Tu jesteś:
| Spalanie drewna w kominku |
Proces spalania drewnaO efektywności ogrzewania kominkiem decyduje kilka czynników, z czego najważniejszymi są: wilgotność i gatunek drewna oraz sposób palenia.Procesowi spalania drewna towarzyszą: suszenie, odgazowanie i zgazowanie. Z prostego procesu spalania, znanego zdawałoby się od zawsze, zrobiono w ostatnich latach zjawisko wprost niespotykane. Opisy sięgnęły absurdu. Wszyscy prześcigamy się w tych niedorzecznościach, używamy słownictwa którego nie znamy. Producenci czarują potencjalnego nabywcę kominka określeniami, które występują np. w reaktorze atomowym, rafinerii ropy naftowej, wytwórni węgla drzewnego lub koksu. Określenia te często nie mają nic wspólnego z procesem spalania. Spalając zapałkę, gałęzie w ognisku, trociny, szczapy drewna, węgiel, papier itd. musi nastąpić suszenie, odgazowanie i zgazowanie paliwa. Wniosek wypływa stąd taki, że kotły c.o. na paliwa stałe (do których należą też kominki), te z XIX w. i "najnowszej generacji" czyli z XXI wieku pracują na tych samych zasadach, różnica polega na tym, że w jednych procesy te przebiegają prawidłowo w innych nie. Co rozumiemy pod pojęciem prawidłowego spalania?Prawidłowo spalić dane paliwo, to spalić je całkowicie i zupełnie.Spalanie to proces chemicznego łączenia się paliwa z tlenem zawartym w powietrzu. Spalić całkowicie to tak, aby nie pozostały niespalone części paliwa np. węgiel. Spalić zupełnie to tak, aby w spalinach nie występowały gazy palne np. tlenek węgla. Jeżeli spalimy paliwo całkowicie i zupełnie, wtedy z określonej jego ilości uzyskamy najwięcej energii, a o to przecież chodzi. Najprostszym testem na określenie czy dany kominek prawidłowo spala dane paliwo jest widoczny dym lub jego brak na kominie. Widoczny dym to drobne cząstki węgla lub szkodliwe związki azotu. Każde paliwo stałe zawiera w swoim składzie chemicznym węgiel (C). Węgiel pali się dwuetapowo. Najpierw powstaje tlenek węgla (CO), a następnie dwutlenek węgla (CO2). Jeżeli na kominie widzimy czarny dym, to spalanie jest nieprawidłowe, gdyż jest niecałkowite i niezupełne. Oprócz węgla i innych pierwiastków, paliwo zawiera także wodór (H2). Jest to gaz palny. Spalając wodór otrzymamy wodę (H2O). Dlatego nawet przy prawidłowym spalaniu w mroźne dni możemy zaobserwować obłoki pary wydobywające się z komina. W procesie spalania paliwa stałego występują zjawiska, które poprzedzają właściwe utlenienie (czytaj: spalanie). Najpierw paliwo ulega wspomnianemu wcześniej wysuszeniu, następnie wydzielają się części lotne: pary smolistych związków organicznych i węglowodory gazowe, które palą się płomieniem. Nazwano to odgazowaniem. Wreszcie czysty węgiel (koks), żarząc się ulega spaleniu i pozostaje jedynie popiół. Ten trzeci ostatni etap nazywany jest zgazowaniem. Specyficzne właściwości fizyko-chemiczne biomasy wymagają stosowania odpowiednich rozwiązań technologicznych, dostosowanych do paliwa. Tylko 20% masy drewna stanowią nielotne związki węgla, które w tradycyjnym kotle spalają się na ruszcie (w węglu brunatnym stanowią one 45-60%, w węglu kamiennym 60-80%, w koksie – ponad 95%). Reszta, około 80%, to związki lotne, które spalają się nad rusztem, wydzielając się intensywnie w stosunkowo wąskim zakresie temperatur. Niezupełne spalanie to także niekorzystne ekonomicznie obniżenie sprawności procesu.Paliwo ciekłe nie wymaga suszenia. Przed spaleniem, najpierw odparowuje, czyli odgazowuje i zgazowuje. Paliwo gazowe pali się jeszcze prościej. Podczas rozpalania, zjawiska suszenia, odgazowania i zgazowania są rozłożone w czasie. Kiedy już proces spalania rozpoczął się, zjawiska te następują jednocześnie. Pod koniec procesu spalania nie występuje suszenie i odgazowanie. Jest tylko zgazowanie paliwa, gdyż pozostał tylko sam węgiel (koks). Spalając paliwa stałe ulepszone np. koks lub węgiel drzewny faza odgazowania nie występuje, bo nie ma czego odgazować. Podczas produkcji tych paliw nastąpiło odgazowanie części lotnych z węgla kamiennego lub drewna, w specjalnych podgrzewanych urządzeniach bez dostępu powietrza, a więc nie było procesu spalania, chociaż był proces odgazowania. Powstałe produkty uboczne w postaci smoły i gazów są gromadzone w różnego rodzaju zbiornikach i wykorzystywane do różnych celów. Proces ten nazywany jest pirolizą. Zauważmy, że użyliśmy określenia odgazowanie przy spaleniu paliw stałych i odgazowanie podczas procesu pirolizy. W tych przypadkach nastąpiło odgazowanie. Różnica polega na tym, że podczas spalania produkty odgazowania są spalane natychmiast, gdyż proces przebiega w obecności tlenu zawartego w powietrzu. Podczas pirolizy, odgazowanie następuje bez dostępu powietrza, a więc nie ma procesu spalania powstałych produktów na których nam zależy. Otwierając butelkę wody gazowanej, zachodzi odgazowanie zawartych w niej gazów - najczęściej CO2 i chyba przyznacie, że nie ma to nic wspólnego z procesem spalania. Chcąc spalić dane paliwo bez dymu, musimy dostarczyć odpowiednią ilość powietrza. Nie za mało i nie za dużo. A więc:
Spalanie pirolityczne, kocioł pirolityczny - bzdura ! Tlen w procesie spalania odgrywa pierwszorzędne znaczenie. Ważne są jednak warunki w jakich następuje proces spalania. Zimny silnik samochodu dymi, rozgrzany nie. Dymienie powoduje też źle wyregulowany gaźnik. Wniosek: do prawidłowego spalania oprócz odpowiedniej ilości powietrza niezbędna jest odpowiednia temperatura tj. temperatura zapłonu. Chyba każdy z nas obserwował ogień palącej się świecy. Ale zanim świeca zacznie się palić zrozumiałym jest, że należy ją zapalić. Przykładając ogień do nasączonego woskiem knota, musimy trochę odczekać, aż wosk z ciała stałego zamieni się w ciecz, ta z kolei zacznie odparowywać (odgazowywać). Pary po uzyskaniu temperatury zapłonu zapalają się. Powstały płomień podgrzewa górną część świecy na tyle , że wosk z którego jest wykonana, przechodzi z ciała stałego w ciecz, która nasącza knot, na knocie następuje odgazowanie oraz zgazowanie wosku i proces spalania trwa do chwili zużycia całego wosku (paliwa). Wosk, czy też parafina z której zrobiona jest świeca ma w swoim składzie chemicznym, tak jak każde inne paliwo - węgiel. Oprócz odgazowania następuje opisany wcześniej proces zgazowania , czyli spalanie węgla na tlenek i dwutlenek węgla. Obserwując płomień świecy widzimy, że pali się jasnym, żółtym płomieniem. Często zdarza się, że płomień z żółtego przechodzi w pomarańczowy i świeca zaczyna dymić lub wychodząc z zapaloną świecą na zewnątrz, gdzie wieje wiatr, kolor zmienia się na błękitny i jeżeli wiatr jest dość duży świeca gaśnie. Już nasi przodkowie wiedzieli, że chcąc ograniczyć dymienie świecy, należy skrócić knot. Dlaczego? Otóż jeżeli knot świecy jest długi, to następuje zbyt obfite odgazowanie roztopionego wosku i zaczyna brakować tlenu w powietrzu otaczającym świecę. Świeca dymi. Skracając knot ograniczamy ilość odgazowywanego i zgazowywanego paliwa, tlenu jest dostateczna ilość. Dymu brak. Dmuchając na świecę lub wychodząc z nią na zewnątrz i poddając płomień działaniu wiatru, dostarczamy dla odgazowywanego i zgazowywanego paliwa zbyt dużo tlenu. Płomień przybiera kolor błękitny i jeżeli wiatr jest dość silny, gaśnie. Zjawisko to nazywamy urwaniem płomienia. Gazy zostały tak rozrzedzone, że przestały być palne. Zdmuchując płomień świecy można zaobserwować jeszcze jedno ciekawe zjawisko. Knot świecy żarzy się, a więc mamy do czynienia z procesem zgazowania paliwa (spalają się resztki węgla). Temperatura knota jest wystarczająca do przeprowadzenia odgazowania wosku, lecz za mała do spowodowania zapłonu wydzielających się gazów. Czujemy niezbyt przyjemny zapach. Chcąc tego uniknąć, gasimy świecę ściskając knot mokrymi palcami. Powoduje to natychmiastowe przerwanie wszelkich procesów spalania. Spalane paliwo w kotle c.o. to taka bardzo duża świeca. Każdy naturalny opał stały niezależnie od tego gdzie jest spalany w ognisku nad jeziorem, czy też w kotle "najnowszej generacji" podlega: suszeniu, odgazowaniu i zgazowaniu z lepszym lub gorszym skutkiem, ale zasada zawsze jest taka sama. Wszelkie inne określenia tego zjawiska, to tylko i wyłącznie bujna wyobraźnia piszącego. Zdarza się, że konstruktorzy kotłów c.o. dzielą opisany wyżej proces na dwa etapy.
Dopiero teraz paliwo spalone jest do końca. Stosowanie tego systemu w kotle c.o. pozwala nam w pełni kontrolować szybkość i jakość spalania, czyli moc i sprawność urządzenia. Oczywiście w przypadku kominków proces zupełnego i całkowitego spalania (najbardziej efektywny) musi być skojarzony z urządzeniami magazynującymi ciepło (zbiorniki magazynujące w przypadku kominków z płaszczem wodnym) lub magazynowaniem w płycie podłogowej, jak w niektórych rozwiązaniach w kominkach ogrzewających powietrze. Proces magazynowania ciepła omówimy w następnym artykule. W artykule wykorzystano materiały firmy Ferrum
|
