Дрова в печи (особенности горения твёрдого топлива). Часть I

sgorenie-drovКонструкции печей отопления создавались человеком на протяжении многих веков. Первоначальное их назначение было для сжигания твёрдого топлива. И только в последние время к нам пришли теплогенераторы, рассчитанные на применение жидкого и газообразного топлив.

В традиционных печах твёрдое топливо (дрова, различные типы каменного угля, антрацит  и др.) сжигается слоевым способом на колосниках, с периодической дополнительной загрузкой топлива и очисткой от шлака. Данный способ сжигания топлива имеет характерную  цикличность. Каждый из циклов включает в себя следующие этапы: загрузку топлива, подсушку и разогрев слоя, высвобождение летучих веществ и их горение, горение топлива в слое, догорание остатков и удаление шлаков.

На каждой из указанных циклов создаётся определённый тепловой режим, а процесс горения в печи происходит с постоянно меняющимися показателями.

Сначала идёт подсушка загруженных дров с разогревом до температуры воспламенения, затем – горение с выделением и сгоранием летучих веществ (а также дыма), и наконец, угли догорают с образованием золы. Каждая из этих стадий длится определённое время и протекает в различных условиях – при соответствующих температуре, скорости подачи кислорода и пр. Это и обусловливает практическую целесообразность объединения всех стадий в один многофакторный процесс с одновременным протеканием различных стадий. То есть целесообразно организовать постоянное и послойное подбрасывание дров понемногу в непрерывно действующую топочную камеру.

Первая стадия (просушка и разогрев дров) – носит эндотермический характер и сопровождается не выделением, а поглощением тепла от предварительно раскалённых стенок топливника и (или) от горящих дров либо углей растопки.

Вторая стадия (воспламенения и тления) – идёт с постепенным увеличением тепловыделения. Но излишнее поступление воздуха вредно, так как он может потребляться лишь в локальных точках воспламенения в небольших, но возрастающих количествах, а его избытки лишь охлаждают дымовые газы и замедляют процесс разогрева дымовой трубы, Заслонки подачи воздуха на этой стадии должны быть лишь слегка приоткрыты, а его желательно подавать лишь в зону воспламенения.

Третья стадия (пламенного нагрева) требует большого расхода воздуха. Процесс горения здесь идёт в разгон: сколько ни дай воздуха – всё мало. Если дымовая труба имеет небольшое поперечное сечение, дым и пламя начинают выбиваться из отверстий для подачи воздуха. При этом надо срочно полностью открыть трубу и закрыть задвижки подачи воздуха. При уменьшении подачи воздуха языки пламени становятся всё длиннее, заполняют весь объём топочной камеры и проникают даже в дымоход, что является признаком недожога. Всё это означает, что в режиме пламенного горения, когда из дров выходит много летучих веществ, необходимо разделять подаваемый воздух на два регулируемых потока. Один из них (первичный) должен подаваться в дрова, определяя скорость выделения летучих веществ, а другой (вторичный) – в факел пламени, чтобы регулировать полноту сгорания летучих веществ (то есть длину языков пламени). При увеличении подачи вторичного воздуха языки пламени сокращаются и даже местами могут исчезнуть, но дрова горят столь же интенсивно. Вместе с тем, несмотря на кажущуюся огневую мощь пламенного горения, стенки топливника прогреваются относительно слабо (до 300…400°С в металлической печи).

Четвёртая стадия – горение углей – идёт параллельно с этапом завершения третьей и, несмотря на кажущиеся, на первый взгляд, маломощность и вялость процесса, обеспечивает нагрев топливника докрасна, особенно при пропускании воздуха непосредственно через слой горящего угля. Вторичный воздух не требуется. Поступление воды в топливник в этом режиме (например, подача сырых чурок) приводит к увеличению скорости выгорания углей за счёт реакции газификации угля водяным паром. По той же причине при сжигании не очень сухих дров третья и четвёртая стадии проходят одновременно.

Пятая стадия – догорание углей – является фактически завершением четвёртой стадии, когда углей становится так мало, что они уже не в состоянии прогревать друг друга лучистым потоком. Потери на излучение растут, угли охлаждаются и долго медленно тлеют.

 13.07.2012 г.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>