلايات الانحلال الحراري من جميع الغلايات الموجودة في هذه الحالة:
- أنت على استعداد لدفع ثمن الكفاءة والحفاظ على البيئة ؛
- تسمح لك الميزانية بشراء سخان ومجمع حرارة بالحجم المطلوب ؛
- هناك مساحة كافية للمعدات في غرفة المرجل ؛
- هناك فرصة للحصول على حطب عالي الجودة أو شراء قوالب أو تجفيف الأخشاب المقطوعة حديثًا.
يتم تحديد نموذج مولد الحرارة من حيث الطاقة والوظائف. كيفية اختيار مصدر الحرارة المناسب لمنزلك بالحطب ، اقرأ تعليماتنا.
في البداية ، تم تصميم الغلايات المنزلية الانحلال الحراري لتركيب خزان تخزين واستخدام وقود جيد. هذه ممارسة أوروبية غربية ، حيث لا يمكن تشغيل وحدات الوقود الصلب بدون خزان عازل.
دخلنا ليس مرتفعًا جدًا ، ولهذا السبب يوفر أصحاب المنازل كل شيء - المعدات والوقود وطريقة الاحتراق. ومن هنا الاستنتاج: في الوقت الحالي ، لا تتوافق مولدات الغاز مع احتياجات وتكاليف معظم مالكي المنازل ، لأنهم لن يكونوا قادرين على التشغيل بشكل صحيح.
