Температура горения древесного и каменного угля

Образование конденсата

Как мы уже знаем, при реакции горении водорода (Н) с кислородом (О), помимо выделения энергии, образуется вода Н₂О. Также вода, как правило, содержится и в самом топливе, т.к. твердого топлива с влажность 0% практически не существует. В случае с котлом или печью, полученная вода находится в газообразном состоянии. Когда этот пар поднимается по дымоходу, а дымоход холодный, происходит охлаждение пара и преобразование его в воду. Вследствие чего, на стенках трубы появляется пленка конденсата и стекает вниз.
Тоже происходит и в жилом помещении, когда в воздухе помещения много влаги, за окном холодно, и окна запотевают, или в ванной комнате.
Накопления конденсата в дымоходе можно избежать его нагревом, снизить принудительной вентиляцией.
Кстати, образование сажи на стенках дымохода отчасти идет по схожему принципу. Не сгоревший углерод охлаждается на стенках дымохода и накапливается на них.

Где можно найти значения q

Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

Удельная теплота сгорания, q

Вещество	МДж/кг	Вещество	МДж/кг
Торф	8,1	Дизельное топливо	42,7
Дрова	10,2	Керосин	44,0
Уголь бурый	15,0	Бензин	48,0
Уголь каменный	29,3	Пропан	47,5
Нефть	41,3	Метан	50,11

Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

• атомные, использующие энергию ядерных реакций;
• солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
• ветряные;
• геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

Что собой представляет процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии и называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На первом этапе древесина разогревается внешним источником огня до точки воспламенения. По мере нагрева до 120-150 ℃ древесина превращается в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы – этот процесс называется пиролизом. Одновременно происходит тление верхнего слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные пиролизные газы с водяным паром.

На втором этапе в результате разогрева пиролизные газы загораются светло-желтым пламенем. Оно постепенно распространяется на всю площадь древесины, продолжая нагрев древесины.

Следующая стадия характеризуется воспламенением древесины. Как правило, для этого она должна разогреться до 450-620 ℃. Чтобы дрова воспламенились, необходим внешний источник тепла, который будет достаточно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.

Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:

• тяга;
• влажность древесины;
• сечение и форма дров, а также их количество в одной закладке;
• структура древесины – рыхлые дрова загораются быстрее, чем плотные;
• размещение дерева относительно потока воздуха – горизонтально или вертикально.

Проясним некоторые моменты. Поскольку влажное дерево при горении в первую очередь испаряет лишнюю жидкость, то разжигается и сгорает оно намного хуже, чем сухое. Форма также имеет значение – ребристые и зазубренные бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.

Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и рассеять внутри топки тепловую энергию на все находящиеся в ней объекты, но не задуть при этом огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции – устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все находящееся в топке топливо. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.

В процессе тления сгорает образовавшийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться по причине малой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальное топливо. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые перемещаются вертикально по направлению к выходу.

Пока внутри печи поддерживается необходимая температура, подается кислород и есть не сгоревшее топливо, процесс горения продолжается.

Если такие условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в финальную стадию – затухание.

Правила безопасности

С огнем не шутят. Чтобы избежать неприятностей, нужно соблюдать элементарные правила.

1. Разводите костер на открытом месте. Если вы находитесь в лесу, то устраивайтесь вдали от деревьев, нависающих веток, куч валежника. На приусадебном участке делайте пикник на расстоянии нескольких метров от стен дома, забора. Обычно для этого устраивают открытую зону отдыха, свободную от легковоспламеняющихся материалов, мусора;
2. Зажигайте огонь в направлении ветра от себя. В ветреную погоду пламя становится неуправляемым, безопаснее совсем его не разводить;
3. Не лейте горючие материалы на открытый огонь. Ожоги от брызг горячего масла болезненны и нескоро заживают. Яркие вспышки костра, на которые приятно полюбоваться, могут оставить вас без бровей и ресниц;
4. Высота мангала должна быть примерно до высоты бедер, но не выше пояса. С такой высоты все под контролем, удобно работать руками;
5. Рядом в шаговом доступе держите воду, чтобы смягчить боль при ожоге или затушить слишком рьяный костер;
6. Газовый баллон держите подальше от открытого огня и яркого солнца. В работе он нагревается и после употребления еще некоторое время остается горячим, поэтому воспользуйтесь рукавицей;
7. Не оставляйте огонь без присмотра и детей наедине с ним.

Отдых на природе нужен, чтобы оставлять только хорошие воспоминания. Соблюдайте простые правила безопасности, а еще заботьтесь об окружающем мире. Ведь вы еще не раз соберетесь на вылазку в лес или к реке. Помните, что это мы у природы в гостях, а не она у нас.

Температура воспламенения и другие параметры

Сжигание угля — это химическая реакция окисления углерода, которая происходит при высокой начальной температуре с интенсивным выделением тепла. Проще говоря: уголь нельзя воспламенить, как бумагу, он требует предварительного нагрева до температуры 370-700 ° C, в зависимости от типа топлива.

Если количество подаваемого кислорода ограничено (накрыть зольник, перевести топку в режим тления), вместо СО2 образуется окись углерода СО, которая выбрасывается в дымоход, и эффективность сгорания значительно снижается. Для достижения высокой эффективности должны быть созданы благоприятные условия:

Бурый уголь загорается при 370 ° C, каменный уголь при 470 ° C, антрацит при 700 ° C. Требуется предварительно прогреть каменку дровами (брикетами из опилок).

Воздух в топку подается в избытке, с запасом прочности 1,3-1,5.

Горение поддерживается высокой температурой раскаленного угольного слоя на решетке

Важно обеспечить прохождение кислорода по всей толщине топлива, так как воздух проходит через зольник благодаря естественной тяге дымохода.

Теоретическая температура горения и удельная теплоемкость различных видов топлива представлены в сравнительной таблице. Видно, что в идеальных условиях любое топливо выделяет максимальное количество тепла при взаимодействии с нужным количеством воздуха.

На практике создать такие условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Фактическая температура горения бурого угля в котле с нормальной камерой сгорания составляет 700 … 800 ° С, каменного угля и антрацита 800 … 1100 ° С.

Если количество кислорода слишком велико, энергия будет тратиться на нагрев воздуха, и он просто вылетит в трубу, и эффективность печи значительно упадет. А температура огня может достигать 1500 ° C. Процесс похож на обычный огонь — большое пламя и мало тепла. Пример эффективного сжигания угля ретортной горелкой в ​​автоматическом котле показан на видео ниже:

Разновидности углей и их температура

Березовый

Чтобы получить вкусное хорошо прожаренное мясо лучше использовать березовый уголь, т.к. он имеет самую оптимальную температуру (до 650°C) для жарки мяса. Именно поэтому его, чаще чем другие виды используют для приготовления пищи в уличных печах и на мангалах.

В летний период мешки с углем продают на каждом шагу. Большая часть этого изобилия – товар низкого качества, для приготовления шашлыка на углях он совсем не подходит. В большинстве случаев недобросовестные продавцы под видом березовых углей продают сосновые или осиновые. По своим качествам они значительно хуже. Для шашлыка приобретать их не рекомендуется.
Как отличить березовый уголь от подделки? При внимательном рассмотрении березовый уголь очень легко отличить по следующим признакам:

1. Насыщенному антрацитовому цвету.
2. Искрящейся поверхности.
3. Глянцевому излому.

Сосновый или осиновый уголь просто насыщенно-черный, без малейшего блеска.

В брикетах

В качестве топлива для мангалов также можно использовать и древесно-угольные брикеты. По сути это тот же самый древесный уголь, только спрессованный и склеенный при помощи крахмала. Их плотность приблизительно в 2 раза больше чем у обычного древесного угля, поэтому и горят они в 2 раза дольше при температуре до 700°C.

Благодаря одномерности брикеты обеспечивают ровное устойчивое горение с минимальным количеством дыма. В среднем они в 2 раза экономичнее традиционного березового угля.

Дубовый

В продаже можно встретить и дубовый уголь. Оно более плотный и тяжелый. Разжечь его в обычном мангале достаточно трудно. Температура достигает 670°C.

Потому он в основном используется в кафе и ресторанах, где приготовление шашлыка происходит практически непрерывно.

Сосновый, осиновый

Часто продается под названиями древесный уголь, стоит дешево. При жарке может коптить. Основной минус заключается в коротком времени горения – не более 15-25 минут. Как правило для приготовления одной порции шашлыка этого вполне хватает. Температура горения ниже, чем у березового угля, фракция мелкая.

Коротко о главном

Подводя итоги можно понять, чтобы добиться максимальной теплоотдачи от сжигаемых дров, необходимо:

• Подбирать древесину с наибольшей плотностью.
• Подготавливать дрова заранее, занимаясь распиловкой стволов и разрубкой поленьев.
• Понижать влажность в древесине, выдерживая её в штабелях под навесом в течение минимум одного года.
• При сжигании в печи обеспечить к огню приток кислорода в необходимом количестве, стараясь не превышать требуемый порог.

Соблюдение всех заданных условий будет гарантом, что температура сгорания древесины достигнет своего максимального значения, но не пропадёт в дымоходе. При разумном подходе вся теплоотдача останется в жилом помещении и оптимально его обогреет.

Источник

Зола

Из чего состоит зола? Когда дерево растет, оно формируется за счет фотосинтеза, т.е. преобразования солнечной энергии и углекислого газа (СО) в углерод (С). Из которого и состоит на 50%. Также дерево потребляет влагу. А из почвы забирает азот (Т), фосфор (Р), калий (К) и другие микроэлементы – вот это и есть зола. Наибольшее содержание будущей золы в коре (7%) и листьях (3%), а в древесине её до 2%. Кстати, чем старше дерево, тем меньше в нем золы. Поэтому в премиальных пеллетах и брикетах после сгорания золы остается меньше 1%. Также часть этих элементов разрушается во время горения и улетает в трубу.
На образование золы в топке тратится энергия, соответственно чем больше золы, тем меньше тепла ушло по назначению.
Зола хорошее удобрение, т.к. элементы, которое забрало растение из почвы возвращаются обратно.
Зола может спекаться в шлак. Для каменного угля это нормальное явление. А вот для дров, премиальных пеллетов и брикетов нет, т.к. означает, что при их производстве были применены добавки. Для пеллетов из шелухи, соломы и других отходов наличие золы является нормальным показателем.

Технология процесса производства

В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.

В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:

• сушка;
• пиролиз;
• прокалка.

Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.

Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.

Выбор сырья

Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.

ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения. Технические условия

1 файл 457.67 KB Сырье обязано обладать следующими размерами: толщина – до 18 см, длина – до 125 см. На древесине не должно присутствовать большое количество заболонной гнили (до 3% от общей площади заготовок). Ее наличие снижает твердость материала и повышает его зольность. Не допускается наличие большого количества воды. Это вещество приводит к появлению трещин на поверхности заготовок.

Сушка древесины

В процессе сушки сырье располагают в углевыжигательном блоке. На древесину оказывает воздействие дымовой газ. В результате термообработки температура заготовок повышается до 160 °С. Количество воды, содержащейся в древесине, оказывает влияние на длительность технологического процесса. В результате сушки получается материал с уровнем влажности 4-5%.

Пиролиз

Пиролиз – химическая реакция разложения, заключающаяся в нагреве вещества при недостатке кислорода.В время горения происходит сухая перегонка древесины. Заготовки нагреваются до 300 °С. При пиролизе из сырья удаляется H2O, что приводит к обугливанию материала. При дальнейшей термообработке древесина превращается в топливо, процентное содержание углерода составляет 75%.

Прокалка

После завершения пиролиза продукт подвергается прокалке. Эта процедура необходима для отделения смол и ненужных газов. Прокалка происходит при температуре 550 °С. После этого вещество охлаждается до 80 °С. Охлаждение необходимо для предотвращения самовозгорания продукта при контакте с кислородом.

Что такое древесный уголь

Уголь древесный является микропористым углеродистым продуктом. Химический состав материала представлен следующими элементами:

• углерод: от 80 до 90%;
• кислород: от 5 до 15%;
• фосфор: от 0,01 до 0,03%;
• водород: от 4 до 5%;
• зола: от 1 до 3%;
• летучие вещества (азот, сера): от 7 до 20%.

Химическая формула показывает, что этот материал имеет схожую с каменным углем структуру. Но в нем присутствует небольшое число элементов, не участвующих в реакциях горения. Процентное содержание различных веществ может изменяться при наличии влаги.

Получение древесного угля осуществляется посредством термообработки древесины. В химии этот процесс называется пиролизом. В процессе повышения температуры древесины большая часть влаги испаряется. При горении уменьшается процентное содержание фосфора, углерода и кислорода. В промышленных условиях данный продукт получают при помощи специального технического оборудования, что позволяет сохранять химический состав вещества.

Скорость распространения

Распространение пламени по предварительно перемешанной среде (невозмущенной), происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к поверхности пламени. Величина такой нормальной скорости распространения пламени (далее – НСРП) является основной характеристикой горючей среды. Она представляет собой минимальную возможную скорость пламени. Значения НСРП отличаются у различных горючих смесей – от 0,03 до 15 м/с.

Распространение пламени по реально существующим газовоздушным смесям всегда осложнено внешними возмущающими воздействиями, обусловленными силами тяжести, конвективными потоками, трением и т.д. Поэтому реальные скорости распространения пламени всегда отличаются от нормальных. В зависимости от характера горения скорости распространения пламени имеют следующие диапазоны величин при:

• дефлаграционном горении – до 100 м/с;
• взрывном горении – от 300 до 1000 м/с;
• детонационном горении – свыше 1000 м/с.

Цвет пламени определяется излучением электронных переходов (например, тепловым излучением) различных возбужденных (как заряженных, так и незаряженных) частиц, образующихся в результате химической реакции между молекулами горючего и кислородом воздуха, а также в результате термической диссоциации. В частности, при горении углеродного горючего в воздухе, синяя часть цвета пламени обусловлена излучением частиц CN ±n , красно-оранжевая — излучением частиц С₂ ±n и микрочастиц сажи. Излучение прочих образующихся в процессе горения частиц (CH_x ±n , H₂O ±n , HO ±n , CO₂ ±n , CO ±n ) и основных газов (N₂, O₂, Ar) лежит в невидимой для человеческого глаза УФ и ИК части спектра. Кроме того, на окраску пламени сильно влияет присутствие в самом топливе, деталях конструкции горелок, сопел и так далее соединений различных металлов, в первую очередь натрия. В видимой части спектра излучение натрия крайне интенсивно и ответственно за оранжево-желтый цвет пламени, при этом излучение чуть менее распространенного калия оказывается на его фоне практически не различимым (поскольку большинство организмов имеют в составе клеток K+/Na+ каналы, то в углеродном горючем растительного или животного происхождения на 3 атома натрия приходится в среднем 2 атома калия).

Отопление углем – практические советы

Полноценное сжигание угольного топлива требует особого подхода к вопросу. Задача – достичь максимального КПД источника тепла, не перегреть теплоноситель и не устроить пожар из-за слишком высокой температуры.

Антрацит — самый калорийный коксующийся уголь

Предлагаем учесть наши рекомендации по выбору оборудования:

1. Чисто дровяные котлы и стальные печки заводского изготовления нежелательно топить углями высокой калорийности – каменными и антрацитами. Мощная теплоотдача и сильный нагрев способен деформировать стенки топливника (обычно их делают толщиной 3 мм).
2. Для угольного отопления не годятся ТТ-котлы с водонаполненными колосниками. Из-за разницы температур раскаленный спекающийся слой намертво прилипает к трубам с водой, проход воздуха и дальнейшая очистка агрегата сильно затрудняется.
3. Если вы располагаете калиброванным каменным углем крупностью фракции 25—50 мм (по классификации – орех), лучшим выбором станет котел с автоматической подачей топлива. Агрегат оснащается ретортной горелкой и вентилятором, четко дозирующим нагнетание воздуха по команде электроники. Длительность непрерывной работы – до 7 суток.
4. Идеальный вариант – купить шахтный либо традиционный котел, рассчитанный на использование угольных пород. В теплогенераторе предусмотрены подвижные колосники, поворачиваемые внешней рукояткой. Приспособление помогает сбрасывать золу из топки в нижнюю камеру.
5. Отопители, оснащенные вентилятором или дымососом, удобнее и безопаснее котлов с механическими регуляторами на цепочке. При критическом росте температуры автоматика отключит подачу воздуха, а канал закроется заслонкой. Обычная крышка поддувала прилегает неплотно, кислород просачивается в камеру, медленное горение продолжается.
6. Топить открытый камин углем – занятие бесполезное. Много тепла не получите, только разведете в комнате грязь, появится неприятный запах.
7. В целях повышения безопасности очень желательно установить на котел дополнительный клапан теплового сброса. В случае перегрева и закипания элемент сбрасывает часть теплоносителя из котловой рубашки и одновременно заполняет ее холодной водопроводной водой.

К каждому типу угля нужно приноровиться. Незнакомое горючее лучше засыпать мелкими порциями, регулируя тягу шибером и наблюдая за ростом температуры. Когда вычислите все нюансы горения данной марки, заполняйте топливник на 2/3.

Химические свойства

Кислород является химически активным веществом. Он способен вступать в реакции с множеством других веществ, однако для протекания большинства этих реакций необходима более высокая, чем комнатная, температура. При нагревании кислород реагирует с неметаллами и металлами.

Если стеклянную колбу наполнить кислородом и внести в нее ложечку с горящей серой, то сера вспыхивает с образованием яркого пламени и быстро сгорает (рис. 80).

Химическую реакцию, протекающую в этом случае, можно описать следующим уравнением:

В результате реакции образуется вещество SO₂, которое называется сернистым газом. Сернистый газ имеет резкий запах, который вы ощущаете при зажигании обычной спички. Это говорит о том, что в состав головки спички входит сера, при горении которой и образуется сернистый газ.

Подожженный красный фосфор в колбе с кислородом вспыхивает еще ярче и быстро сгорает, образуя густой белый дым (рис. 81).

При этом протекает химическая реакция:

Белый дым состоит из маленьких твердых частиц продукта реакции — P₂O₅.

Если в колбу с кислородом внести тлеющий уголек, состоящий в основном из углерода, то он также вспыхивает и сгорает ярким пламенем (рис. 82).

Протекающую химическую реакцию можно представить следующим уравнением:

Продуктом реакции является CO₂, или углекислый газ, с которым вы уже знакомы. Доказать образование углекислого газа можно, добавив в колбу немного известковой воды. Помутнение свидетельствует о присутствии CO₂ в колбе.

Возгорание уголька можно использовать для отличия кислорода от других газов. Если в сосуд (колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде кислорода.

Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и многие металлы. Внесем в колбу с кислородом раскаленную стальную проволоку, состоящую в основном из железа. Проволока начинает ярко светиться и разбрасывать в разные стороны раскаленные искры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).

При этом протекает следующая химическая реакция:

В результате реакции образуется вещество Fe₃O₄ (железная окалина). В состав формульной единицы этого вещества входят три атома железа, причем один из них имеет валентность II, а два других атома имеют валентность III. Поэтому формулу этого вещества можно представить в виде FeO * Fe₂O₃.

Реакцию железа с кислородом используют для резки стальных изделий. Для этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородногазовой горелки. Затем направляют на нагретое место струю чистого кислорода, для чего перекрывают кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и превращается в окалину. Так можно разрезать очень толстые железные детали.

Правила топки и температура горения угля в печи

Основные правила:

• Уголь добавляется по мере сгорания. Его толщина не должна превышать 60 мм.
• При открытии дверцы топки следует закрывать поддувало.
• Если печь оборудована варочной плитой, при любой ее нагрузке следует прикрывать поддувало. Если этого не сделать, в помещение пойдет дым.
• Топливо должно гореть ровным слоем.
• Если в процессе хранения угля у вас осталось большое количество угольной пыли, вы можете ее использовать. Как правильно топить печь угольной пылью? Дождитесь горения основной массы топлива, а потом засыпать небольшое количество пыли.
• При окончании горения нужно прикрыть поддувало.
• Дымовая труба закрывается только тогда, когда угли догорят полностью.

Не рекомендуется сразу сильно прогревать печь. Лучше делать это постепенно, так комфортная температура будет держаться в помещении в течении длительного времени

Следует обратить внимание на влажность угля

Если топливо имеет переизбыток влаги, то меньшее количество тепла будет выделяться в процессе отопления. Это обусловлено тем, то высушивание требует значительных затрат энергии.

Температура горения каменного угля в обычной печи может достигать тысячи градусов. Но обычно она намного меньше – 600-800 градусов. Температура возгорания антрацита в домашних условиях равна 500-600C, а наиболее высокая достигает 2100C.

Этапы горения дров

Температура горения любого материала также от этапов этого процесса и того, как он развивается.

Этапы горения:

• Разогрев. Это подготовительный этап перед началом химической реакции пиролиза, то есть горения. Температура составляет 120-150 градусов. На этом этапе из дров испаряется лишняя влага, обугливается древесина. При достижении порога в 250-300 градусов начинается термический распад материала. Огонь не появляется, но выделяется дым.
• Начало пиролиза. Термический распад захватывается цепной реакцией. Из твердых веществ начинает выделяться газ. Появляется красно-желтое пламя. Если дрова довольно сырые, например, это свежесрубленное дерево , то большая часть тепловой энергии будет затрачиваться на выпаривание воды. Это приведет к длительному разогреванию дров, так как температура не будет достигать критических значений возгорания.
• Горение. Оно начинается при условии наличии кислорода и того, что температуры хватает для того, чтобы поддерживать пламя и разогревать материал. Поэтому огонь в печи разжечь легче, чем в костре на улице. Этот процесс будет продолжаться, пока есть материал для распада и поддержания реакции горения, то есть пока есть дрова. В этот момент температура пламени достигает 600 – 1000 градусов, его цвет становится ярко желтым, белым или прозрачным.
• Затухание. Оно начинается, как только один из факторов составляющих горение начинает сходить на нет: наличие достаточного объема кислорода, топлива или необходимая температура окружающей среды.

Фазы горения

По сути, деревья — концентрат энергии излучения Солнца. Листья растений работают как небольшие солнечные панели, поглощающие световую энергию, чтобы с её помощью преобразовать воду, углекислый газ и минералы в органические вещества. Горение можно рассматривать как процесс обратный фотосинтезу. Поджигание дров освобождает накопленную за время жизни растения энергию, реализуя её в виде высокой температуры огня в костре. Горение древесины проходит три фазы:

1. Испарение влаги под воздействием температуры открытого пламени. Любая древесина содержит влагу, после поджигания вода в ней закипает и испаряется через трещины. Поскольку значительная часть подводимого тепла затрачивается на испарение, успешное поджигание либо требует сухих дров, либо большого количества тепла. Первая фаза завершается при достижении древесиной 100°C.
2. Повышение температуры и газификация древесины. При 150 °C дерево начинает разлагаться на угли и летучие горючие вещества, оптимальная температура для этого процесса — от 280°C. Воспламенение газов происходит при температурах между 260 и 315°C с дальнейшим заметным пламенным горением. При 700°C и выше начинается процесс выделения и сжигания газов с высокой теплотворной способностью. Фаза заканчивается с прекращением образования летучих горючих веществ.
3. Углеродное горение. После выделения первичных и вторичных газов остаются углеродные цепи и несгораемые вещества. Углерод, или древесный уголь, горит долго и без видимого пламени. Стадия заканчивается полным сгоранием твёрдых веществ в древесине до негорючей золы.

Какие факторы влияют на температуру горения дров?

Температура возгорания дерева зависит от пород деревьев, которые использовались для заготовки топлива. Ключевые факторы – сорт, влажность древесины и объем воздушной смеси, подаваемой в топливный отсек печи, камина или котла.

Уровень влажности

У свежих дров уровень влажности составляет от 42 до 66%, средний показатель – 54%. Температура горения такого топлива не будет высокой, поскольку производимое тепло расходуется на испарение излишней влаги. В результате это может привести к снижению теплоотдачи топливного материала.

Достичь максимальных температурных показателей при сжигании древесного топлива можно следующими способами:

• для обогрева дома, организации горячего водоснабжения и приготовления еды использовать двойной объем свежих дров, что повлечет за собой увеличение расходов на закупку топлива и обслуживание отопительной системы;
• свежесрубленное дерево правильно подготовить и просушить – провести распилку бревен на поленья и складировать под защитный навес для сушки на открытом воздухе. Оптимальная продолжительность сушки – 12 месяцев;
• выполнить оптовую закупку уже готового хорошо просушенного топлива.

Дозированная подача воздуха

Чтобы обеспечить полное сжигание топлива и достигнуть высокой температуры, в топливном отсеке должна быть организована подача воздуха в избыточном объеме.

Идеальное горение древесины можно описать следующей формулой:

C+2H₂+2O₂=CO₂+2H₂O+Q (тепло)

При подаче кислорода в топливную камеру дровяной печи в процессе сжигания топлива образуется водород и углерод (левая часть формулы), которые выделяют тепло, пар и углекислый газ (правая часть формулы).

Чтобы температура костра была максимальной, объем воздушной смеси, подаваемой в топливник, должен составлять 130% от объема, который необходим для горения дров.

Закрытие дымоотводных заслонок приводит к уменьшению объема поступающего воздуха и образованию угарного газа. В результате падает температура горения, снижается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные дровяные котлы дополнительно оснащаются теплоаккумуляторами. Они позволяют накапливать излишки тепловой энергии, которая генерируется в процессе сгорания топлива при высоком КПД и хорошей дымоходной тяге.

В некоторых случаях достаточно приобрести теплогенераторную установку с принудительной циркуляцией воздуха.

Конструкция дровяных печей не позволяет экономить топливо, поскольку весь объем тепловой энергии сразу расходуется на обогрев помещения или нагрев воды. Впрочем, увеличение тяги в печах можно обеспечить за счет повышения интенсивности сгорания дров, а также их теплотворности.

Также температура горения зависит от конструктивных особенностей отопительных приборов. Для изготовления котлов и печей используются износостойкие материалы с различным уровнем теплового расширения.

В габаритной каменке из кирпича дровяное топливо сгорает медленно и в полном объеме. Металлические устройства обеспечивают ускоренный процесс горения дров. Они отличаются незначительной зольностью и высокой теплоотдачей.