Sơ lược về quá trình đốt cháy nhiệt phân
Quá trình nhiệt phân là quá trình phân hủy chậm nhiên liệu carbon, xảy ra dưới tác động của nhiệt độ cao và thiếu oxy. Khí đốt hoặc nhiên liệu lỏng thu được ở lối ra, tùy thuộc vào nguyên liệu và các điều kiện của phản ứng hóa học.
Lò hơi đốt nóng nhiệt phân tạo ra và đốt cháy chính xác khí, do đó có tên thứ hai - tạo khí hoặc khí hóa. Nguyên liệu ban đầu - củi khô, than đá, than bánh.
Sơ đồ nhà máy sản xuất khí đốt động cơ đốt trong
Tài liệu tham khảo. Nhiều loại nhiên liệu rắn có chứa các hợp chất hydrocacbon được sử dụng để đốt nhiệt phân. Một ví dụ là sản xuất nhiên liệu lỏng từ lốp ô tô cũ hoặc đốt chất thải trong các lò đốt khí công nghiệp.
Quá trình nhiệt phân gỗ xảy ra như thế nào:
- Một khối lượng nhất định củi hoặc mùn cưa đã được băm nhỏ được nạp vào thùng kín (lò phản ứng).
- Bình kim loại được làm nóng từ bên ngoài lên đến 500 ... 900 ° C, không khí được cung cấp hạn chế qua các ống tuye (lỗ thổi).
- Gỗ cháy âm ỉ và phân hủy thành các thành phần của nó - hydro, mêtan, carbon monoxide, hơi nước, carbon dioxide. Khi kết thúc phản ứng, một ít tro vẫn còn ở dưới đáy.
- Hỗn hợp khí tạo thành được làm lạnh, làm sạch, sau đó được bơm vào các xi lanh để sử dụng tiếp.
Trước khi nạp vào máy sinh khí, gỗ được sấy khô. Nếu không, năng lượng đun nóng sẽ được sử dụng cho sự bay hơi của nước, phản ứng nhiệt phân sẽ chậm lại rất nhiều và chúng ta sẽ có một loạt hơi nước ở lối ra.
Lưu ý rằng bất kỳ quá trình đốt cháy nhiên liệu rắn nào cũng kèm theo việc giải phóng khí gỗ, ngay cả trong đám cháy (xem ảnh). Quá trình nhiệt phân được mô tả chi tiết hơn trong ấn phẩm khác của chúng tôi.
Lò hơi đốt khí đốt nhiệt phân nhiên liệu rắn đốt lâu
Hoạt động của các lò hơi như vậy dựa trên quá trình khí hóa nhiên liệu. Lò của một lò hơi như vậy được chia thành 2 nửa theo chiều ngang. Nửa trên, cũng là khoang nạp nhiên liệu, củi không cháy mà cháy âm ỉ. Trải qua tác động của nhiệt độ cao, củi thải ra nhiều chất dễ cháy khác nhau, chất này trở thành nhiên liệu chính cho lò hơi, cháy ở khoang thứ hai nằm bên dưới.
Nguyên tắc hoạt động của nồi hơi được mô tả làm tăng đáng kể hiệu suất của các mẫu như vậy, trong trường hợp này chúng ta có thể nói về 85 hoặc thậm chí 90%. Thời gian đốt cháy nhiên liệu cũng tăng lên đáng kể, có thể lên tới 12 giờ. Thực tế là trong các nồi hơi đang được xem xét, quá trình đốt cháy nhiên liệu trực tiếp chỉ xảy ra ở buồng dưới.
Ở phía trên, buồng bốc, củi chỉ cháy âm ỉ, tỏa ra chất dễ cháy. Sau đó, các chất dễ cháy được trộn với không khí và thông qua một vòi phun đặc biệt, được đưa đến buồng thứ hai, bên dưới, nơi chúng trở thành nhiên liệu chính cho một lò hơi như vậy. Trong quá trình đốt hỗn hợp không khí và khí thoát ra từ củi có thể đạt được nhiệt độ đủ cao, do đó, khoang dưới, nơi diễn ra quá trình cháy, được bao bọc bằng một lớp hoàn thiện chịu nhiệt đặc biệt.
Nhiên liệu trong các lò hơi đang được xem xét cháy gần như hoàn toàn, điều này cũng cho phép chúng ta nói về hiệu suất của lò hơi. Ngoài ra, do tính năng kỹ thuật nên lò hơi không hình thành muội và tro trong quá trình vận hành. Để lò hơi nhiệt phân thực hiện được đầy đủ các chức năng của nó, cần phải bơm đầy đủ không khí vào thiết bị.
Các nồi hơi đang được đề cập là thiết bị phức tạp và đắt tiền. Trong hầu hết các trường hợp, thiết kế của những nồi hơi như vậy bao gồm:
- Máy hút khói;
- Các thiết bị điện tử để kiểm soát quá trình làm việc của lò hơi và kiểm soát hiệu quả nó.
Điều kiện quan trọng để vận hành chính xác lò hơi nhiệt phân là độ ẩm của nhiên liệu. Độ ẩm của gỗ được đưa vào lò hơi không được vượt quá 25%. Thực tiễn cho thấy củi được bảo quản trong đống củi có thể có tỷ lệ độ ẩm như vậy chỉ sau 24 tháng kể từ khi bắt đầu bảo quản. Lò hơi cũng kén chọn kích thước của nhiên liệu: độ dày của củi được chuẩn bị để đặt trong lò hơi như vậy không được nhỏ hơn 100 mm. Công suất lò hơi tối thiểu có thể được coi là có thể kiểm soát được là 50%, trong trường hợp công suất lò hơi giảm xuống dưới giá trị chỉ định, hoạt động của thiết bị trở nên không ổn định. Điều này cho thấy rằng lò hơi thích nghi tốt để vận hành vào các thời điểm lạnh trong năm, tuy nhiên, nó hoàn toàn không phù hợp để vận hành hiệu quả vào trái vụ.
Nồi hơi nhiệt phân từ các nhà sản xuất như VERNER và ATMOS tự hào được người dùng đánh giá cao, những người đã nghiên cứu và thử nghiệm kỹ thuật này trong quá trình sử dụng thực tế.
Quy tắc hoạt động
Để truyền nhiệt tốt từ lò sưởi tạo khí với mức tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu, các nhà sản xuất khuyên bạn nên tuân thủ các quy tắc sau:
- chỉ sử dụng củi khô, độ ẩm cho phép 12 ... 20%;
- khi lắp đặt và đường ống lò hơi, bắt buộc phải sử dụng van trộn ba ngã hoặc thiết bị Laddomat-21 phức hợp để duy trì nhiệt độ hồi lưu ở 65 ° C;
- nhiệt độ hoạt động của tác nhân gia nhiệt tại nguồn cung cấp - 80 ... 90 ° C;
- Máy phát nhiệt phải hoạt động ở mức công suất gần tối đa, không thể vận hành máy trong thời gian dài ở chế độ năng suất thấp (dưới 50%);
- rất nên chết đuối với những khúc gỗ lớn, nhưng không phải khúc gỗ tròn;
- cùng với lò hơi nhiệt phân, nên sử dụng bình đệm, sẽ tích tụ nhiệt năng dư thừa;
- yêu cầu về thể tích tối thiểu của bộ tích tụ nhiệt là 25 lít cho mỗi kilowatt điện của lò sưởi.
Giải trình. Nếu chất làm mát lạnh có nhiệt độ dưới 65 độ đi vào thùng lò hơi thì trong quá trình khí hóa nhiên liệu ở buồng sơ cấp sẽ hình thành nước ngưng tụ và hắc ín. Đọc thêm về đường ống chính xác trong sách hướng dẫn riêng về kết nối nồi hơi TT.
Việc cung cấp tác nhân gia nhiệt cho lò hơi phải được điều chỉnh bằng van ba ngã. Sau bể đệm, một bộ phận trộn khác được lắp đặt để hạ nhiệt độ nước
Việc sử dụng bể đệm là do chế độ vận hành hiệu quả của lò hơi - đốt cháy chuyên sâu, nhiệt độ đầu ra 80 ... 90 độ Trong điều kiện đó, hiệu suất cao đạt được từ 86–87%. Không thể “sặc” bộ phận sinh nhiệt qua không khí, hiệu suất đốt cháy sẽ giảm xuống còn 40 - 50%, giống như ở bếp lò tự chế.
Nguyên lý hoạt động của lò hơi đốt nhiên liệu rắn lâu ngày.
Thông thường, các lò hơi đốt nhiên liệu rắn này hoạt động theo nguyên tắc “đốt trên”. Lò hơi đốt lâu hoạt động như thế nào? Trước khi oxy đi trực tiếp vào lò, nơi diễn ra quá trình đốt cháy, nó sẽ được làm nóng lên. Nó được làm nóng để cuối cùng giảm lượng chất thải đốt: bồ hóng, tro. Oxy được cung cấp không phải từ dưới lên trên mà từ trên xuống dưới. Do đó, chỉ có lớp nhiên liệu rắn trên cùng được lưu trữ trong hộp lửa bị cháy. Do không khí đi vào từ trên cao, nó không xâm nhập xuống dưới và quá trình đốt cháy không thể xảy ra ở đó. Chỉ có lớp nhiên liệu trên cùng bị cháy. Khi lớp trên cùng cháy hết, nguồn cấp dữ liệu cho lớp dưới cùng được bật. Vì vậy, dần dần, khi quá trình đốt cháy diễn ra, không khí được cung cấp ngày càng thấp hơn. Nhờ cách tiếp cận này, lớp nhiên liệu trên cùng luôn cháy, và lớp bên dưới vẫn nguyên vẹn cho đến khi đến lượt.Điều này cho phép tiêu thụ rất tiết kiệm nhiên liệu và kiểm soát quá trình đốt cháy. Với công nghệ này, nhiên liệu rắn cháy trong một thời gian rất dài.
Những nồi hơi như vậy không chỉ tiết kiệm mà còn thân thiện với môi trường. Tất nhiên, với điều kiện là sử dụng vật liệu xây dựng chống cháy, điều này sẽ không chỉ đảm bảo hiệu suất tối đa của lò hơi, cách nhiệt mà còn bảo vệ khỏi các đám cháy có thể xảy ra.
Bạn có thể hiểu rõ cách hoạt động của lò hơi nhiệt phân từ video này:
Những lợi ích thực sự của máy sưởi nhiệt phân
Hãy liệt kê những lợi thế của nồi hơi khí hóa do người bán tuyên bố, và sau đó chúng ta sẽ tìm ra những câu chuyện thẳng thắn:
- nguồn nhiệt nhiệt phân là các máy phát khí hoàn toàn phát ra khí tổng hợp dễ cháy;
- các đơn vị sử dụng rất tiết kiệm và thân thiện với môi trường do hiệu quả cao;
- nồi hơi đốt hoàn toàn than và củi, thực tế không có cặn;
- thời gian cháy - trên 10 giờ (con số khiêm tốn nhất là 8 giờ).
Ghi chú. Các nhà quảng cáo và các nhà sản xuất không quá công tâm luôn so sánh các thiết bị tạo khí với các lò hơi đốt trực tiếp thông thường mà “quên” đi các lò sưởi dạng viên hiệu quả tương đương. Nhưng ngay cả sự so sánh này cũng không phải là rất thắng.
Tuyên bố đầu tiên là quá táo bạo. Chúng ta hãy nhớ: sự nhiệt phân mãnh liệt bắt đầu từ việc đun nóng mạnh và thiếu oxy, nhưng điều gì sẽ xảy ra trong lò hơi? Quạt thổi gió vào hộp cứu hỏa dư thừa, không có hiện tượng cháy âm ỉ. Tất nhiên, khí tổng hợp được thải ra, nhưng quá trình đốt cháy nhiên liệu trực tiếp cũng có mặt.
Bên trái là đèn khò lửa trong khoang đốt sau trong quá trình vận hành lò hơi, bên phải là bộ trao đổi nhiệt dạng ống lửa (nhìn từ trên xuống)
Chúng ta hãy xem xét phần còn lại của những lợi ích:
- Tuyên bố về kinh tế và thân thiện với môi trường không phải là một câu chuyện cổ tích. Do hiệu suất cao, lò hơi đồng hóa tốt hơn năng lượng của nhiên liệu và thải ra các hợp chất ít độc hại hơn nhiều - nitơ oxit và cacbon monoxit - vào khí quyển. Ở điều kiện 1: tuân thủ đầy đủ các khuyến nghị về chế độ vận hành và độ ẩm của củi.
- Lý do cho quá trình đốt cháy hoàn toàn hơn là củi khô và phun không khí cưỡng bức. Nếu bạn cho bột mùn cưa hoặc keo khô vào lò hơi tăng áp truyền thống, thì cặn tro cũng sẽ bằng không. Rất nhiều tro nhẹ chỉ đơn giản là được thổi ra bằng quạt vào ống khói. Điều này có nghĩa rằng thực tế này không phải là một lợi thế.
- Thời gian cháy phụ thuộc vào 2 yếu tố: hiệu suất và dung tích của khoang nhiên liệu. Về hiệu suất, lò hơi đốt nhiên liệu rắn thua lò hơi nhiệt phân 10%, đây là một sự gia tăng nhỏ trong thời gian hoạt động. Yếu tố chính là thể tích của buồng đốt, nếu đạt từ 80 lít trở lên, củi sẽ cháy hết trong 6-8 giờ.
Tài liệu tham khảo. Nhà sản xuất Atmos của Séc mô tả những ưu điểm của máy phát nhiệt (theo nghĩa đen): hầm chứa nhiên liệu lớn - thời gian đốt cháy lâu. Do đó, kết luận: tuyên bố về thời gian của công việc là đúng, chỉ có lý do là khác nhau - công suất của lò, chứ không phải thực tế là tạo ra khí đốt gỗ.
Ngoài ra, rất nhiều truyện ngụ ngôn được kể về phương thức đốt cháy tiết kiệm, điều này đơn giản là không có trong các đơn vị nhiệt phân. Nó được viết trong hướng dẫn vận hành "Atmos DC15E" - cường độ ngọn lửa giảm dẫn đến giảm hiệu suất và tăng mức tiêu thụ nhiên liệu.
Máy phát nhiệt mới nhất "Atmos" thuộc loại nhiệt phân tại triển lãm "Aquatherm-2019"
Một số sơ đồ của thiết bị lò hơi nhiệt phân
Trước khi tiến hành sản xuất lò hơi tạo khí bằng tay của chính bạn, bạn cần tự làm quen với các tùy chọn khả thi cho thiết bị của nó. Những đơn vị như vậy có thể có một giải pháp thiết kế khác. Nhưng trên thực tế, nguyên lý hoạt động của chúng giống nhau: chúng đều có hai buồng đốt nhiên liệu. Theo quy luật, cái đầu tiên trong số chúng dùng để nạp nhiên liệu và đốt cháy quá trình nhiệt phân của nó, và cái thứ hai để đốt khí dễ cháy thoát ra trong quá trình nhiệt phân.Tùy thuộc vào thiết kế của lò hơi, chúng có thể có hình dạng, kích thước khác nhau và có vị trí khác nhau so với nhau.
Ngoài ra, các mẫu lò hơi nhiệt phân khác nhau có thể khác nhau về cách cung cấp không khí sơ cấp và thứ cấp: có thể là tự nhiên hoặc cưỡng bức, với sự trợ giúp của quạt. Dưới đây, các sơ đồ phổ biến nhất cho thiết bị của các nồi hơi như vậy được xem xét, có thể được sử dụng khi xây dựng chúng bằng tay của chính bạn.
Lò hơi nhiệt phân với nguồn cung cấp không khí tự nhiên
Lựa chọn 1.
Buồng nạp và đốt nhiên liệu nhiệt phân nằm bên dưới, và buồng đốt sau khí nhiệt phân nằm bên trên (Hình 1). Việc cung cấp không khí sơ cấp và thứ cấp với sơ đồ như vậy được thực hiện từ bên dưới, thông qua cửa quạt gió, được kết nối bằng một dây chuyền có bộ điều chỉnh cảm biến được tích hợp trong "áo nước" của lò hơi. Không khí sơ cấp được cung cấp qua buồng quạt gió và tấm ghi với một lượng sao cho đảm bảo nhiên liệu rắn cháy chậm với việc giải phóng khí dễ cháy, khí này được đưa vào buồng trên với sự trợ giúp của gió lùa tự nhiên. Không khí thứ cấp được làm nóng sơ bộ ở ngăn dưới và được cấp vào buồng trên bằng các ống có lỗ hiệu chỉnh, đảm bảo quá trình đốt cháy khí.
Hình 1 Sơ đồ của một lò hơi nhiệt phân với nguồn cung cấp không khí tự nhiên và vị trí phía trên của lò đốt sau
Lựa chọn 2.
Sơ đồ này (Hình 2) cung cấp vị trí của nạp nhiên liệu và buồng đốt nhiệt phân ở trên cùng và buồng đốt khí ở dưới cùng. Khi một lò hơi như vậy được đánh lửa, van tiết lưu sẽ mở ra ở phần trên của nó và nhiên liệu bắt đầu cháy như trong lò hơi đốt nhiên liệu rắn thông thường, và khói lò được thải trực tiếp vào ống khói. Sau khi nhiên liệu bốc cháy, van điều tiết đóng lại và lò hơi bắt đầu hoạt động ở chế độ tạo khí: khí nhiệt phân đi vào khoang dưới và đốt cháy ở đó, giải phóng năng lượng nhiệt và làm nóng chất làm mát trong bộ trao đổi nhiệt của nó ("áo nước").
Hình 2 Sơ đồ của một lò hơi nhiệt phân với một buồng nạp phía trên và đốt nhiệt phân
Tùy chọn 3.
Sơ đồ này của lò hơi nhiệt phân khác với sơ đồ trước ở chỗ cửa nạp không nằm ở bên cạnh mà ở trên cùng. Ngoài ra, bộ trao đổi nhiệt được bổ sung các ống cho phép tăng diện tích tiếp xúc với khí nóng và tăng hiệu quả truyền nhiệt. Vị trí phía trên của cửa nạp giúp quá trình nạp nhiên liệu thuận tiện hơn. Ngoài ra, nếu muốn, một khoang như vậy có thể được mở rộng lên trên, do đó làm tăng thể tích nhiên liệu được nạp đồng thời và do đó kéo dài thời gian hoạt động của lò hơi.
Quả sung. 3 Sơ đồ lò hơi nhiệt phân có cửa nạp ở trên
Lựa chọn 4.
Sơ đồ này (Hình 4) khác với những sơ đồ khác cả về vị trí của bộ trao đổi nhiệt (ở phần trên) và trong thiết kế của chính các buồng đốt. Chất tải - được chế tạo dưới dạng một boongke có đế nghiêng, đảm bảo nhiên liệu tự chảy khi cháy hết, đến nơi đốt sơ cấp. Bộ đốt sau ở đây được chế tạo dưới dạng một đường ống bằng vật liệu chịu lửa và nằm bên trong phễu cấp liệu, phía trên buồng đốt sơ cấp. Để tăng nhiệt độ trong đó và tạo điều kiện tốt hơn cho việc đốt cháy khí dễ cháy, thiết kế này cung cấp việc sưởi ấm các bức tường của nó từ bên ngoài bằng một phần khí lò nóng.
Quả sung. 4 Sơ đồ của một lò hơi nhiệt phân nằm ở phía trên của thiết bị trao đổi nhiệt
Nồi hơi nhiệt phân không khí cưỡng bức
Lựa chọn 1.
Buồng nạp và đốt sơ cấp nhiên liệu trong sơ đồ này nằm ở phía dưới (Hình 5). Cơ sở của nó được làm bằng vật liệu chịu lửa (ví dụ: gạch nung) với các lỗ để cung cấp không khí sơ cấp từ buồng nổ, được đặt gần bức tường phía sau của lò hơi.Việc cung cấp không khí thứ cấp cho quá trình đốt cháy khí củi được thực hiện bằng cách sử dụng một quạt được lắp trên thành trước của lò hơi, phía trên cửa nạp.
Quả sung. 5 Lò hơi nhiệt phân với buồng đốt trên và cấp khí thứ cấp cưỡng bức
Lựa chọn 2.
Sơ đồ này (Hình 6) khác ở chỗ việc cung cấp không khí, cả sơ cấp và thứ cấp, được thực hiện bằng cách sử dụng một quạt đặt trên thành trước của lò hơi hoặc trên ống khói (ống xả khói). Một sơ đồ như vậy cho phép điều chỉnh hoạt động của đơn vị hiệu quả hơn, nhưng nó phụ thuộc vào sự sẵn có của điện. Ngoài ra, trong sơ đồ đã trình bày, sự chồng chéo giữa các buồng được làm bằng vật liệu chịu lửa, trong đó có các kênh cung cấp không khí thứ cấp và một vòi phun để cung cấp khí nhiệt phân cho buồng đốt dưới.
Quả sung. 6 Lò hơi tạo khí với buồng đốt khí thấp hơn và cung cấp cưỡng bức không khí sơ cấp và thứ cấp
Nhược điểm đáng kể của nồi hơi
Nếu bạn truy cập bất kỳ cửa hàng trực tuyến nào về các thiết bị sưởi và hỏi máy phát nhiệt nhiệt phân giá bao nhiêu, bạn sẽ thấy ngay nhược điểm chính của chúng. Không phải loại lò hơi đắt nhất của Nga "Suvorov M" K-20 (20 kW) sẽ có giá 1320 cu. Đó là, và ATMOS DC 20 GS, giống hệt nhau về công suất, là 2950 cu. e. Để so sánh: giá của một máy sưởi truyền thống đắt tiền Buderus Logano S131-22 H là $ 1010. e.
Hãy chỉ ra những nhược điểm khác của nguồn nhiệt khí hóa:
- 2 khoang, lót gạch hoặc gốm cộng với áo nước ở phần dưới của thân - các giải pháp thiết kế trên làm tăng đáng kể trọng lượng và kích thước của các thiết bị;
- yêu cầu cao về chất lượng nhiên liệu;
- chất làm mát có nhiệt độ 80 ° C hiếm khi được sử dụng khi sưởi ấm nhà riêng, có nghĩa là bạn không thể làm gì nếu không có bộ tích lũy nhiệt + các bộ phận đường ống đắt tiền;
- các bộ phận bằng sứ của lớp lót không tồn tại mãi mãi - vòi phun có thể bị nứt do quá nhiệt và sẽ phải thay thế.
Tôi phải nói rằng, lò hơi nhiệt phân thu hút các thợ thủ công tại nhà. Nhưng làm ra một đơn vị như vậy bằng tay của bạn là rất khó khăn, bạn cần kinh nghiệm và đầu tư trong việc mua vật liệu. Sẽ không thể làm lò sưởi miễn phí. Dễ dàng hơn nhiều để hàn một lò hơi thông thường hoặc lò hơi mỏ.
Ghi chú. Theo đánh giá của các chủ lò trên các diễn đàn chuyên đề thì vẫn có thể sử dụng củi thô. Thuật toán như sau: thiết bị được nấu chảy và làm ấm bằng các khúc gỗ khô, sau đó gỗ ẩm được ném lên. Nhưng tỷ lệ nhiên liệu như vậy không được vượt quá 30%, nếu không sẽ tạo ra muội than và muội than. Hãy cùng nghe ý kiến của chuyên gia về video:
Kết luận và khuyến nghị lựa chọn
Nên chọn nồi hơi nhiệt phân từ tất cả các nồi hơi hiện có trong tình huống này:
- bạn sẵn sàng trả tiền cho hiệu quả và bảo tồn môi trường;
- ngân sách cho phép bạn mua một lò sưởi và bộ tích nhiệt có khối lượng cần thiết;
- có đủ không gian cho các thiết bị trong phòng lò hơi;
- có cơ hội thu hoạch củi chất lượng cao, mua than củi hoặc củi khô mới cắt.
Mô hình máy phát nhiệt được lựa chọn về công suất và chức năng. Làm thế nào để chọn đúng nguồn nhiệt đốt củi cho ngôi nhà của bạn, hãy đọc hướng dẫn của chúng tôi.
Ban đầu, các lò hơi gia đình nhiệt phân được thiết kế để lắp đặt một bể chứa và sử dụng nhiên liệu tốt. Đây là một thực tế của Tây Âu nơi các đơn vị nhiên liệu rắn không thể hoạt động nếu không có thùng đệm.
Thu nhập của chúng tôi không quá cao, đó là lý do tại sao chủ nhà tiết kiệm mọi thứ - thiết bị, nhiên liệu, phương pháp đốt. Do đó, kết luận: hiện tại, máy tạo khí không phù hợp với nhu cầu và chi phí của hầu hết các chủ nhà, vì chúng sẽ không thể được vận hành đúng cách.
