Чому з труби йде дим

Відповідь здається очевидним: тому, що піч топлять, і в ній горить паливо (дрова, вугілля, солярка, газ). У нашій свідомості ці речі нероздільні: якщо піч топлять вугіллям, це завжди означає бруд і специфічний вугільний запах. Все це ми спостерігаємо, проїжджаючи через приватний сектор, особливо в холодну безвітряну погоду.

Виявляється, все не так просто: якщо паливо спалити повністю, то з труби буде йти прозоре повітря і вуглекислий газ, а в холодну пору ми будемо бачити водяна пара (туман). А той дим, який ми бачимо, - це незгорілих газова фаза палива.

Чому з труби йде дим

Виникає питання: звідки взагалі береться ця газова фаза? Якщо топити газом або рідким паливом, то все зрозуміло, але ж вугілля і дрова тверді? І чому ця таємнича газова фаза згоряє не повністю?

Щоб зрозуміти це, розглянемо процес горіння.

Отже, ми запалили сірник. Якщо її погасити, ми побачимо, як від неї піде білий димок. Це випаровуються що входять до її складу летючі речовини. Якщо нагрівати деревину досить сильно, вона на три чверті перетвориться в газ, той самий білуватий газ, який ми на секунду побачили при гасінні сірники, а в залишку ми отримаємо деревне вугілля. При температурі близько 200-300ºС, цей газ загориться. Палаючий газ і є полум'я, яке ми бачимо.

Ці процеси можна розділити. Якщо нагрівати дрова без доступу кисню, ми перетворимо їх в газ, який потім спалюється в гПрілукіке, так працює піролізний котел. Під час війни на дровах працювали навіть автомобілі.

Якщо температура в печі мала або в ній недостатньо кисню, відбувається неповне згоряння газів, і ми бачимо що виходить з труби дим.

Схожим чином горить і вугілля, адже їх склад дуже схожий: вугілля - це та ж деревина, за мільйони років перетворилася на камінь. Але є і відмінності. У вугіллі більше нелетучего вуглецю, є негорючі мінеральні добавки (зола), зате летючих речовин менше: в бурому вугіллі їх близько 50%, в кам'яному 20-40%, а в антрациті всього близько 5%.

Згадаймо, як топлять звичайну сільську піч. На колосники в топку кладуть трохи дров і запалюють їх. Коли дрова разгПрілукіісь, починають засипати вугілля: спочатку трохи, а потім, коли перша порція розгориться, засипають основну порцію вугілля.

У момент розпалу дров і вугілля йде дим: температура в цей момент ще недостатня для повного згоряння. Коли засипали основну порцію вугілля, що горить нижній шар нагріває верхні шари, з них активно виділяється газова фаза, але для її згоряння недостатньо ні температури, ні кисню, так як колосники щільно закриті вугіллям, а повітря подається знизу через колосники і весь кисень витрачається в нижньому шарі. Гази, замість того, щоб згоряти і обігрівати наш будинок, просто відлітають в трубу. Так топиться сільська піч.

Подивимося, що відбувається в «сучасних» вугільних печах з вертикальним завантаженням і в котлах інших типів. Виробники котлів прагнуть зробити котел дешевим і довговічним, тому стінки котла, де відбувається горіння, роблять водоохолоджуваними. Тобто, котел одночасно є і частиною теплообмінника і не прогорає, так як температура стінок котла дорівнює температури води в котлі (близько 80ºС).

Начебто все правильно, але не зовсім.

Для того щоб котел працював з високим ККД (близько 95%), необхідно в топку подавати строго вивірена кількість кисню: не більше і не менше.

Якщо подати менше, нічого очікувати повного згоряння; якщо більше, зайве повітря просто нагріється і піде в трубу, несучи тепло і знижуючи ККД. Кількість повітря повинно бути пропорційно кількості виділилися газів.

В існуючих побутових котлах немає механізмів контролю за правильністю процесу горіння. Автоматика відстежують температуру і намагаються її регулювати, змінюючи подачу повітря. Коли температура в котлі підвищується, виділяється більше газів. Для їх повного згоряння потрібно більше кисню, але автоматика якраз знижує піддув, щоб зменшити інтенсивність горіння. В результаті виділилися гази відлітають незгорілих.

Навіть якщо кисню достатньо, це ще не означає, що вся газова фаза згорить повністю: потрібна ще висока температура на всьому шляху горіння, а він становить более1 м. В існуючих же котлах вже через 20-40 см гази вдаряються об холодні стінки котла, огинаючи холодні стінки теплообмінника, вони частково гаснуть і несуться в трубу. Ми самі не дали їм повністю згоріти, в результаті не тільки отримали брудний дим, а й пустили «в трубу» частина вугілля.

Другий продукт неповного згоряння - сажа. Під час горіння грудочки вугілля розжарюються, і в них відбуваються мікровибухи і відстріл іскор; те ж саме ми бачимо коли горять хвойні дрова. Іскра - це найдрібніша частинка вугілля, в основному вуглець і зола. Вуглець горить при температурі понад 800ºС. Б'ючись об водоохолоджувані стінки, ці частинки відразу гаснуть і осідають на теплообміннику в вигляді сажі.

Виправити справа можна: для цього потрібно рознести процес горіння і теплообміну, дати вугіллю час згоріти повністю. Цей принцип ми реалізували в Термороботе - розробленої нами автоматичної модульної вугільної котельні. В котлі Терморобота є дожигатель - довгий розпечений канал, в який подається потрібну кількість повітря. Цим пояснюється його високий ККД і чистота вихідних газів: повністю згорів вугілля - це невидимий і нешкідливий вуглекислий газ, водяна пара та інші продукти повного згоряння.

Рішення не дешеве: такий котел - це более600 кгспеціальних жаростійких матеріалів. Звичайно, він коштує набагато дорожче традиційних побутових котлів, але якщо цього не зробити, з труби буде йти дим, а паливо згоряти не повністю.

Таким чином, проблема диму криється не в куті, а в способі його спалювання. Терморобот - це новий крок в технології побутових вугільних котелень. Він здатний змінити сформовані стереотипи і показати кожній людині, що вугільне опалення - це зручно, дешево і екологічно чисто.

Схожі статті