|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
•
|
Печи длительного горения
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дело в том, что бывают а) каталитические печи медленного горения, а есть б) буржуйки медленного горения и между ними колоссальная разница. Так вот, на нашем сайте www.tepli4ka.com каталитических печей нет , однако, там в изобилии присутствуют печи медленного горения, поэтому о них и пойдёт речь ниже по тексту (подробно далее в Приложении 1). Вот несколько мифов или заблуждений , которые мне удалось развеять для себя в ходе сбора и проверки информации, а также вычислений, основанных на теории горения : 1. Печи медленного горения являются каталитическими (миф). 2. Такие печи имеют большой КПД (миф). 3. Эти печи экологически чистые (миф). 4 .Эти печи безопасны для здоровья находящихся рядом людей миф). 5. Эти печи пожаробезопасны (опасны!). 6. Эти печи долговечны (миф). 7.Эти печи не требуют дополнительного ухода, особых правил эксплуатации и установки, несоблюдение которых может привести к непоправимым последствиям (миф). На мой взгляд, причина всех этих несоответствий, заблуждений и настоящих трагедий с ущербом для здоровья и имущества кроется не в конкретной конструкции печи, а в безграмотной её эксплуатации, что в свою очередь упирается в непонимание происходящих процессов пиролиза древесины и горения продуктов её распада . Во многом безответственной эксплуатации способствует бездумное следование инструкции, желание сделать печь ещё более экономичной, а также наша слепая вера в то, что древесина - самый экологичный вид топлива. Поэтому мы так легко верим в «доброе тепло» и совсем не понимаем, какого вреда можно ожидать от этого самого экологичного топлива. И здесь для меня стало откровением, что на самом деле древесина не горит , а поэтому, при всей её экологичности, строго говоря, она не может быть экологичным видом топлива. На самом деле горят продукты её термического разложения ( пиролиза ), и говорить надо об их экологичности. Кроме того, мне удалось выяснить, что каталитические печи медленного горения всё-таки существуют , и что они имеют высокие показатели по многим вышеуказанным пунктам, и что теории это не противоречит. Я говорю «удалось» потому, что из нескольких страниц ссылок на каталитические печи только одна привела к ним. Причина такого безобразия одна – печи медленного горения принимают за каталитические, ну и, конечно же, в этом есть и наша вина. Далее по тексту будет произведён разбор всех режимов работы Булерьяна (на основе великолепной книги доктора физ.мат. наук Ю.М.Хошева «Дачные бани и печи. Принципы конструирования» ), а также даны рекомендации по контролю «правильного режима» работы печей такого типа. Надо иметь ввиду, что приведённые выше пункты не являются пунктами обвинения в адрес Булерьяна или какой-либо другой печи. Я не ставлю своей целью что-либо рекламировать или наоборот. Мне бы хотелось, на сколько это возможно, прояснить суть, проанализировать ошибки эксплуатации, поделиться информацией, полученной от знающих людей и сделать ссылки на другие источники информации. Цель этой статьи – максимально обезопасить процесс эксплуатации печей медленного горения, сократить количество времени на необходимое техническое обслуживание, а также продлить срок эксплуатации этих печей и их дымоходов. Раз уж мы на нашем сайте их прорекламировали, значит, мы обязаны кое-что прояснить. Режим медленного горения известен с давних времён, причём он используется и по сей день в любой печи хозяйственного назначения при каждой топке , вне зависимости железная печь или кирпичная. Ещё с детства я помню, как мой дед закрывал поддувало и дымовую задвижку (вьюшку) в кирпичной печи, как только прогорали дрова, пламя в печи прекращалось, а угли продолжали гореть (тлеть). Внимание! Такие манипуляции с кирпичной печью нужно производить со знанием дела, иначе можно перевести печь в режим газогенерации (т.к.температура топливника достаточно высока), при котором выделяется огромное количество (до 33%) угарного газа. Ну, а что касается «новых чудо - печей», на самом деле здесь идёт речь о доработке обычных буржуек дымовыми заслонками и герметичными дверями с более точной регулировкой поддувала. Конечно же, доработкой являются приспособления для конвективного нагрева воздуха в виде труб и различных кожухов, которые позволяют увеличить КПД теплоотдачи в отапливаемое помещение. Ну и ещё, вместо чугуна начали использовать железо, что существенно сказалось на сроке службы не в лучшую сторону. Кроме того, справедливости ради, следует добавить, что нашу обыкновенную чугунную буржуйку, можно легко превратить в печь медленного горения, если снабдить дымоход задвижкой с «антиугарным» отверстием . |
Однако сам Булерьян, кроме повышенной
теплоотдачи за счёт вваренных конвективных труб, будет иметь ещё одно отличие –
в нём есть дымооборот (или вторая камера) и подача вторичного воздуха с помощью эжекторов. По замыслу изобретения (я надеюсь), печи такого типа должны работать, как описано в теории Приложения № 3. Если это не так, тогда на производителей действительно следует заводить уголовное дело, как предлагают некоторые спецы-печники Особенности поддержания этого режима работы описаны далее. Если вам не нужна детализация, постараюсь в двух словах (на пальцах). Все видели, как горит костёр, все также представляют, что костёр может гореть ярким пламенем, а может просто дымить (тлеть). Переход от одного «режима» к другому является весьма быстрым и нестабильным. Именно эта середина (между горением и тлением) является самым экономичным режимом использованием топлива, так как дрова сгорают без дыма. Все мы видели, что костёр дымит белым дымом, когда тлеет, и более тёмным, когда объят пламенем. Дым-это несгоревшие продукты термического разложения (пиролиза) древесины, тепло сгорания которых выбрасывается неиспользованным, что говорит о низком КПД. Кроме попытки стабилизировать эту золотую середину, в Булерьяне сделана попытка растянуть процесс горения на длительный срок. Однако именно это обстоятельство делает нужный режим работы ещё более нестабильным. По этим причинам требуется точная настройка режима работы со знанием дела. Иначе «костёр» в Булерьяне (как правило) начинает тлеть. В этом случае, кроме низкого КПД (около 45%) мы ещё имеем кучу проблем с экологией, личной безопасностью и безопасностью пожарной. Если мы даём волю пламенному горению, то КПД также снижается, увеличивается расход дров до 60-90 кг в сутки, а все вышеперечисленные проблемы могут даже усугубиться. 1. Катализатор. Печи медленного горения не могут быть каталитическими, потому что в них нет катализатора. На нашем сайте информация искажена просто по незнанию, думаю, что это невольное смешение понятий. Однако со стороны это выглядит как реклама некаталитических печей медленного горения (сильно дымящих печей!), что весьма прискорбно. Кстати сказать, нигде, ни у одного производителя печей «аля Булерьян» не упоминается о катализаторах. Из всего многообразия фотографий и чертежей, приводимых везде и всюду, катализатор нигде никогда не обозначался, наконец, я лично открывал эти печи и ничего подобного там не обнаружил. 2. КПД . Правильно было бы сказать «могут иметь более высокий КПД», и что это зависит от многих факторов. Само значение КПД очень сильно зависит от выбранной методики расчёта. а) Например, если за КПД принять отношение того тепла, которое отдаётся в помещение, к теплу, которое выделяется в топке, мы получим значительный КПД (по всей видимости и приводимый в характеристиках). б) Но если теплоту, которую получило помещение, разделить на теплотворную способность древесины (ту теплоту, которую древесина может выделить при горении, часть её выбрасывается в трубу, часть идёт на прогрев топлива и испарение воды), мы получим совсем другое, более правдивое значение КПД. Если коротко , как правило, мы имеем дело с режимом тления , так как он весьма стабилен и легко достижим в любой печи и даже в любом костре. Однако в этом режиме невозможно без катализатора сжечь те летучие газы, которые выбрасывает древесина при обугливании. И здесь разницу в величине этих двух КПД определяет количество этого неучтённого газа, который мог бы сгореть синим (кстати!) пламенем. Таким образом, рекламируемый нам КПД получается из дроби, в знаменателе которой стоит (в основном) теплота сгорания древесного угля. На самом деле, массовая доля угля, получающегося из древесины, составляет 33-38% , а остальные 62-67% массы исходного дерева приходится на жидкие и летучие соединения, теплота сгорания которых хоть и ниже, чем у древесного угля, но, тем не менее, составляет 40% от всей теплотворной способности древесины. Выходит, что в режиме тления КПД любой печи не может быть выше 60% . Чтобы узнать реальный КПД в этом случае, нужно просто перемножить КПД самого устройства на КПД использования топлива. Для Булерьяна в режиме тления он составит: 0,6 х 0,74 = 0,444 , что чуть меньше 45%. Как справедливо пишется в более независимых источниках (например, http://www.woodheat.org/outdoor-boilers.htm , США), КПД дровяных печей может колебаться в пределах 40-65%. |
 2. Дым из трубы (справа-налево) тянется далеко. |
|
| 3. Дым-Выбросы. Не
надо особых доказательств, если понимать, что 62-67% веса, закладываемого
нами в печь, выбрасывается в трубу (см. фото 1). Грубо говоря, из каждой тонны минимум 600 кг выпадает нам на
голову, на наш и на участки соседей, на крышу нашего дома и конденсируется в трубе. Осталось только узнать, что это за вещества.
Согласно справочным данным, это: формальдегид, нафталин, вода, окись углерода
(угарный газ), двуокись углерода, метан, бензол, фенол, нафталин, бензин,
керосин, уайт-спирит, уксусная кислота и ее гомологи (муравьиная, уксусная,
пропионовая, масляная, валериановая и др.), спирты (главным образом метиловый),
сложные эфиры (метилацетат, этилацетат и др.), кетоны (ацетон, метилэтилкетон),
альдегиды (муравьиный, уксусный, фурфурол и др.), антисептик креозот (которым
пропитывают шпалы), а также дёготь и нелетучие смолистые вещества, называемые
растворимой смолой. Выход смолы составляет для лиственных пород
около 4-6 %, для хвойных пород - около 10-12%. Наиболее важной составной частью
древесной смолы являются фенолы. Они составляют 10-20% от общего количества
смолы. Среди них найдены фенол, пирокатехин, их гомологи и метиловые эфиры, а в
лиственных смолах, кроме того, производные пирогаллола. При обычном процессе сухой перегонки (режим газогенерации) с конечной температурой 450-500°С неконденсирующиеся газы имеют примерно следующий состав (%): СО2 43-46, СО 29-33 , водород 1,9-2,3, непредельные углеводороды 2,2-3,7, метановые углеводороды 17-22. Другими словами, как только вы закрыли задвижку – прощай экология. Все эти данные вы сможете получить в интернете, если сделаете запрос на слово «пиролиз». Ну а если интересен сам процесс пиролиза - см. далее в Приложении - Пиролиз (Ю.М. Хошев) Обратите внимание на количество образующегося угарного газа. Это и есть режим газогенерации (который так необдуманно рекламируется) или вторичного пиролиза, при котором все продукты пиролиза расщепляются до простейших соединений. Выйдет ли угарный газ в трубу или сгорит, очень сильно зависит от дальнейшего режима дожига и его температуры , которая должна быть 700°С и выше. Булерьян и другие металлические печи медленного горения не рассчитаны на такой режим работы, так как быстро выходят из строя и весьма пожароопасны при температуре открытого металла более 320°С (эту температуру в данном случае устанавливает пожарная охрана в НПБ-525-98 ). Однако ввести его в такой режим возможно, если забыть перевести его в нужный режим работы после растопки (все мы люди). В этом случае он может раскалиться докрасна (читайте ниже «Опыт использования..»). Следует иметь в виду, что если в этом случае закрыть поддувало и ограничить доступ воздуха в печь, она будет источником опасного количества угарного газа какое-то время (пока не остынет). Вывод однозначен : Необходимо избегать режима тления и режима газогенерации в любой печи . Ну и, конечно же, сами печи здесь ни при чём, если не считать пункта инструкции, запрещающего перекаливать печь, который обусловлен применением металла и который подстёгивает нас закрыть задвижку пораньше, прежде чем печь выйдет на нужный режим. Это просто особенности конструкции печей данного типа. Это надо тоже себе чётко представлять. Дело в том, что нас никто не заставляет загрязнять окружающую среду, ведь мы можем топить печь древесным углём, тогда в трубу практически ничего вредного не вылетит. Ну а если мы не имеем этого самого древесного угля, тогда (как вариант, если не хочется возиться и влезать в дебри теории) мы просто можем подождать, когда выгорят все летучие, тогда этот самый уголь образуется в процессе пиролиза, и закрыть вьюшку только тогда. Этот начальный режим (пламенного горения) проходит с большой теплоотдачей, его можно использовать для готовки или нагрева воды. Ну и, конечно же, при этом нужно следить за температурой печи, и перекаливать её нельзя, памятуя о режиме газогенерации. Следует, добавить, что этот совет предполагает вариант использования печей данного типа в режиме, отличном от рекламируемого и имеет право на жизнь в тех случаях, если вам никак не удаётся вывести вашу печь на нужный режим работы, но при этом не желаете загрязнять окружающую среду, часто чистить дымоход, и хотите себя обезопасить. |
Кроме того, если вам интересно,
почему
появились каталитические печи,
и почему в Булерьяне
нельзя сжечь пары креозота см. далее про дожиг летучих.. 4. ВВ - вторичный воздух Пункт правильнее было бы сказать: «Эти печи могут быть очень опасны для здоровья находящихся в отапливаемом помещении людей». Теперь о конструктивных особенностях данных печей. Кроме модернизированной вьюшки (заслонки, перекрывающей дымоход) и усовершенствованного поддувала, самое существенное отличие печей типа «аля Булерьян» от обычной буржуйки состоит в том, что в печь происходит подача так называемого вторичного воздуха. Его назначение (по замыслу изобретателя) - дожиг продуктов пиролиза. Этот дожиг возможен только в режиме растопки, при температуре выше 300°С. В пиролизных котлах длительного горения эта температура значительно выше 800-1200°С, что необходимо для дожига угарного газа СО, который начинает окисляться (гореть) при температуре 700°С и выше. А если вы закроете дымовую заслонку раньше времени, весь этот «букет креозота» в размере 60-67% от массы от того, что вы загрузили поползёт в трубу (см. фото 1), а этот вторичный воздух превращается не только в ненужное, но и вредное свойство, так как он ещё больше разбавляет концентрацию паров креозота, и они просто не в состоянии гореть. Подаётся этот воздух с подогревом во вторую камеру (кстати в некоторых моделях деление на две камеры весьма условное), назначение которой – прямое сжигание летучих продуктов пиролиза (термического разложения древесины). Опасно! Именно забор из жилого помещения вторичного воздуха является потенциальной опасностью для здоровья находящихся в комнате людей, так как имеется прямая связь ( пара отверстий, выходящих в отапливаемое помещение ). Опасность заключается в том, что процесс термического разложения древесины и горения образующихся веществ практически невозможно сделать стабильным, поэтому при каждой топке случаются резкие выбросы летучих (дрова потрескивают), при этом давление внутри печи может резко прыгать (и реально прыгает). В этом случае дымовые газы вместе с продуктами пиролиза через воздухозаборные отверстия выдавливаются в обратном направлении. Попадая в трубу-нагреватель воздуха, эти газы зразу же выбрасываются в помещение. Безопасность в этом случае определяется длиной эжектора (воздухозаборной трубки). Чем она длиннее, тем больший перепад давления возможен без угрозы отравления. Как видно из чертежа, длина эжектора 10-16 см, что явно недостаточно, как показывает практика. Ещё одна опасность попадания топочных газов в отапливаемое помещение заключается в явлении «опрокидывания тяги», когда порывы внешнего воздуха (с улицы) задувают в трубу. Дело в том, что тяга в режиме тления очень мала, а отверстия эжекторов располагаются практически у самого входа в дымовую трубу. Кроме того, нельзя забывать, что просвет дымовой трубы может постоянно и неуклонно уменьшаться из-за отложений креозота, что также ухудшает ситуацию, повышая давление в печи до неминуемого выброса в жилое помещение. Ну и наконец опасность может быть в результате самих топочных режимов (турбулентность), о чём уже упоминалось выше (см. в приложении №3). |
5. Пожар в дымоходе. Правильнее было бы сказать «эти печи могут быть причиной пожара» при несоблюдении конкретных требований. Напомню выдержку из практического использования печей медленного горения: |
И в заключение, как сделать процесс эксплуатации наиболее безопасным, если вы всё-таки решили купить печь медленного горения или она у вас уже имеется: |
| стр. 1 О Булерьяне | стр. 2 Теория пиролиза | стр. 3 Примеры |
