Твердопаливний теплогенератор для зерносушарки

Процес сушіння, тобто випарування води, здійснюється в сушарці при безпосередньому контакті зерна (продукт сушіння) з нагрітим повітрям (агент сушіння).
Теплогенератор (ТГ) безпосередньо з продуктом сушіння (зерном) не контактує. Його функція – підготувати певний об’єм в одиницю часу агенту сушіння відповідної якості: забезпечити нагрів до певної температури і очищення від сторонніх домішок. Тому питання витрат палива на знятий тонно-процент вологи або швидкості процесу сушіння стосовно самого ТГ не є коректними, бо крім характеристик ТГ, залежать ще й від можливостей конкретної сушарки.

Дуже важливим фактором є наявність у сушарки системи рекуперації та рециркуляції тепла. Загальна витрата повітря через сушарку визначається основними вентиляторами. При цьому в зону сушіння повітря заходить двома шляхами: від ТГ і від циркуляційних вентиляторів – частково із нижньої частини зони сушіння, частково з атмосфери через зону охолодження. Тобто через ТГ витрата повітря зменшується і з’являється сторонній потік відносно холодного повітря, який також треба нагріти. Таким чином, потрібна температура на виході з ТГ має бути збільшена на 30…70% (розраховується для кожного випадку окремо).

Теплогенератори можна розділити за принципом передачі тепла від згоряння палива до агенту сушіння: прямого і непрямого нагріву.
В свою чергу, ТГ другого типу (непрямого нагріву) можуть бути з проміжним теплоносієм і без нього.

ТГ першого типу (прямого нагріву).
Потрібна температура агенту сушіння забезпечується змішуванням продуктів згоряння з атмосферним повітрям.
Основні складові: топка, іскрогасник. Крім того, конструкція має забезпечувати можливість скиду агенту сушіння, минаючи сушарку, в атмосферу під час прогріву ТГ.

ТГ другого типу (непрямого нагріву) без проміжного теплоносія.
Потрібна температура агенту сушіння забезпечується передачею тепла від продуктів згоряння повітрю через теплообмінник.
Основні складові: топка, теплообмінник, золоуловлювач, димосос, димова труба.

ТГ другого типу (непрямого нагріву) з проміжним теплоносієм.
Потрібна температура агенту сушіння забезпечується передачею тепла від продуктів згоряння повітрю через проміжний теплоносій і калорифер.
Проміжним теплоносієм може бути вода або водяна пара. Тобто ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм це паровий або водогрійний котел з калорифером для передачі тепла від проміжного теплоносія повітрю.
Основні складові: котел (топка + водяний або паровий теплообмінник), калорифер, золоуловлювач, димосос, димова труба.

Ефективність використання палива в ТГ визначається двома факторами: повнотою процесу згоряння палива і глибиною охолодження продуктів згоряння. Теплота, що виділяється при повному згорянні 1 кг палива називається наявною QН.
QН = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Q1 – корисна теплота, що йде на нагрів агенту сушіння. ККД=Q1/Qп ×100.
Для ТГ прямого нагріву ККД=85…90%.
Для ТГ непрямого нагріву ККД=75…80%
Q2 – втрати з відпрацьованими димовими газами.
Для ТГ прямого нагріву = 0.
Для ТГ непрямого нагріву =10…15%.
Q3 – втрати від хімічної неповноти згоряння (недопалу) =1…3%. Показник ефективності
топки. Більші цифри – для шарових топок і топки «киплячого» шару.
Q4 – втрати від механічної неповноти згоряння (випадіння частини палива в зольник, або
винесення потоком за межі топки) =5…12%. Показник ефективності
топки. Більші цифри – для шарових топок і топки «киплячого» шару.
Q5 – втрати в навколишнє середовище через поверхню =2…4%.
Q6 – втрати з фізичною теплотою золи =1…2%.

Критерії вибору.

  1. Екологічні вимоги до продукту сушіння. Вимога абсолютного виключення можливості контакту зерна з продуктами згоряння унеможливлює використання ТГ прямого нагріву. ТГ непрямого нагріву – з проміжним теплоносієм і без нього, тут рівноцінні.
  2. Паливо. Використання вологого та (або) засміченого палива (відходи з великим вмістом вологи та негорючих мінеральних домішок, сира деревина, неякісні пелети тощо) накладає певні обмеження на усі типи ТГ:
    • на ТГ прямого нагріву – по можливості появи запаху і небажаних домішок в зерні;
    • на ТГ непрямого нагріву – по необхідності частіших зупинок для очищення теплообмінних поверхонь.
  3. Пожежна безпека. Найбезпечнішим, але не абсолютно (!), є варіант ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм. Температура проміжного теплоносія має бути 30…50% вища за температуру повітря на виході з ТГ. Тож, при проходженні повітря (в якому завжди присутній пил – особливо на елеваторі) через калорифер, зберігається імовірність виникнення іскри. Особливо при сушці соняшника в сушарці з рекуперацією тепла. Іскрогасник в ТГ прямого нагріву прямо відповідає за відсутність іскор, тож, якщо, він правильно сконструйований і якісно зроблений, ТГ прямого нагріву тут другий. ТГ непрямого нагріву без проміжного теплоносія, з огляду великої площі контакту атмосферного повітря з гарячою поверхнею – третій.
  4. Обмеження по температурі на виході із ТГ.
    • В сушарках з системою рекуперації та рециркуляції тепла, потрібна температура агенту сушіння на виході із ТГ на 30…70% вища за звичайні, а в барабанних – може доходити до +400°С.
    • ТГ прямого нагріву в межах даної теми обмежень по температурі на виході із ТГ немає.
    • ТГ непрямого нагріву без проміжного теплоносія. Збільшення потрібної температури повітря на виході з теплообмінника веде до збільшення температури відпрацьованих продуктів згоряння, випереджального зростання площі теплообмінної поверхні, ускладнення конструкції, габаритів та аеродинамічного опору теплообмінника. Використання ТГ непрямого нагріву без проміжного теплоносія для сушарки із системою рекуперації – ускладнене, а для барабанної – проблематичне.
    • До складу ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм входить калорифер – в стандартному виконанні робочий тиск 12,0 атм, що відповідає температурі насиченої пари +188°С. Для сушарки з рекуперацією цього може бути замало – доведеться брати котел з більш високими характеристиками пари і калорифери по спецзамовленню. Використання ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм для сушарки із системою рекуперації – ускладнене, а для барабанної – неможливе.
  5. ККД при номінальній потужності.
    • Для ТГ прямого нагріву ККД=85…90%.
    • Для ТГ прямого нагріву ККД=75…80%.
  6. Експлуатаційні показники.
    • Найпростішим в експлуатації є ТГ прямого нагріву.
    • ТГ непрямого нагріву без проміжного теплоносія потребує періодичних зупинок для очищення теплообмінної поверхні.
    • ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм потребує періодичних зупинок для очищення теплообмінних поверхонь котла і калориферів, наявності системи водопідготовки а також вирішення проблеми перемерзання при зупинках в холодну пору року.
  7. Ціна. За зростанням:
    • ТГ прямого нагріву;
    • ТГ непрямого нагріву без проміжного теплоносія (в 1,5..2 рази враховуючи будівельну частину включно з димовою трубою);
    • ТГ непрямого нагріву з проміжним теплоносієм.

      Твердопаливний теплогенератор для зерносушарки. Топка.

      Топка – пристрій для спалювання твердого (в нашому випадку) органічного палива.
      Топки можуть бути з рідким або сухим золовидаленням. В межах даної теми нас цікавлять саме останні: температура на виході із топки на 50 … 70° нижче температури плавлення золи.
      Паливо складається з горючої речовини та баласту – золи, негорючих мінеральних домішок і вологи. Із збільшенням питомої ваги баласту, погіршується якість палива (зменшується теплота згоряння) і, з певної межі, паливо втрачає можливість підтримувати горіння. Чим ближче паливо до цієї межі, тим складніше з ним працювати.
      В якості палива можуть використовуватись: дрова, деревна тріска, торф, пелети, лушпиння, солома, стрижні кукурудзи, відходи переробки сільськогосподарської та деревопереробної промисловості.
      Тобто якість і фракційний склад палива змінюються в дуже широких межах, що унеможливлює підбір універсальної топки на всі можливі випадки.

      Типи твердопаливних топок:

      1. Шарові топки.
        • Горіння переважно в шарі. Шар палива може бути:
          • а) нерухомим – проста горизонтальна колосникова решітка;
          • б) рухатись по колосниковій решітці – нахилені або перештовхуючи колосники;
          • в) рухатись разом з колосниковою решіткою – ланцюгові колосники.
        • Зола, переважно, крупних та середніх фракцій – більшою частиною випадає в зольник і, меншою частиною, виноситься із топки потоком димових газів.
      2. Факельні топки.
        • Горіння виключно в потоці.
        • Зола, переважно, дрібних та середніх фракцій – уся виноситься із топки потоком димових газів.
      3. Вихрові топки.
        • Горіння переважно в потоці.
        • На відміну від факельної, у порожнині топки організуються один або два вихори з горизонтальною віссю обертання. Крупні частки палива випадають з потоку і догоряють на колосниковій решітці.
        • Зола, переважно, дрібних та середніх фракцій – більшою частиною виноситься із топки потоком димових газів і, меншою частиною, випадає в зольник.
      4. Циклонні топки.
        • Горіння виключно в потоці.
        • Зола дрібних фракцій – уся виноситься із топки потоком димових газів.
      5. Топки «киплячого шару»
        • Займають проміжне положення між шаровими і факельними. Псевдозрідженим або “киплячим” називається шар дрібнозернистого матеріалу, що продувається знизу вгору газом, зі швидкістю що перевищує межу стійкості щільного шару, але недостатньою для винесення частинок з шару. При цьому частинки починають рухатись відносно одна одної, нагадуючи киплячу рідину – звідси і назва.
        • Горіння переважно в шарі.
        • Зола, переважно, середніх та дрібних фракцій – більшою частиною виноситься із топки потоком продуктів згоряння і, меншою частиною, випадає в зольник.
        • В основі процесу горіння лежать хімічні реакції пального з окислювачем (киснем). Принциповою особливістю реакцій горіння є їхня оборотність: жодна з них не йде до кінця, а лише до стану хімічної рівноваги, при якому присутні всі компоненти реакції. Стан хімічної рівноваги залежить від температури, тиску та співвідношення концентрацій реагуючих речовин. Тобто 100%-ї повноти згоряння досягти неможливо – до неї можна лише наблизитись.
        • Ефективність топки, тобто повнота згоряння палива, лежить в межах 85…94%.
          Частина палива не згоряє повністю і вилітає із топки разом з потоком димових газів у вигляді коксу та газоподібних продуктів неповного згоряння – угарного газу, водню, метану і таке інше. Враховується показником Q3 – втрати від хімічної неповноти згоряння =1…3%. Більші цифри – для шарових топок і топки «киплячого» шару.
          Інша частина взагалі не приймає участі в згорянні: частково випадає разом із золою в зольник крізь щілини колосникової решітки, частково виноситься із топки потоком димових газів. Враховується показником Q4 – втрати від механічної неповноти згоряння =5…12%. Більші цифри – для шарових топок і топки «киплячого» шару.

      Основні параметри топок:
      1) теплова напруженість дзеркала горіння qR – відношення теплової потужності топки до площі дзеркала горіння;
      2) теплова напруженість топкового об’єму qV – відношення теплової потужності до об’єму топки. Простими словами qR показує скільки потужності можна «зняти» з 1 м2 дзеркала горіння, а qV – яку потужність може «видати» 1 м3 топкового простору.
      Конструктивно топка може бути розділена на камеру згоряння і камеру допалювання. В такому випадку топковий об’єм обчислюється як сума об’ємів обох камер.
      Для топок з основним горінням в потоці має значення тільки другий параметр (qV), для решти – обидва.

      №Наймену-ванняПаливоПлоща дзеркала горінняqR, МВт/м2qV, МВт/м3
      1Шарова топкаДрова, деревна тріска, кусковий торф, пелети, стрижні кукурудзи. Спалювання дрібних фракцій (лушпиння) ускладнене, а пилоподібних відходів – неможливе.Площа колосникової решітки0,8… 2,5*0,25… 0,33
      2Факельна топкаЛушпиння, дрібні та пилоподібні відходи з низьким вмістом баласту. Спалювання середніх (пелети) та крупних фракцій неможливе.––0,14… 0,23**
      3Вихрова топкаЛушпиння, фрез-торф, дрібні та пилоподібні відходи з помірним вмістом баласту. Спалювання середніх (пелети) та крупних фракцій неможливе.––0,14… 0,36
      4Циклонна топкаЛушпиння, фрез-торф, пелети, дрібні та пилоподібні відходи з помірним вмістом баласту. Спалювання крупних фракцій неможливе.––1,7… 7,0***
      5Топка «кипля-чого» шаруДрібні та середні фракції з великим вмістом баласту. Спалювання крупних та пилоподібних фракцій неможливе.Площа повітро-розподільної решітки1,1… 4,0****0,25… 0,33
      *Більші значення для топок з ланцюговими колосниками.
      ** Більші значення для палива більш дрібної фракції.
      *** Більші значення для циклонних топок з горизонтальною віссю.
      **** В залежності від калорійності палива і конфігурації топки в зоні шару палива.

      Надмірне форсуваннія топки – замала площа дзеркала горіння та (або) нестача топкового об’єму, призведе до падіння ефективності її роботи – різкому зростанню втрат від хімічного (Q3), та механічного (Q4) недопалу.

      Розширити межі використання топок по паливу можна їх комбінуванням: шарова + вихорова, «киплячого» шару + циклонна і т.п. Тут треба оцінювати вклад кожної складової в процес горіння. Якщо вони рівнозначні, дзеркало горіння розраховується для першого типу, а топковий об’єм – для другого. Якщо, скажімо, горіння відбувається переважно в потоці, а перший тип має допоміжну функцію, оцінюється тільки теплова напруженість топкового об’єму (qV).

      Наприклад, теплова потужність топки 5,0 МВт, паливо – пелети.
      Варіант 1: шарова топка, проста горизонтальна колосникова решітка. Площа колосникової решітки       5,0 МВт/1,2 МВт/м2 = 4,2м2. Мінімальний об’єм топки 5,0 МВт/0,33 МВт/м3 = 15,2м3.
      Варіант 2: шарова топка з ланцюговою колосниковою решіткою + вихорова топка. Горіння в шарі і в потоці. Мінімальна площа колосникової решітки 5,0 МВт/2,5 МВт/м2 = 2,0м2. Мінімальний об’єм топки 5,0 МВт/0,36 МВт/м3 = 13,9м3.
      Варіант 3: шарова топка + циклонна топка з вертикальною віссю. Горіння переважно в потоці. Об’єм топки 5,0 МВт/1,7 МВт/м3 = 2,9м3.

      Критерії вибору.

      1. Паливо.
        • Вибір топки залежить, в першу чергу, від палива, що планується використовуватись.
        • Наприклад, для несортованих дров і соломи в тюках підходять тільки шарові топки з простою горизонтальною колосниковою решіткою, а для дрібних відходів з великим вмістом баласту – тільки топки «киплячого» шару.
      2. Відповідність параметрам.
        • Дозволяє оцінити відповідність заявленим характеристикам.
        • Наприклад, пропонується топка 7,5 МВт, паливо – пелети. Об’єм топки 12 м3. Горизонтальна колосникова решітка площею 3 м2. За ознаками маємо справу з шаровою топкою з нерухомим шаром палива.
        • Нормативні параметри: теплова напруженість дзеркала горіння qR =1,2 МВт/м2, теплова напруженість топкового об’єму qV =0,33 МВт/м3.
        • Згідно нормативних параметрів, потрібна площа колосникової решітки 7,5 МВт/1,2 МВт⁄м2 =6,25 кв.м і потрібний топковий об’єм 7,5 МВт/0,33 МВт⁄м3 =22,7 м3. Фактична площа колосникової решітки в 2,1 рази, а фактичний топковий об’єм в 1,9 разів менше розрахованих.
        • За таких умов сталість шару палива порушиться, будуть прориви повітря через шар з оголенням колосників і хаотичними викидами палива в порожнину топки. Зола втратить можливість випадіння через щілини колосникової решітки в зольник і вся буде винесена потоком в порожнину топки. Горіння переважно відбуватиметься в потоці, тобто топка фактично стає факельною, якій топкового об’єму треба ще більше. В рази зростуть втрати від хімічної та механічної неповноти згоряння – паливо не встигатиме згоряти і буде, разом із золою виноситись за межі топки. Далі воно буде або частково догоряти в іскрогаснику, суттєво погіршуючи його роботу, або засмічувати теплообмінник.
      3. Конструкційні особливості.
        • 3.1 Конфігурація топки з точки зору вогнетривкої футеровки.
          • Краще за все футерування тримається в циліндричній стінці, гірше в пласкій стінці і найгірші випадки – склепіння і підвісна футеровка. В стінці залишаються стояти навіть наполовину зруйновані ділянки, натомість частково зруйновані елементи із підвісної футеровки просто випадуть, а із склепіння потягнуть за собою ще й сусідні елементи, що призведе до випадіння цілих ділянок, або, навіть, до обвалення всього склепіння. Гірше всього те, що це завжди відбувається раптово і невчасно.
          • Крім того, велике значення має організація руху потоку в топці таким чином, щоб виключити перегрів окремих ділянок футеровки – локалізація високотемпературної зони по центру топки, відсутність різких поворотів.
          • Вдалий приклад – циклонна топка з вертикальною віссю перекрита зверху охолоджуваними екранами із жаростійкої сталі. Циліндричний корпус, під і бокові стінки футеровані. Через активне обертання потоку високотемпературна зона локалізується по осі топки, а під стінками буде, відносно, прохолодно.
        • 3.2 В топці, майже завжди, присутні елементи незахищені футеровкою – колосникові решітки, виходи системи паливоподачі, повітряні патрубки, екрани. Усі вони, як мінімум, мають бути виготовлені із матеріалів, що витримують високі температури – чавун, високолегована жаростійка сталь, і, бажано, бути охолоджуваними. А до рухомих колосникових решіток додається ще й вимога надійності приводу.
      4. Експлуатаційні характеристики.
        • Тут важливі:
          • ступінь механізації системи паливоподачі;
          • наявність системи автоматичного підтримання заданої температури теплоносія;
          • можливість доступу до порожнини топки для діагностики стану та ремонту;
          • легкість заміни або ремонту вузлів і деталей, що вийшли з ладу.
      5. Ціна.
        • Фактори що впливають на ціну:
          • відповідність топки паливу, що планується використовуватись (наприклад, якщо планується робота на пелетах, немає великого сенсу брати топку з ланцюговими колосниками);
          • габарити топки – визначають її металоємність та кількість вогнетривких матеріалів;
          • механізація топки (рухомі колосники, шуруюча планка, тощо);
          • якість вогнетривких матеріалів (замість відносно дешевого шамоту можна використати дорогі мулітокорунд або вогнетривкий бетон);
          • кількість жаростійких матеріалів;
          • склад систем паливоподачі, золовидалення і подання повітря на горіння;
          • обсяг функцій системи керування.

      Твердопаливний теплогенератор для зерносушарки. Іскрогасник. Золоуловлювач.

      Ефективність топки, тобто повнота згоряння палива, не може бути абсолютною.
      Частина палива не згоряє повністю і вилітає із топки разом з потоком димових газів у вигляді коксу та газоподібних продуктів неповного згоряння – угарного газу, водню, метану і таке інше. Інша частина взагалі не приймає участі в згорянні: частково випадає разом із золою в зольник крізь щілини колосникової решітки, частково виноситься з топки потоком димових газів. Таким чином, в потоці димових газів на виході із будь якої топки, крім золи, завжди присутні продути неповного згоряння і дрібні частки палива. Сумарні втрати від хімічної та механічної неповноти згоряння – Q3+Q4 = 6…15%.

      Дрібні частки палива і тверді продукти хімічного недопалу (частки коксу) винесені з топки потоком димових газів, здебільше, продовжують горіти – саме їх ми бачимо у вигляді іскор. Тобто під іскрою завжди присутня матеріальна основа – достатньо велика, щоб підтримувати горіння, частка палива або коксу. Якщо цю матеріальну основу видалити з потоку димових газів, щезнуть і іскри. Функцію іскрогасника виконує золоуловлювач.

      Інший підхід – сепарація відносно крупних часток і затримка їх в порожнині іскрогасника. Варіант рішення – вихрова камера: циліндричний корпус з входом газів по дотичній і осьовим виходом. Щоб мати прийнятну ефективність, швидкість потоку на вході до вихрової камери має бути 25…30 м/с. Дрібні фракції проходять без перешкод, крупні, включно з носіями іскор, – відкидаються відцентровою силою в пристінну зону де, на певний час, затримуються, догоряють, подрібнюються тертям об стінку і потім також виносяться потоком. Без додаткового золоуловлювача вся зола йде в сушарку.
      Конструктивно вихрова камера є зворотно-потоковим циклоном високої продуктивності без нижньої конічної частини. Найпоширенішим циклоном цього типу є ЦН-11. Його аеродинамічний опір при швидкості на вході 25 м/с і температурі потоку +400°С (гранична по використанню котлової сталі 09Г2С) складає 1000 Па. Зважаючи на відсутність конічної частини, аеродинамічний опір вихрової камери буде ще більшим.

      Для очищення димових газів від золи найчастіше використовуються інерційні та відцентрові золоуловлювачі.
      В інерційних золоуловлювачах зола відокремлюється від димових газів під дією сил інерції при різкій зміні траєкторії руху потоку. Приклади виконання: жалюзійна решітка, рух потоку «змійкою» з відбором золи на поворотах, тощо.
      У відцентрових золоуловлювачах зола відокремлюється від димових газів під дією відцентрової сили при інтенсивному русі потоку по спіральній траєкторії. Приклади виконання: прямоточні циклони, зворотно-потокові циклони, золоуловлювачі на зустрічних закручених потоках, батарейні циклони.

      1. При виборі виконання треба мати на увазі наступне:
        • Не існує пристроїв, що забезпечать 100% видалення золи. Кращі показники – 90…97% мають високоефективні зворотно-потокові циклони та золоуловлювачі на зустрічних закручених потоках. За ними зворотно-потокові циклони високої продуктивності і батарейні циклони на зворотно-потокових елементах – 85…90%. Далі прямоточні циклони і батарейні циклони на прямоточних елементах – 80…85%. Ефективність інерційних золоуловлювачів 60…70%.
        • Наприклад, шарова топка, паливо – пелети із зольністю 3%. Вихід золи після спалювання 1т пелет – 30 кг. В зольниках топки і іскрогасника має залишитись:
          • золоуловлювач на зустрічних закручених потоках або високоефективний зворотно-потоковий циклон – 27,0…29,1 кг (54…58 л) золи;
          • високопродуктивний зворотно-потоковий циклон – 25,5…27,0 кг (51…54 л) золи;
          • прямоточний циклон – 24,0…25,5 кг (48…51 л) золи;
          • інерційний золоуловлювач – 18,0…21,0 кг (36…42 л) золи.
      2. Найлегше уловлюються крупні фракції золи, найгірше – дрібні. Інерційні золоуловлювачі мають прийнятну ефективність лише на крупних фракціях, на середніх вона різко знижується, а дрібні проходять майже без перешкод. Можна сказати, що ефективність золоуловлювача опосередковано показує його спроможність затримувати дрібні фракції.
      3. Фракційний склад золи в потоці димових газів залежить від типу топки. Із шарових топок зола виходить переважно крупних та середніх фракцій, із факельних, вихрових та «киплячого» шару – переважно дрібних та середніх, із циклонних – переважно дрібних. Чим більше дрібних фракцій, тим вища має бути ефективність золоуловлювача. Тому використання інерційних золоуловлювачів може бути виправдане тільки за шаровими топками, а встановлення їх за топками інших типів і, особливо, за циклонними, є рішенням сумнівним.
      4. Аеродинамічний опір за зростанням:
        • інерційні золоуловлювачі;
        • прямоточні та батарейні циклони на прямоточних елементах;
        • золоуловлювачі на зустрічних закручених потоках;
        • зворотно-потокові циклони і батарейні циклони на зворотно-потокових елементах. Високоефективні зворотно-потокові циклони, за аеродинамічним опором, відповідають зворотно-потоковим циклонам високої продуктивності, але мають набагато більші габарити.
      5. В цілому аеродинамічний опір золоуловлювачів зростає відповідно збільшенню їх ефективності. За виключенням золоуловлювачів на зустрічних закручених потоках, які, при аеродинамічному опорі трохи більшому за прямоточні циклони, мають ефективність на рівні високоефективних зворотно-потокових циклонів.
      6. Складність виготовлення за зростанням:
        • інерційні золоуловлювачі;
        • прямоточні циклони;
        • зворотно-потокові циклони високої продуктивності;
        • високоефективні зворотно-потокові циклони (за рахунок великої металоємності);
        • батарейні циклони;
        • золоуловлювачі на зустрічних закручених потоках (особливо в груповому виконанні).
      7. Послідовне підключення інерційних золоуловлювачів (кілька послідовних поворотів, послідовне встановлення жалюзійних решіток, тощо) не дасть суттєвого збільшення ефективності при видаленні золи середніх та дрібних фракцій. Зате аеродинамічний опір збільшиться кратно кількості підключених елементів. Заміна каскаду інерційних золоуловлювачів на один пристрій більшої ефективності забезпечить кращій результат при менших втратах тиску.

      Твердопаливний теплогенератор для зерносушарки. Теплообмінник. Калорифер.

      Теплообмінник це пристрій в якому відбувається передача тепла від гарячого теплоносія холодному. В межах даної теми, з усіх існуючих типів теплообмінників, нас цікавлять рекуперативні, в яких передача тепла відбувається через непроникну стінку.

      Калорифером називають рекуперативний теплообмінник в якому холодним теплоносієм є повітря, а гарячим – вода або водяна пара. Водяна пара, в процесі теплообміну, конденсується. При конденсації пари тепла виділяється набагато більше, ніж при охолодженні води, тому для води потрібен калорифер з більшою теплообмінною поверхнею.

      Для підбору калорифера потрібні наступні дані:

      • Теплоносій: вода чи водяна пара.
      • Витрата повітря через калорифер.
      • Температура повітря на виході із калорифера.
      • Температура навколишнього середовища.
      • Граничні втрати тиску на калорифері.

      Рекуперативний теплообмінник для передачі тепла від продуктів згоряння повітрю далі будемо називати просто «теплообмінник».
      Теплова потужність теплообмінника залежить від коефіцієнту теплопередачі, площі теплообмінної поверхні і середньої різниці температур теплоносіїв.

      Коефіцієнт теплопередачі залежить від конструкції і стану теплообмінної поверхні, теплопровідності матеріалу з якого вона виготовлена, швидкості теплоносіїв в порожнині теплообмінника і фізичних параметрів теплоносіїв. Власне, визначення коефіцієнту теплопередачі є основним завданням при розрахунку теплообмінника.

      Середня різниця температур теплоносіїв визначається схемою виконання теплообмінника і температурами теплоносіїв на вході і на виході.
      Температура продуктів згоряння на вході в теплообмінник зазвичай становить +1000…+1100°С.
      Зниження температури продуктів згоряння на виході із теплообмінника зменшує втрати тепла з відпрацьованими димовими газами, збільшує ККД теплообмінника і економію палива. Може бути досягнуте за рахунок збільшення коефіцієнту теплопередачі та (або) збільшення теплообмінної поверхні. В першому випадку зросте аеродинамічний опір (який треба буде якось компенсувати), в другому – габарити і металоємність, але, в будь-якому разі, збільшиться вартість теплообмінника. З точки зору економіки, чим нижче вартість палива відносно вартості металу, тим вище оптимальна температура відпрацьованих продуктів згоряння.
      Крім того, надмірне охолодження димових газів може призвести до випадіння конденсату (в складі димових газів завжди є водяна пара), а вода в контакті з сполуками вуглецю і азоту (які також завжди присутні в димових газах), дасть кислотний «коктейль» що руйнуватиме стінки газоходів та димової труби. Поява ж конденсату перед димососом, взагалі, неприпустима.
      З огляду на вищенаведене, температура продуктів згоряння на виході із теплообмінника приймається +200°С.
      Температура повітря на вході в теплообмінник, частіше за все, дорівнює температурі навколишнього середовища.
      Тепература повітря на виході із теплообмінника визначається технічним завданням. Для сушарок без системи рекуперації лежить в межах +40…+125°С.

      За означених умов, площа теплообмінної поверхні 65…85 м2/МВт.
      Тобто, для передачі теплової потужності, скажімо, 5,0 МВт (сушарка без системи рекуперації!) потрібна площа теплообмінної поверхні 325…425 м2.

      Найефективніше теплообмінник працює на номінальній потужності. Спроба його форсування веде до різкого зростання аеродинамічного опору, збільшення температури відпрацьованих продуктів згоряння і зниження ККД. Встановлення теплообмінника «з запасом», крім очевидного подорожчання, веде до переохолодження продуктів згоряння з небезпекою випадіння конденсату і швидкого виходу з ладу елементів ТГ.

      Наявність у сушарки системи рекупераціїї тепла призводить до деякого зменшення теплової потужності ТГ, значного зменшення витрати і значного збільшення температури повітря на вході в сушарку. Теплообмінник для таких умов повинен мати відносно меншу площу протічної частини зі сторони повітря і відносно більшу площу теплообмінної поверхні. Використання теплообмінника не розрахованого на наявність у сушарки системи рекуперації тепла призведе (якщо вистачить потужності топки) до підвищеної витрати палива, значного збільшення температури відпрацьованих продуктів згоряння, зниження ресурсу роботи теплообмінника, золоуловлювача і димососа.