Виды топлива для печей

Виды топлива для печей

Печь — это установка для сжигания топлива, в процессе которого выделяется необходимое для отопления дома или иных нужд тепло.

Для каждого вида топлива существует свой тип печи. Это связано с особенностями розжига, скоростью горения, необходимостью регулировочных операций и другими тонкостями сжигания каждого вида топлива. Так, отопительная печь на жидком топливе не может работать на угле, а в печи на твёрдом топливе, предназначенной для отопления небольшого дома, нельзя сжигать мазут. Только в отдельных конструкциях печь может работать на двух видах топлива, при этом всё равно требуется переналадка.

По агрегатному состоянию все виды топлива для печей разделяются на твёрдые, жидкие и газообразные.

Как топить печь правильно

Большинству из нас кажется, что топить печь очень просто. Кинул дрова, подложил бумагу, поджег и все. На самом деле это не так.

Подготовка печи

Для начала надо очистить топку и дымоходы от сажи и заделать все трещины. Затем проверить наличие кочерги, совка для уборки золы и толстых рукавиц для защиты рук от ожогов.

Заранее подготовленное топливо должно быть сухим. Пар от влажного топлива конденсируется на стенках печных каналов и остужает их. Уголь для топки должен быть качественным и без пыли.

Далее проверяем тягу в печи. После открытия заслонки дымохода, можно просто засунуть руку внутрь топки. Если ощущается дуновение воздуха, то все в порядке. Проверить тягу можно также горящей спичкой или бумагой.

Убедившись в наличии тяги, очищаем колосник и зольник.

Этапы топки печи

После подготовки приступаем к топке печи. Основные этапы работы с топливом:

1. Растопка. Для растопки подойдут сухие остатки от рубки дров и работы с деревом: щепа, стружка, береста и мелкий хворост. Щепу можно строгать ножом от небольших сухих поленьев. Растопку укладывают на скомканную газету, добавляют сверху несколько крупных поленьев так, чтобы топка заполнилась на треть высоты, и поджигают.
2. Подача основной закладки. Первую порцию топлива укладывают плотно, перекрывая всю площадь колосников. Последующие закладки нужно укладывать на крупные угли от предыдущих порций. От поверхности топлива до верха топки должно быть не менее 100 мм. Топочная дверь закрывается, а поддувальная — приоткрывается. Подачу воздуха регулируют печными задвижками.
3. Процесс горения. При правильной подаче воздуха пламя соломенного цвета, а горящие дрова слегка потрескивают. Если пламя белого цвета, а в топке гудит, надо снизить подачу воздуха. Если огонь стал темно-красным и появился дым, подачу воздуха увеличивают. Идеально горят поленья одинакового размера. Для получения тепла необходимо регулировать задвижку на дымоходе, вьюшечную заслонку и дверцу поддувала, стараясь не допускать угарного газа в комнату, но и не выпуская при этом все тепло от горения.
4. Завершение. Когда над углями исчезнет открытое пламя, нужно наполовину прикрыть вьюшечную заслонку и кочергой сдвинуть оставшиеся угли к центру колосника. После того, как окончательно исчезнет пламя, закрывают все дверцы и до конца вьюшечную заслонку. Если нет времени дожидаться сгорания углей, выгребите их из топки и закройте заслонки и задвижки.

Правила безопасности

Основными опасностями при использовании печей являются угарный газ и пожар. В целях безопасности соблюдайте несколько правил:

• осматривайте печь до розжига на наличие следов копоти;
• не используйте для розжига горючие жидкости;
• завершайте топку за 2 часа до сна;
• используйте топливо, соответствующее данному типу печи.

В заключение отметим, что кирпичные печи топятся по максимуму, а металлические печи — небольшими порциями во избежание коробления корпуса.

Принцип работы печей длительного горения коренным образом отличается от функционирования обычного отопительного устройства. Действие печи длительного горения основано на распространении огня сверху вниз. Топливо поджигается в верхней части, благодаря использованию воздухоподводящей трубы. При горении газы отсасываются через дымоход. Контроль подачи воздуха осуществляется заслонкой: процесс горения трансформируется в тление. Такой функционал позволяет осуществлять тепловыделение в течение многих часов и даже суток.

Процессы в печи осуществляются следующим образом:

• просушка топлива (энергоносителя);
• пиролиз (разложение); обязательные условия – недостаток кислорода, температура около 450ºC;
• горение летучих (легких) фракций с параллельной карбонизацией (насыщением углекислотой) топлива;
• распад твердых фракций горючего и их переход летучее состояние;
• реакция окисления (получение водорода и угарного газа) при температуре 400ºC.

Результатом окисления (восстановления) является выход большого количества тепла. Обязательное условие: температура не должна падать ниже 250 ºC. В противном случае водород и угарный газ выйдут наружу. Тепло не будет передано.

Розжиг печи

Перед розжигом печи рекомендуется осмотреть состояние дымоходов и печи в целом.

Убедиться в отсутствии посторонних предметов на печи, а также в емкости для масла. Наличие воды в нижней емкости недопустимо.

После осмотра и устранения неисправности, залить через отверстие небольшое количество масла — 2-3 литра.

Для быстрого розжига долить 50-100 грамм жидкости для розжига (керосин, дизельное топливо, печное топливо или специальную жидкость).

Изготовить из бумаги фитиль (ветошь), смочить его в жидкости, используемой для розжига, в масле или в керосине.

Поджечь фитиль и опустить в предназначенное отверстие, которое служит для залива топлива на дно емкости.

Прикрыть отверстие, оставив щель, размером около 1-2 см. Жидкость должна загореться.

Регулировкой размера щели необходимо добиться стабильного горения. Через 5-10 минут отработанное масло закипает, печь на отработанном масле нагревается и входит в рабочий режим.

Примечание. Печь разжигается и без применения жидкости, но в этом случае на розжиг требуется большее количество времени и бумаги.

Для розжига кроме бумаги допускается использование промасленной ветоши.

Дизайн печи

Современные производители постепенно отказываются от громоздких конструкций в пользу компактных энергоэффективных моделей со стильным дизайном. Поскольку дровяные печи чаще всего используются для обогрева одного или двух смежных помещений, покупателям нет смысла приобретать массивные установки, которые будут только загромождать комнату.

Если вы не знаете, какую отопительную печь лучше выбрать для жилого помещения, присмотритесь к современным моделям, стилизованным под дровяной камин, с прозрачными дверцами, сквозь которые можно любоваться открытым огнем. Популярностью пользуются агрегаты с коваными элементами, которые идеально вписываются в классический загородный интерьер.

Важно! Чтобы быстрее разжечь огонь в камине, храните дрова в сухом месте либо заранее помещайте их в специальную дровницу для просушки.

Дровяной камин «Танго»

• объем отапливаемой комнаты – 80 м3;
• материал дверцы – жаропрочное стекло с видимой диагональю 500 мм;
• диаметр дымохода – 150 мм;
• тип дымоотведения – тыльный;
• масса устройства – 91 кг.

Стоимость модели – от 27 810 ₽.

Завершает рейтинг отопительных печей элегантный дровяной камин со стеклянной дверцей. Вставки из нержавеющей зеркальной стали создают интересные блики, завораживая красотой пламени и придавая конструкции визуальную легкость. Большая диагональ стеклянной дверцы позволяет любоваться пламенем и создавать уютную атмосферу в доме. В конструкции предусмотрен отсек для хранения и сушки дров и система защиты топки – плиты из вермикулита.

• эффектный внешний вид;
• не требует обустройства фундамента для монтажа;
• компактная конструкция;
• эффективно справляется с задачами обогрева;
• есть встроенная плита для разогрева и приготовления блюд.

• относительно высокая цена;
• не подходит для отапливания больших помещений.

Принцип работы

Наибольшее практическое применение на НПЗ получили радиантно – конвекционные печи. Они имеют две отделенные друг от друга секции.

В радиантной секции – тепло передается за счет радиационной теплопередачи путем поглощения у чистого тепла.

Рис.2 – Радиантная секция

В конвекционной секции – тепло передается за счет конвективной передачи тепла путем омывания поверхности труб дымовыми газами.

Внутри печи расположен многократный изогнутый стальной трубопровод змеевик, по которому непрерывно прокачивается нагреваемой смесь. Смесь подается в конвекционную секцию после чего проходит радианную секцию. Жидкое и газообразное топливо сжигают в горелках радиантной камеры.

В результате повышается температура дымовых газов и светящегося факела представляющего собой раскаленные частицы горячего топлива. Тепловые лучи падают на наружные поверхности труб и внутренние поверхности стен радиантной камеры печи.

Нагретые поверхности стен в свою очередь излучают тепло, которые также поглощается поверхностями радиантных труб. Большая часть используемого тепла передается в радиантные секции остальное в конвекционные секции.

Дымовые газы проходят конвекционную секцию, омывают находящиеся там трубы отдавая тепло. Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлено скоростью движения дымовых газов. Пройдя конвекционную камеру дымовые газы уходят в дымовую трубу.

Оптимизация процесса горения топлива

Производство для энергетики Юрий СКАКУНОВ, Дмитрий КОШМАНОВ, Александр СКАКУНОВ, Антон МЕРЗЛЯКОВ, Владимир ПУТИНЦЕВ, Олег РАДЮКОВ 5374

В настоящее время для предприятий нефтеперерабатывающего комплекса главной задачей является снижение воздействия на окружающую среду и оптимизация затрат на переработку нефти.

В период c декабря 2016 г. по февраль 2017 г. на печах установки АВТ-7 Омского НПЗ были проведены испытания по использованию ТСА (трансзвуковой струйный аппарат) для обработки ЖТТ с целью оптимизации его физико-химических характеристик и повышения эффективности сжигания топлива.
Целью испытаний было выявить эффективность физического воздействия на топливо сверхзвуковым скачком давления с целью изменения процесса горения. Для этого была спроектирована, изготовлена и поставлена на Омский НПЗ трансзвуковая струйная установка по обработке жидкого топлива перед печами. В результате этого было зафиксировано изменение физико-химических характеристик ЖТТ, что повлекло значительное снижение вредных выбросов в атмосферу и уменьшение расхода условного топлива.

При формировании скачка давления формируется спектр колебаний различной физической природы, в том числе ультразвуковых, электромагнитных и т. д., способствующих схлопыванию новых газовых пузырьков, которые, в свою очередь, схлопываясь, рождают новые колебания, то есть наблюдается лавинообразный процесс схлопывания газовых пузырей, что создает мощное ультразвуковое поле, в результате чего происходит преобразование компонентов исходной жидкостной смеси (расщепление, изомеризация и т. д.).

Известно, что скорость звука в воде при нормальных условиях составляет примерно 1500 м / с, а в воздухе – 340 м / с. Если взять воздух и воду в соотношении объёмов 50 % на 50 % и хорошо их перемешать, то скорость звука в этой газожидкостной смеси уменьшиться до 5‑25 м / с. При скорости потока газожидкостной смеси выше величин этого интервала скоростей в канале постоянного сечения возникает скачок давления со схлопыванием парогазовой фазы (см. рис. 1).

Впервые явление скачка давления в воде обнаружил в 1936 г. ван Рауэл. На основе открытого им явления было разработано устройство по смешению различных компонентов, развитие и совершенствование которого привело со временем к созданию трансзвуковых струйных аппаратов (ТСА) различной модификации.

В основе работы ТСА лежит использование скачка давления (рис. 1) в гомогенном двухфазном высокоскоростном потоке повышенной сжимаемости. Трансзвуковая обработка заключалась в локальном комплексном воздействии на поток обрабатываемой парогазожидкостной среды различными физическими полями. При мгновенном (за 10‑4–10‑6 секунды) перепаде давления в зоне скачка давления и переходе скорости движения среды от сверхзвуковой к дозвуковой скорости происходит схлопывание парогазовых пузырьков, что сопровождается мощным гидромеханическим, акустическим воздействием на обрабатываемую среду, ударной волной и локальным повышением температуры и давления в реакторе установки.

Согласно программе проведения испытаний, оперативным персоналом установки АВТ-7, на которую была смонтирована установка, выполнен перевод печей на соотношение 50 / 50 жидкое / газообразное топливо. В табл. 1 приведены данные системы «РАПОРТ» с показателями работы установки по загрузке и расходу топлива. Анализ выполнен на сопоставимую загрузку установки сырьем и температуру окружающего воздуха.

В табл. 2 приведены данные с теплотехническими показателями работы печей по КПД, составу дымовых газов. Состав дымовых газов и расчет КПД печей определен с помощью измерений, выполненных переносным газоанализатором «Полар». Показатели по П-3 в табл. 2 не приводятся, так как загрузка печи по жидкому топливу была минимальной.

На рис. 2 и 3 визуализирована работа горелок с обработанным жидким топливом ТСА и топливом без обработки ТСА.

При проведении пробега выполнялись отборы жидкого топлива на границе установки и после установки ТСА для анализа химического состава (сводные данные – в табл. 3).

1. Фракционный состав. Результаты анализов фракционного состава по ASTM D 1160 от 26.12.2016 показывают, что температура выкипания от 5 до 20 % объема и 60 % от общей пробы после установки ТСА уменьшается на 4‑7 градусов, а температура выкипания от 30‑50 %, 70‑79 % объема от общей пробы снижается менее значительно, от 0,2 до 1,4 градуса. Это говорит о том, что ТСА воздействует на все фракции топлива, при этом величина воздействия зависит от природы и строения молекул. Результат действия – уменьшение углеродного скелета молекул за счет разрыва одинарных связей С-С. В конечном итоге, это приводит к уменьшению их температуры кипения, при этом, Ткип более легких фракций изменяется, как правило, сильнее.

2. Выход по топливу. Выход по концу испытания топлива после установки ТСА оказался выше, чем до него, то есть при тех же условиях объем перегнанного топлива стал на 0,4 % больше (79,5 % от общей доли против 79,1 %). Очевидно, в жидком топливе сократилось количество тяжелых и неразветвленных углеводородов, т. к. больший объем топлива стал кипеть при условиях работы перегонки, а не остался за пределами ее ограничения.

3. Теплота сгорания. Теплота сгорания топлива после установки ТСА увеличилась на 220 кДж / кг. Это объясняется тем, что после обработки ТСА увеличилось количество более легких молекул, а чем меньше скелет молекулы, тем больше калорийность, т. к. энтальпия сгорания небольших молекул выше за счет более легкого разрыва связей.

4. Коксуемость. Коксуемость после ТСА стала ниже (5,98 % против 5,48 %), это говорит о том, что стало меньше тяжелых углеводородов, т. к. после ТСА меньше сырья для закоксовывания, ибо легкие молекулы коксуются тяжелее в силу того, что степень полноты их сгорания выше.

5. Кинематическая вязкость при разных температурах. При Т = 50 °С кинематическая вязкость снижается на 0,7 мм2 / с, при Т = 80 °С на 0,16 мм2 / с, что говорит о том, что углеродный скелет молекул меньше, а сами молекулы более разветвленны, т. к. более разветвленные и тяжелые молекулы создают более вязкую среду.

6. Температура вспышки в открытом тигле, °С. Температура вспышки жидкого топлива после ТСА не определяется, т. к. датчик прибора забрасывает кипящим мазутом при достижении 140 °С.
Данный эффект связан с образованием более легких углеводородов.

Выводы

1. Достигнутый эффект по снижению удельного потребления условного топлива при использовании ТСА в среднем 2,3 % (данные в таб. 1).

2. Зафиксирован рост КПД: по печи П-1 на 0,7 %, по печи П-2 на 0,4 %, по печи П-3 на 0,3 %. При работе горелок с ТСА в составе дымовых газов зафиксирована более низкая концентрация СО (до 70 %) и SO2 (до 40 %), данные в табл. 2.

3. Топливо, обработанное ТСА, имеет более низкую коксуемость, кинематическую вязкость, больший выход по фракционному составу при одинаковых условиях, большую теплоту сгорания, фракционный состав смещается в сторону легких фракций. Температура вспышки не определяется, т. к. проба начинает кипеть при 140 °С (прибор не позволяет выполнить корректный анализ). Данные представлены в табл. 3.

4. Визуально при работе ТСА факелы горелок имеют стабильную форму, отсутствует капельное искрение. С отключенным ТСА факелы горелок «рваные», присутствует капельное искрение (недостаточное распыление, как следствие – механический недожог).

Cпиcoк иcпoльзовaнной литературы

1. Kpoпп Л. И., Зaлoгин И. Г., Янoвcкий Л. П. Пoкaзaтeль cyммapнoй вpeднocти пpoдyктoв cгopaния энepгeтичecкиx тoплив// Teплoэнepгeтикa. – 1978. – M10. – С. 47‑49.

2. Иванов B. M., Канторович Б. B., Paпиoвeц Л. C. Toпливныe эмульсии для сжигания и газификации// Becтник AH CCCP. – 1957. – M5.

3. Скакунов Ю. П., Исхаков Ш. Х., Тишкин С. В. Способ переработки многокомпонентных жидкостных смесей (варианты) и установка для их осуществления.
Патент № 003952. – 2003 г.