Піч зводиться одного разу, а топити її потрібно весь час, з одного боку. З іншого - конструкція печі багато в чому, якщо не повністю, визначається видом використовуваного палива. А його доступність істотно залежить від запасів місцевих ресурсів в регіоні. Так що грубку витанцьовують від палива.
Сучасна теплотехніка дозволяє спалити до вуглекислого газу, води і золи все, що в принципі може горіти, і дещо з того, що в принципі горіти не може. Це не тільки жарт. Чого можна очікувати від згоряння палива в печі? І наскільки простою та ефективною може бути піч на такому-то, або таких-то видах палива? Це залежить від його властивостей:
- Агрегатного стану - тверде, рідке, газоподібне;
- Питомої теплотворної здатності, або теплоти згорання;
- Питомої вартості;
- Швидкості згоряння;
- Температури згоряння;
- Здібності обводнять;
- зольності;
- Змісту вищих органічних сполук;
- Вмісту сірки;
- Активності.
Твердь, рідина або газ?
При ретельному розгляді (для якого, на жаль, тут немає місця) за сукупністю якостей найкращими поки виявляються природний газ і рідке паливо. Але самостійно робити грубку під них краще не намагатися: без промислового обладнання і налагодженої технології за це не візьметься і досвідчений теплотехнік. Точніше, тим більше не візьметься, знаючи, що до чого.
І є нюанс: оскільки це паливо віддає тепло практично миттєво, однією пічкою не обійдешся. Для спалювання потрібен теж складний комплекс обладнання. Для прикладу - см. На рис. схему домовик міні-котельні. Коштує таке чимало, і економічно (і екологічно) виправданим виявляється для домоволодінь житловою площею понад 120-150 кв. м.
Примітка: ККД навіть невеликого газового або мазутного котла з автоматикою досягає 90% і більше. Майже всі втрати в централізованих котелень припадають на трубопроводи.
Саморобної ж грубкою можна обігріти і забезпечити гарячою водою до 60-100 кв. м. житлових. Більше - складність робіт і витрати настільки зростають, що дешевше і простіше виявляється поставити двоконтурний газовий котел. Якщо, звичайно, є підведення газу. У такому випадку потрібно орієнтуватися на нижчу із зазначених значень; при балонному газі - на вищу.
Виняток - пиролизная (точніше, газогенераторна) піч на відпрацьовуванні або темному пічному паливі. Її, з дотриманням умов безпеки, нескладно зробити самому. Але обігрівається площа - до 40-60 кв. м, відбір тепла для ГВП утруднений, а пристрій полнопоточного водогрійного контуру навряд чи можливо. Тобто область застосування - гараж. дача. невеликий житловий будинок. за умови, що грубка в прибудові.
Примітка: Піролізне масло - не паливо для піролізних печей. Воно - продукт швидкого (50-30 с) безкисневого піролізу відходів деревообробки при температурі близько 600 градусів. Піролізне масло досить сильно обвідного, має кислу реакцію, тобто хімічно агресивні компоненти в своєму складі і містить до 2% і більше сірки. Спалюють його в промислових котлах і печах за допомогою спеціального пальника.
Теплота згоряння і вартість
Теплота згоряння загальновживаних видів палив коливається від 1800 ккал / кг (викидними деревина: вільха, верба, підгнилий сирої хмиз) до майже 11 000 Ккал / кг (поліетилен і інші органічні полімери), що в мегаджоулях буде від 7,74 МДж / кг до 47,14 МДж / кг у поліетилену.
Тут вже можна знайти нюанс: повністю спалити можна все, але ціна-то кілограми різна! Тому робимо так:
- Виробляємо теплотехнічний розрахунок потужності обігріву приміщення.
- Даємо до нього запас в 10-20% на ГВС.
- Даємо до отриманого ще 50% запас на аномальні холоди.
- Отримане значення ДЕЛІМ на ККД обраної печі.
- За отриманою потрібної теплової потужності печі і питомої теплотворної здатності палива визначаємо його масовий / об'ємний витрата.
- Помноживши витрата на вартість, отримуємо питому вартість опалення.
- Повторюємо процедуру для різних печей і палив, поки не вийдемо на мінімум за ціною.
Примітка: опалювальні прилади з ККД менше порогових 70% можна не розглядати. Навіть якщо нам особисто екологія фіолетовим по жовтому побоку, додаткових податків і штрафів якщо десь ще і немає, то будуть. Обов'язково.
швидкість згоряння
У саморобних печах без складної автоматики спостерігається чітка відповідність: чим швидше згоряє паливо, тим меншого ККД печі можна домогтися і тим складніше виходить її конструкція. Причина проста: без недоступних самодельщиков технологічних хитрувань виділилося відразу велику кількість тепла важко вловити і направити в приміщення, або в водогрейкі, перш, ніж воно вилетить в трубу. Тому має сенс тільки саморобна піч на повільно палаючому паливі - твердому, маслах, нафтошламів і т.п. Або піч повільного горіння, де процес згоряння штучно сповільнюється.
За швидкістю згоряння серед твердих палив виділяється кам'яне вугілля. Вона у нього дуже нерівномірна в міру згоряння. Спочатку, коли йде газифікація, полум'я вирує. А потім, коли залишається чистий карбон (аморфний вуглець, кокс) починається повільне тління. А зробити піч з високим ККД і в тому, і в тому режимі горіння, не так-то просто.
температура згоряння
Це палиця з двома кінцями. Один кінець - чим вище температура, тим простіше домогтися повного згоряння і високого ККД. З іншого боку, знову ж таки, витягти і направити куди потрібно тепло стає важче; внаслідок великого температурного градієнта воно так і норовить вилетіти в трубу. Тому ускладнюється конструкція печі. Крім того, при високій температурі згоряння потрібні дорогі жароміцні матеріали.
Примітка: максимально досяжна в саморобних конструкціях температура згоряння приблизно 1100 градусів; це піролізні і газогенераторні печі. Вище - без спецсталі і вогнетривів витримає хіба що кілька пробних топок.
обводненість
Обводнення палива відбирає тепло не тільки і не стільки на випаровування води. При високій температурі при наявності каталізатора - вуглецю - ще більше енергії йде на хімічне відновлення води і з'єднання виділився кисню з атмосферним азотом. Водність палива у відсотках за вагою позначається як W.
Здатність палива поглинати вологу по-перше, зменшує його теплоту згоряння. У дров - вдвічі і більше при підвищенні вологості з 20% до 50%. Обводнених рідке паливо може виявитися і вибухонебезпечним. А ледь вологий буре вугілля самозаймається, тому його і не транспортують від місць видобутку, ТЕЦ на бурому вугіллі будують біля видобувних кар'єрів.
Піч, що працює на обводненому рідкому паливі, повинна бути забезпечена спеціальним пальником і системою підготовки палива. Твердопаливна - складним димовим трактом, в якому відновлені деталі і окислів азоту НЕ охолонуть перш, ніж розпадуться до вихідних і віддадуть назад тепло.
Зольність обчислюється просто: вага твердого залишку (золи) ділимо на вихідний вага закладки. Якщо з кілограма палива залишається 30 грам сіренького порошочка - зольність його 3%. Зольність палива в специфікаціях позначається великою літерою A.
Зольність характеризує більш господарські особливості печі. Золу потрібно вигрібати, з одного боку. З іншого, зола більшості видів палива - прекрасне добриво.
Вища органіка
Це вищі спирти, з'єднання фенольного ряду, полімери тощо З одного боку, вони мають дуже велику теплотворну здатність, що видно на прикладі хоча б поліетилену. З іншого - при температурі нижче 900 градусів дають багато нагару і сажі. Або спалювати потрібно дуже повільно, на тлінні, щоб встигли розпастися.
Сірка і горючі мінерали
активність
Активність палива - параметр умовний. Вона характеризує здатність палива спалахувати і згоряти самого по собі.
Гранично активним вважається паливо, що спалахує від іскри, причому зона горіння відразу поширюється по всій його поверхні. Високоактивний паливо вимагає підпалу невеликою кількістю ще більш активного або за допомогою гніту, але потім на відкритому повітрі швидко і по всій поверхні розгорається. Середньо активну вимагає розпалювання більш активним паливом і без додаткових заходів (поширювати, поворушити) або наддуву на відкритому повітрі повністю не згорає. Горіння низькоактивних палива може проходити тільки в спеціальних пристроях після розпалу.
Активність палива мало залежить від його теплотворної здатності, але набагато більше - від агрегатного стану, температури кипіння (для рідкого палива) і ступеня подрібнення (дисперсності) для твердого. Наприклад, бензин і етиловий спирт при кімнатній температурі гранично активні. У солярці при кімнатній температурі факел гасне, але, розпорошена форсункою, вона при 90 градусах сама спалахує на відкритому повітрі. Деревина у вигляді дров середньо активна, у вигляді сухої стружки - високоактивні, а у вигляді тирси - дуже слабо активна.
Примітка: по ТУ температура спалаху річного дизельного палива - 62 градуси. Але це в закритому тиглі.
Про пеллетах
Про пічної проблеми думають не тільки самодельщики. Нині налагоджений широкомасштабний випуск практично ідеального твердого палива для побутових печей - паливних пелет, див. Рис.
Вартість пелет на ринку оптом - до 5000 руб. за тонну. Є у продажу і пелети в дрібній розфасовці, для виїздів на пікнік, на дачу і т.п. Розрахунки фахівців на рятівну для людства роль побутових печей якраз і засновані на припущенні про широке використання пелет.