При рассмотрении вопроса о сжигании биотоплива надо применять комплексный подход.
Первое. Следует помнить , что горение любого топлива это элементарная химическая реакция окисления с выделением большого количества теплоты. Поэтому скорость и качество горения зависит от количества кислорода, поступающего в зону горения и площади окисления. Специфика сжигания твердого топлива заключается в том, что на поверхности топливных частичек в процессе горения появляется слой сгоревшего вещества, проще говоря зола, который ухудшает подвод кислорода в зону горения. Для поддержания нормального горения, этот слой золы необходимо удалить. Это осуществляется либо механическим путем с помощью шурующих планок или переворачивая его подвижными колосниками. Либо воздухом, за счет высокой скорости дутья, в вихревых топках или в «кипящем» слое.
Второе. Горение твердого топлива проходит в несколько этапов. Процесс сушки – начинается сразу после попадания топлива в топку , поскольку температура топлива начинает увеличиваться. Процесс выделения летучих – начинается при температуре топлива 100-105 0С (прежде всего углеводородов ), в результате структура топлива становится пористой. Воспламенение топлива – в зависимости от вида происходит в диапазоне температур 220-300 0С . Горение углерода – заканчивается при температурах 800-900 0С. Происходящие в топке процессы могут быть разделены на эндотермические, при которых происходит поглощение тепла (сушка и пиролиз ) и экзотермические – с выделением тепла (горение). Прогрев топлива в зоне сушки и верхней части пиролиза(начальная часть)происходит, в основном, за счет излучения пламени и горячих поверхностей топки.
Основное тепловыделение при сжигании биотоплива, ввиду высокого выхода летучих, происходит не в слое топлива, а в топочном объеме . Горение летучих , выделившихся в результате пиролиза, начинается в топочном объеме при температуре 500-600 0С.
Третье. Следует учитывать тот факт, что для полного сгорания топлива необходимо определенное время. При высоких скоростях движения продуктов сгорания в котле недогоревшее топливо уносится из топки в зону теплообмена, где температура газов понижается. Это ведет к появлению химического недожега и образованию большого СО. Также при интенсивном дутье происходит отрыв мелких несгоревших частиц топлива, обладающих большой парусностью, от основного и их унос в хвостовые поверхности котла и газоходы. Понижение скоростей движения продуктов сгорания можно достичь за счет увеличения объема топки. Однако это требует наличия больших строительных площадей, либо, при вертикальной компоновке, большой высоты здания, что ведет к удорожанию строительства. Поэтому широкое применение на данном этапе для определенных видов топлива нашло сжигание в вихревых топках. За счет вихревого движения достигается увеличение времени пребывания топлива в зоне горения, при одной и той скорости движения продуктов сгорания в котле. Это позволяет более полно сжигать топливо.
Четвертое. При сжигании биотоплива многие столкнулись с проблемой налипания золы на поверхности теплообмена. Особенно это актуально при сжигании отходов подсолнечника. Это связано с низкой температурой плавления золы.
Пятое. Те, кто использует в качестве биотоплива шелуху подсолнечника, часто сталкиваются с проблемой короткого срока эксплуатации огнеупоров. Большинство огнеупоров изготавливаются на основе оксидов алюминия AL2O3. Зола подсолнечника содержит большой процент калия. В огнеупорах происходят реакции замещения и они теряют свои свойства. Поэтому важное значение имеет правильный подбор огнеупоров.
При проектировании топочного устройства мы постарались учесть все вышеизложенные факторы.
Подача топлива в топку осуществляется непрерывно. Регулирование мощности осуществляется за счет изменения числа оборотов подающего шнека. Подача топлива непосредственно в топку осуществляется пневмотранспортом при помощи специально спроектированного узла. Это позволяет распределять свежее топливо равномерно на определённой площади и уйти от скапливания топлива «в куче». Топливо и воздух подаётся тангенциально оси топки. Сжигание топлива осуществляется на наклонно-переталкивающей колосниковой решетке. Воздух на горение, подающийся снизу решетки, называется первичным или нижним дутьем. Дополнительный воздух ,необходимый для горения летучих ,называется вторичным или верхним дутьём. Причем при сжигании биотоплив доля вторичного воздуха превышает долю первичного воздуха . В нашей разработке вторичный воздух также является транспортным воздухом. Тангенциальная подача вторичного воздуха позволяет организовать сжигание летучих в вихревом потоке, что обеспечивает их сгорание в пределах топки. Для получения необходимых скоростей вторичного воздуха при сравнительно небольших расходах применяются дутьевые вентиляторы высокого давления. Для получения псевдокипящего слоя топлива на решетке воздушные каналы на колосниках спроектированы так, что бы получить большую скорость вылета воздушной струи при небольших расходах. Для подачи первичного воздуха также применяются дутьевые вентиляторы высокого давления. Топка имеет переменное сечение. Футеровка топки выполнена перликлазохромитовыми кирпичами, которые показали длительные сроки эксплуатации и имеют большое число теплосмен. Также предусмотрено разделение подвижных колосников на 3 зоны, каждая из которых имеет свой временной график включения.
В литературе приводятся данные по научным исследованиям пиролиза шелухи подсолнечника. Результаты исследований выхода продуктов процесса от температуры термического разложения лузги подсолнечника показали, что максимальный выход жидкого продукта до 43% происходит при температуре 550 °С, а твердого продукта до 35% – при температуре 450°С. Дальнейший рост температуры процесса пиролиза приводит к увеличению выхода газообразного продукта. Поэтому сжигание производится в футерованной топке без отбора тепла с целью максимального получения газообразной фракции. Температурный режим топки ограничен по верхнему пределу температурой плавления золы .
Для уменьшения налипания золы на поверхности теплообмена необходимо, что бы температура продуктов сгорания была ниже точки плавления золы. Для этой цели, а также для более полного сгорания топлива, в месте выходы продуктов сгорания из топки организована подача третичного воздуха навстречу потоку. Для повышения экономической эффективности использования топлива, воздух подаваемый на горение, подогревается в рекуператоре уходящими газами.

Так Вы и не ответили на вопрос, какая же у Вас вузовская специальность?

Рекомендую эту статью при хронической бессоннице! Трижды смог дочитать до фразы , после чего вырубался напрочь.