<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=ISO-8859-1"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    <div class="moz-cite-prefix">Crispin,<br>
      <br>
      For anyone wanting to burn the char in the device, your
      explanation  is fine and is much appreciated.<br>
      <br>
      The biggest difference in our positions is that I and some others
      do NOT want to burn the char.   Reasons can include wanting it for
      biochar, or to burn it in a different device later, or to protect
      the fuel container for the high heat of char-gasification, or for
      some reason of simplified design such as using less expensive
      materials of controls, and probably a few more reasons.<br>
      <br>
      For centuries, one objective of scientifically designed combustion
      devices was to obtain the maximum of energy possible, and that
      meant to leave the minimum of carbon behind in with the ashes.  
      But as you pointed out, things have been changing.  <br>
      <br>
      I got started in 2001 with what has become known as TLUDs by Tom
      Reed.   Clean combustion was the feature.   The TLUD stoves
      happened to make charcoal.   It was a "by-product" that became a
      "co-product" that for some is the "main-product".    <br>
      <br>
      Paul<br>
      <br>
      <pre class="moz-signature" cols="72">Doc  /  Dr TLUD  /  Prof. Paul S. Anderson, PhD  
Email:  <a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:psanders@ilstu.edu">psanders@ilstu.edu</a>   
Skype: paultlud      Phone: +1-309-452-7072
Website:  <a class="moz-txt-link-abbreviated" href="http://www.drtlud.com">www.drtlud.com</a></pre>
      On 12/12/2014 1:20 PM, Crispin Pemberton-Pigott wrote:<br>
    </div>
    <blockquote
      cite="mid:COL401-EAS438660B6EE66FA888C6EF0BB1600@phx.gbl"
      type="cite">
      <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;
        charset=ISO-8859-1">
      <meta name="Generator" content="Microsoft Word 15 (filtered
        medium)">
      <style><!--
/* Font Definitions */
@font-face
        {font-family:"Cambria Math";
        panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Calibri;
        panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Consolas;
        panose-1:2 11 6 9 2 2 4 3 2 4;}
/* Style Definitions */
p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal
        {margin:0mm;
        margin-bottom:.0001pt;
        font-size:12.0pt;
        font-family:"Times New Roman",serif;
        color:black;}
a:link, span.MsoHyperlink
        {mso-style-priority:99;
        color:blue;
        text-decoration:underline;}
a:visited, span.MsoHyperlinkFollowed
        {mso-style-priority:99;
        color:purple;
        text-decoration:underline;}
pre
        {mso-style-priority:99;
        mso-style-link:"HTML Preformatted Char";
        margin:0mm;
        margin-bottom:.0001pt;
        font-size:10.0pt;
        font-family:"Courier New";
        color:black;}
span.HTMLPreformattedChar
        {mso-style-name:"HTML Preformatted Char";
        mso-style-priority:99;
        mso-style-link:"HTML Preformatted";
        font-family:Consolas;
        color:black;}
span.EmailStyle19
        {mso-style-type:personal-reply;
        font-family:"Calibri",sans-serif;
        color:#1F497D;}
.MsoChpDefault
        {mso-style-type:export-only;
        font-size:10.0pt;}
@page WordSection1
        {size:612.0pt 792.0pt;
        margin:72.0pt 72.0pt 72.0pt 72.0pt;}
div.WordSection1
        {page:WordSection1;}
--></style><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapedefaults v:ext="edit" spidmax="1026" />
</xml><![endif]--><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapelayout v:ext="edit">
<o:idmap v:ext="edit" data="1" />
</o:shapelayout></xml><![endif]-->
      <div class="WordSection1">
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D;mso-fareast-language:EN-US">Dear
            Paul and All the Rest<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D;mso-fareast-language:EN-US"><o:p> </o:p></span></p>
        <div>
          <p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D">From Paul: </span>2. 
            When the MPF (migratory pyrolytic front) approaches the
            bottom, the radiant heat that goes downward has no "next
            layer" of biomass to dry, torrify and pyrolyze.   Instead,
            it radiates to the grate and back to the already hot fuel,
            making it hotter and pyrolyzing faster.   <o:p></o:p></p>
        </div>
        <p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">That
            is true but it is not really helping us understand what to
            do about the ‘final days’ of the wood gas phase and the
            beginning of the charcoal gasification phase.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">First
            things first. Does the designer intend the user intend to
            burn the charcoal, or make charcoal? These are quite
            different goals. Originally the use of wood gas was to
            overcome the problem of not knowing how to burn wood
            properly. Burning the gases only made a heck of a less
            smoke. In consequence there as charcoal produced. In the
            meantime some people want to make charcoal. Times have
            changed on several fronts so we should be clear what the
            intention is. <o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">If
            you are going to burn the char, then you should not try to
            make a lot of it. To optimise char production, you are not
            going to easily turn around and make it burn well. The
            conditions are different. My point is there is no need to
            overcome problems that shouldn’t be there in the first
            place, if in the first place you have avoid those problems.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Second,
            having decided that you are going to burn the char, you can
            ask if the original reason for making it as because you are
            avoiding PM creation by making and burning wood gas first?
            If so, then perhaps that line of thinking needs review. If
            you have very low emissions does it really matter how you
            got to that point?<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">So,
            first take a lesson from John Davies’ packed bed coal chip
            gasifier, the complete plans for which are on this website.
            He formed a secondary injecting cone that directs secondary
            air at the top of the fuel bed. The angle was quite high.
            One of the effects is to burn the char at the top of the
            fuel bed – slowly – which maintains a very high temperature
            at the top of the fuel stack. It is not necessary to burn a
            lot, it is necessary to keep a high temperature.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">The
            effect is that when the pyrolysis is complete and the switch
            is made to char burning, the flame is not maintained only by
            the gas combustion. This is the key point to solving the
            transition problem. <o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">There
            are ‘among us’ two ideas about gasifier building: make gas
            and burn it separately with no thermal connection between
            the fire and the gas generator, and gas burning within close
            proximity to the fuel bed so there is a strong heat exchange
            between them. The latter case is called ‘close-coupled’. It
            is much easier to get the desired result (transition) using
            a close-coupled design.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">The
            problem of the flame going out (making smoke – smoke being
            condensed combustible volatiles, water droplets and very
            small bits of carbonaceous fuel) is that the gas composition
            changes at the same time as the heat available drops, while
            the primary/secondary air split needs to change by a factor
            of about 6. Trying to burn the gas continuously without
            thermal support is just asking for problems. <o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">There
            are several solutions that support the flame. High
            temperature secondary air will limit the problem by keeping
            the flame hot. Sending it downwards into the top of the fuel
            will keep some of the char burning throughout the pyrolysis
            phase. It also heats the flame from below. Having a high
            mass combustion chamber with enough heat stored to support
            the flame during transition adds free heat at the critical
            moment, but <i>only</i> if it is conductive enough to feed
            that heat back to the wall surface at a rate that stops the
            wall temperature from dropping. This was discussed in a
            separate post related to whether or not it was ‘better’ to
            have an insulative or heat conductive combustion chamber
            lining. Dean has always felt that it should be insulative so
            there is an early, fast rise in the combustion temperature.
            I have found that the advantage of that is brief and
            limited. If the combustion chamber has a mass of, say, 1 kg,
            and it is conductive enough to feed heat back into the fire
            by convection and radiation, it will support the combustion
            of the blast of CO that accompanies the transition. If the
            CO burns, the heat is maintained, and the flame remains lit.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">While
            this is still a good idea (a ceramic lining that can support
            CO combustion) it is not as good as close-coupling the
            combustion.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Because
            the intention is to burn the char, there is no need to try
            to preserve it in the first place. Thus some ‘standard’
            approaches to building the burner can change. The secondary
            are does not need to be fed in above the initial fuel level.
            The secondary air has to ‘be there’ by it does not have to
            be wafted over the surface in the initial stage. The fuel
            can remain at the same level and the secondary air holes can
            be below the fuel. This is only going to work if the fuel
            doesn’t fall into the holes. See the posts about hole sizing
            for secondary air. If the fuel will fall through the holes ,
            make sure there is an easy way to get it out later, and
            place the air exactly at the top of the fuel. If the fuel
            will not fall through, place the secondary air holes below
            the top of the fuel. As it burns the fuel will shrink and
            sink, uncovering the holes. They will blow secondary air
            across the char burning some of it and maintaining a very
            hot top layer. That was John’s intention. In this way it
            does not have to be blown downwards (very simple to make).
            If you have fuel-in-hole problems then you have to use
            John’s cone solution.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">You
            may need two or more rows of secondary air holes – I use
            three. Some can be below the initial fuel level – say 1/3 of
            them. That ensures the combustion of some of the char which
            will later maintain the flame during transition.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">As
            Dean has pointed out, there is a moment when the cook might
            realise that the combustor has changed (end of fuel
            approaching) and they can open the primary air. I find this
            works and in fact if it Is anticipated by perhaps 2 minutes
            there is a smooth transition, but there are two problems
            with this approach (even though people get used to it). The
            first is the cook may be busy and not notice. The second is
            that there is no need to do it. Using the ‘burning paper’
            solution is very simple and easy and automatic. The paper
            covers the extra holes needed and as the fire approaches, it
            burns away allowing air to flow. This can be done before the
            MPF reaches the bottom by having the additional primary air
            holes on the side, above the grate, pushing air into the
            fuel. An advantage of this is that the air does not drive
            the combustion ‘at the grate’ it drives it into the fuel
            which is them combusted. Thus avoiding melting the grate and
            accomplishing the goal of burning with additional primary
            air.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Time
            for a digression – is the plan to burn cleanly, or to make
            charcoal and then burn it? You have to decide. Always try to
            avoid having to solve problems that should not be there in
            the first place. If the superficial velocity was higher to
            begin with, there would be more combustion of the carbon in
            the fuel during gasification. Close-coupled and having
            higher CO and a generally higher pyrolysed fuel bed
            temperature is an advantage, not a disadvantage. Don’t be
            fanatical.  MPF combustion is not magical; you do not get
            clean burning just because of that. You can in fact get very
            dirty combustion with an MPF gasifier, as with anything and
            any fuel. If clean burning is the goal, make the initial
            conditions much close to the final conditions and you will
            not have such a big transition to manage.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Now,
            back to design if air supply: The primary/secondary air
            split for wood burning is 1:3.  For charcoal it is about
            3:1. That is a change of 9:1 but in practice you can’t do
            that. I mean, you can’t increase the primary 9x and leave
            the secondary the same. Won’t work well in the same physical
            space because the power and temps will be really wrong. You
            have to cut the secondary and open the primary and it should
            happen automatically. How do you do that? With
            self-balancing air supplies. I can’t explain that here – it
            needs drawings and math. But basically you limit the total
            air and supply it through a channel that <i>would </i> feed
            it to the primary in the right proportion for char burning
            (final configuration) but which can’t flow because some
            primary air holes are blocked. Therefore it becomes
            secondary air until the change is made. When the primary
            holes are unblocked, it taps the secondary air flow and
            changes the proportions automatically. Follow?<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">There
            are several ways to achieve that so use your imagination.
            The goal is for it to be as automatic as possible.  I hope
            to see at least one product using this approach coming to
            market in the next few weeks.  <o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">A
            warning: if the fuel is itself a significant element of the
            control of the air flow, there are going to be problems –
            unless the fuel is homogenised and completely predictable
            like pellets or briquettes. “Wood burners” will have to have
            control of the air by design, not by fuel packing, because
            wood is a lot less predictable.  <o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Final
            recap: If the desire is to burn the char, set up the initial
            design to make it less sharp a transition by running a
            higher carbon burn rate throughout the cooking session. Make
            the change in primary/secondary split automatic, even if it
            has to be manually initiated.<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Regards
            to all<o:p></o:p></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span
style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri",sans-serif;color:#1F497D">Crispin<o:p></o:p></span></p>
      </div>
      <br>
      <fieldset class="mimeAttachmentHeader"></fieldset>
      <br>
      <pre wrap="">_______________________________________________
Stoves mailing list

to Send a Message to the list, use the email address
<a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:stoves@lists.bioenergylists.org">stoves@lists.bioenergylists.org</a>

to UNSUBSCRIBE or Change your List Settings use the web page
<a class="moz-txt-link-freetext" href="http://lists.bioenergylists.org/mailman/listinfo/stoves_lists.bioenergylists.org">http://lists.bioenergylists.org/mailman/listinfo/stoves_lists.bioenergylists.org</a>

for more Biomass Cooking Stoves,  News and Information see our web site:
<a class="moz-txt-link-freetext" href="http://stoves.bioenergylists.org/">http://stoves.bioenergylists.org/</a>

</pre>
    </blockquote>
    <br>
  </body>
</html>