Печь медленного горения. На чем основан эффект длительного горения?
Печь медленного горения. На чем основан эффект длительного горения?
Процесс горения представляет собой окисление с выделением тепла в больших количествах. Сложность описания этого процесса состоит в том, что он подразумевает одновременное протекание нескольких химических реакций. Накопленная в компонентах топлива энергия выделяется в виде теплового (инфракрасного) и видимого излучения. Видимое свечение называется пламенем.
Для начала попробуем рассмотреть горение самого «простого» топлива — природного газа, который состоит преимущественно из метана. Газ смешивается с воздухом и образует топливную смесь. При достаточном содержании кислорода метан окисляется до углекислого газа и воды. Протекает всего одна экзотермическая реакция:
Горение дров и других видов твердого топлива протекает сложнее. В их состав входят твердые и жидкие органические вещества с большой молекулярной массой. При нагреве они разлагаются на более простые составляющие: газы и твердый аморфный углерод. Этот процесс называется газификацией (пиролизом) и протекает с поглощением тепла. Именно поэтому дрова нужно разжигать — прогревать до температуры начала пиролиза в течение определенного времени, а газ вспыхивает мгновенно.
Одно из условий горения — доступ кислорода. Чем его больше, тем интенсивнее проходит процесс. При снижении подачи кислорода в зону горения снижается скорость реакций, а тепло выделяется медленнее. В определенных условиях аморфный углерод подвергается неполному окислению и тоже превращается в горючий газ:
2C + O2= 2CO
Снижение интенсивности горения сопровождается уменьшением видимого пламени. Длительное горение подразумевает медленное тление дров. Реакции окисления, протекающие на их поверхности, поставляют энергию для эндотермических реакций пиролиза.
Выделившиеся при этом газы сжигаются за счет подачи вторичного воздуха. В большинстве печей он подается через форсунки, расположенные на стенках топки.
Печь тлеющего горения. Принцип работы печи длительного горения
Печи длительного горения — более эффективны в работе и значительно экономичнее в эксплуатации, нежели обычные металлические с классической конструкцией. Да и удобнее намного, так как обогревают от одной закладки дров дом гораздо дольше. Чтобы понять, как работают эти приборы, стоит рассмотреть их конструкцию и понять принцип их работы. Благодаря этой информации будет проще эксплуатировать печи, не растрачивая лишнего топлива.
Приборы длительного горения функционируют по принципу дожига пиролизных газов, благодаря чему топливо в камеру необходимо закладывать реже, а тепло от печи исходит более длительное время.
Пиролиз — это разложение топлива, заложенного в топливную камеру, при воздействии на него высоких температур, но при практически полном отсутствии кислорода. Для создания в топке необходимого условий для пиролиза, после розжига дров перекрывается канал, расположенной в нижней части печи, через который подается первичный воздух, способствующий обычному горению древесины. При недостаточности кислорода горение переходит в стадию тления, при этом древесина выделяет пиролизный газ. Благодаря такому термическому разложению дров от них остается весьма незначительный объем древесной золы.
Выделенный при тлении газ, в состав которого входит окись углерода и метан, поступает в камеру дожига. В этом отделе печи под воздействием вторичного воздуха, который в необходимом уже количестве подается в камеру, пиролизный газ воспламеняется, давая при сгорании очень высокую теплоотдачу. При горении газовой смеси возникает характерное ярко-белое пламя. В процессе дожига практически полностью выгорает сажа, а дымовые газы поднимаются и уходят в дымоход. Таким образом, происходит полное сгорание содержащихся в древесине горючих веществ, то есть показывается максимальная теплоотдача.
Выходит, что топливо, заложенное в печь, прогорает дважды, что значительно повышает эффективность работы прибора, позволяет использовать его более рационально.
Примерная схема работы печи длительного горения, основанной на принципе дожига пиролизных газов.
На этой иллюстрации хорошо показано, как проходит процесс горения топлива. Подача первичного и вторичного воздуха регулируется открытием специальных створок (заслонок, клапанов). Важно правильно дозировать его поступление, так как от этого зависит интенсивность горения твердого топлива, а значит – объем выделенного пиролизного газа и, соответственно, эффективность его дожига.
Если рассматривать поэтапно процесс работы печи длительного горения, то он проходит в следующем порядке:
- Весь объем топливной камеры практически до верха заполняется дровами. Сверху толстых поленьев укладываются тонкие щепки, которые необходимы для быстрого розжига печи. Дрова должны иметь небольшую влажность, иначе они будут долго разгораться и дадут низкую теплоотдачу. В связи с этим печь будет работать непродуктивно.
Закладка в такие печи производится плотно и в большом объеме, но ее хватит очень надолго
- Далее производится розжиг печи при помощи бумаги, которую подносят к тонким щепкам, уложенным сверху поленьев. Твердое топливо в печах длительного горения, в отличие от других отопительных приборов, поджигается сверху, а огонь (точнее – область активного тления), сжигая верхние слои дров, постепенно опускается вниз .
После того как верхняя часть закладки займется пламенем, и температура в топке достигнет нужного порога, подачу первичного воздуха перекрывают до минимума
- При этом поддувальная и топочная дверца должны быть открыты полностью, так как дрова должны хорошо разгореться, а температура в топке — подняться до 250÷300 градусов. Затем, топка полностью закрывается, а задвижка (дверца) на канале подачи первичного воздуха прикрывается так, чтобы в камеру горения поступало совсем небольшое количество воздуха, который необходим для поддержания тления дров. После того как дрова хорошо разгорятся, поддувало можно закрыть практически полностью.
- Одновременно с этим открывается канал подачи вторичного воздуха в камеру дожига пиролизных газов. От высокой температуры и обилия поступающего сюда кислорода происходит самовозгорание, обеспечивающее полное сжигание газов, то есть наиболее эффективное использование практически всего заложенного в твёрдом топливе энергетического потенциала.
- Если закладка произведена правильно, печь исправна и хорошо отрегулирована, то даже самая «скромная» по возможностям будет способна обогревать дом на протяжении от 6 до 12 часов — время ее работы напрямую зависит от объема топки. Так, печь длительного горения, затопленная с вечера, будет отдавать тепло в помещения дома до утра. После чего делается следующая закладка дров, которая будет поддерживать тепло весь день.
Финская печь длительного горения. Финские дровяные печи для бани
Финское печное оборудование для бань считается самым качественным и удобным.
На рынке дровяных печь хорошо зарекомендовали себя как финские фирмы, например, Tulikivi; так и отечественные аналоги, такие как Harvia и Kastor .
Финские дровяные печи работают благодаря длительному горению топлива в топочной камере. Внутри этой камеры есть инженерные жиклеры, через которые проходит воздух для дожига угарного газа.
Полученный в процессе горения углекислый газ отходит в специальную камеру, в которой он дожигается и способствует созданию еще большей тепловой энергии . Обогрев помещения происходит с помощью конвекционных каналов или теплообменника.
Дровяные отопительные устройства имеют много различий в конструкции и даже во внешнем виде.
Однако стоит отметить важные общие особенности, а именно наличие :
- топки, или топочной камеры, которая изготовлена из прочной жаровыдерживающей стали толщиной до 10 мм. Задача топки — отдавать камням тепло, которое выделяется во время горения топлива, и распространять его по самой бане. Некоторые зарубежные конструкции имеют выносную топку — ее можно установить в предбаннике.
- открытой каменки, которая вмещает в себя от 20 до 100 кг камней. Эта часть бани хорошо и равномерно прогревает помещение, создает много сухого пара.
- дымоход — система удаления дыма, которая выводит продукты горения и угарный газ. В финских банях труба проложена под каменкой, что дополнительно нагревает камни.
- камеры сгорания топлива — сразу два канала сильно уменьшают время прогревания помещения.
- панорамного стекла — чтобы наблюдать за огнем, в дверь топочной камеры устанавливается стеклянная вставка. Для нее предусмотрена опция антидым, необходимая для защиты от копоти.
- парогенератор — устройство, которое регулирует и контролирует количество пара в финской бане:
- облицовки из камня — талькохлоритовой плиты, которая закрывает корпус устройства и способствует равномерному прогреву парной;
- экраны против пожаров по бокам печи — теплоизоляция корпуса.