Горение дров как химический процесс

Как известно горение дров в котлах и печах – это сложный химический процесс. И особенности этого процесса сильно влияют на коэффициент полезного действия любого отопительного агрегата. Горение химический процессПри горении дров происходит следующее. Древесина нагреваясь выделяет горючие газы, происходит так называемая возгонка топлива. Выделяются горючие газы – водород, угарный газ (CO), углекислый газ (CO2) и водяной пар. Основное тепло выделяется в процессе сгорания в топке горючих газов. В среднем приходится 80-85% энергии от сгорания газов и 15-20% приходится на энергию, выделяемую при сгорании оставшегося древесного угля. Причем угарный газ дает в 2-2,5 раза меньше тепла чем углекислый газ. Поэтому в современных печах длительного горения делают дополнительную камеру дожига, где дополнительно подают окислитель (воздух) и где происходит химическая реакция с выделением тепла превращения угарного газа в углекислый. Водяной пар препятствует активному горению в печи. Поэтому если дрова сырые (влажность более 20%), то КПД печи может упасть до 30-40%. Перед закладкой дров необходимо выдержать дрова в сухом помещении не менее суток. Кроме того, водяной пар является и причиной забивания печной трубы и образования агрессивных отложений на стенках. Что приводит к быстрому износу дымохода и выходу из строя самой печи. В горизонтальных секциях дымохода образуется конденсат, который смешиваясь с окислами углерода образует угольную кислоту. Поэтому на горизонтальных участках металлического дымохода ставят обычно сливные краны или оборудуют «окнами» для очистки от сажи и нагара. Основной процесс горения происходит в топочной камере. И в обычной буржуйке он идет над дровами, где и достигаются максимальные температуры пламени. Поэтому для эффективного сгорания дров необходимо обеспечить дополнительно пространство в камере сгорания. Над дровами должно быть пространство не менее 20-30 сантиметров. Иначе пламя будет вялым и топливо будет не полностью сгорать. Признаком такого неприятного явления может служить большое количество золы и углей на колосниковой решетке. Топливная камера в печи не должна быть и слишком высокой. Иначе нарушатся процессы теплообмена в печи.

Влияние температуры на горение дров в печиТемпература горения дровБывает и так: топливо хорошо горит при высокой температуре, но печь отдает мало тепла. Здесь важно знать две величины – это температуру в топочной камере и температуру в дымоходной трубе. Чем выше будет эта разница, тем выше будет эффективность сгорания дров в печи. И если без специального прибора (пирометра) температуру в топочной камере не измерить, то оценить температуру в дымоходной трубе вполне возможно без применения приборов. Обычно в дымоходной трубе есть заслонка. Вот используя отверстие под заслонку и определяем степень нагрева дымоходных газов. Вырезаем лучину и на 30-40 минут помещаем в отверстие под заслонку. Затем вынимаем лучину и очищаем от нагара и сажи. Если цвет древесины не изменился – температура менее 150 градусов, если лучина приобрела цвет корки белого цвета, то температура около 200 градусов, при 250 градусах цвет корки черного хлеба, при 300 градусах древесина чернеет, а при 400 превращается в уголь. И если в первом случае надо что-то делать либо с самим топливом, либо с подачей воздуха, что вполне осуществимо, то в последнем уже необходимо что-то менять в устройстве самой печи.

Горение древесины и устройство дровяной печиГорение и теплоотбойникиЗдесь без мастера печника не обойтись. Необходимо добавлять в топливную камеру дополнительные элементы – теплоотбойники. Обычно таких элемента устанавливают два. Один на одной боковой стенке печи, другой на противоположной, той что расположена ближе к выходу дымоходной печи. Если же и эти элементы не помогают повысить разницу температур и увеличить КПД печи, то теплоотбойники выполняют полыми пропускают через них теплоноситель (воду). На интенсивность горения дров большое влияние оказывает и материал из которого изготовлена камера сгорания (футер). Если футер изготовлен из огнеупорного кирпича, то осаждающаяся на нем сажа и органические остатки образуют на стенках при взаимодействии с водой слой из твердотельных смол. Этот слой может достигать 1-1.5 сантиметров. Теплообмен между камерой сгорания и футером резко уменьшается и КПД печи падает. Этот изолирующий слой намертво сварен с материалом футера и при попытке удаления смол откалывается вместе кусочками кирпича. Печь достаточно быстро выходит из строя. Поэтому умельцы научились делать камеру сгорания из чугуна, а точнее из чугунной оболочки от двигателя трактора.

Таким образом процесс горения дров в печи влияет не только на требования к самому топливу, но и на устройство самой печи или котла.