A másodlagos égés kérdésének kezelése előtt hasznos lesz alaposabban megvizsgálni a kandallókban leggyakrabban használt üzemanyagot, azaz a fát.
Kémiai szempontból a fa éghető és nem éghető anyagokból áll.
A fa fő éghető alkotóelemei:
- Cellulóz - a növényi sejtek alapvető építőanyaga, kémiai szempontból poliszacharid.
- A lignin - a fa fontos alkotóeleme, egyik funkciója a sejtfalak mechanikai megerősítése, és része a hajszálereknek is, amelyek vizet és tápanyagokat vezetnek a növényekben, ezért a fákban is.
- Gyanta - a tűlevelű fák fájában található. Mivel a gyantában található szénhidrogének fűtőértéke lényegesen magasabb, mint a cellulózé vagy a ligniné, a gyantát tartalmazó tűlevelű fák fája kissé magasabb fűtőértékű, mint a lombhullató fák fája.
A fafajok fűtőértéke
A fa nem éghető alkotóelemei:
- Szervetlen anyagok - nem éghető égési maradékot képeznek - hamu.
- Víz - a fa nedvességtartalma.
A fa teljes fűtőértékét befolyásolja a nem éghető alkatrészek, különösen a nedvesség aránya. A faanyagban, mint kémiai vegyületben található víz bizonyos párolgási hővel rendelkezik (a víz gőzzé alakításához szükséges hőmennyiség). Minél több víz van a fában, annál több hőre (energiára) van szükség ahhoz, hogy gőzzé alakuljon (szárítás). Így az üzemanyag növekvő víztartalma általában rontja maga az égési folyamat energiamérlegét.
A fa nedvességét a víz és a nedves fa össztömegének arányában fejezzük ki:
A fűtőérték függése a benne lévő nedvességtől
A faégetés kémiai folyamat. A folyamat során felmerülő kémiai reakciók mind endotermek (a kivitelezéshez hőre van szükség), mind exotermek (reakciójukkal hő szabadul fel).
A fa fűtésekor a benne lévő víznek először el kell párolognia. A víz elpárologtatása sok hőt emészt fel és hűti a fát. Csak a víz elpárolgása után emelkedik a hőmérséklet és más illékony anyagok szabadulnak fel, és a fában található egyes anyagok hőbomlanak. Ez gyúlékony gázok és szénmaradványok keverékét hozza létre a rostélyon.
Az éghető gázok a rostélyon keresztül szállított levegővel (elsődleges levegő) hosszú láng formájában égnek - elsődleges égés. Ez a folyamat azonban nem égeti el az összes éghető anyagot, mert általában nincs elég oxigén vagy elég magas hőmérséklet.
Ezért két dolog fontos.
Biztosítani kell, hogy az égéstér megfelelő hőmérsékletű legyen. Ezt az állapotot a kandallóbetét zárt öntöttvas vagy acél testének felépítése biztosítja.
A második feltétel az elégő mennyiségű levegő ellátása az égő lángok fölötti térbe. Levegőellátás egy másik ún a másodlagos égést a betét kialakítása oldja meg, és minden gyártó másként oldja meg ezt a problémát, de általában a betét testén belüli csatornarendszerrel, amelyen keresztül a levegő átfolyik a lángokon.
A másodlagos égést a betét üvegének öblítéséhez használt levegő is támogatja. A gyártók az öblítést úgy oldják meg, hogy az üveg teljes hosszában, annak felső szélén levegőt juttatnak. Régebbi típusú betétek esetében a gyártók ezt úgy oldják meg, hogy nem zárják le az üveget az ajtóban a felső szélén található tömítőzsinórral (a tömítés csak az üveg alsó szélén és mindkét oldalán van). Az így létrehozott kötés aztán folyamatosan áramolja a levegőt a belső térből a betét testébe.
Másodlagos levegőellátás régebbi típusú betétekhez - Blanzek 700
A modernebb típusú betéteknél ez a levegő általában kívülről érkezik a kandallóbetét testében lévő csatornarendszeren keresztül. Mindkét esetben a betét ajtajának üvegén a levegő áramlása megakadályozza annak túlzott eltömődését és kátrányosodását.
Másodlagos levegőellátás modern betétekhez - Romotop
Ez a levegő, amelyet a gyártók néha pontatlanul terciernek neveznek, elősegíti a másodlagos égési folyamatot.
A szekunder levegő lehetővé teszi a meg nem égett gázok kiégését, ezáltal felszabadítva a tüzelőanyagban lévő maradék energiát, és ideális esetben csak a kéményből távozó szén-dioxidot, vízgőzt és nitrogént. Az illékony gázok és az emissziós részecskék másodlagos elégetése, vagyis gázosítása jelentős üzemanyag-megtakarításhoz vezet (akár 50% -ig), és így természetesen jelentősen növeli az égési folyamat hatékonyságát a kandallóbetétben vagy a kályhában. Végül, de nem utolsósorban a másodlagos égésnek jelentős előnye van a kéményből a levegőbe történő kibocsátás minimalizálásában.
A szó valódi értelmében vett harmadlagos levegő ellátásával a kandallóbetétek egyes gyártói megoldják a szigorú kibocsátási normák teljesítését Németországban, Ausztriában stb. A lényeg az, hogy ismét több levegőt hozzunk a csatornarendszeren keresztül, közvetlenül a kimeneti nyak előtt, ahol a füstgázok elhagyják a betét testét. A füstgázban lévő többi részecskének további oxigénellátása és ezt követő elégetése van. Ez az égés minimális hőmennyiséget bocsát ki, amelyet általában az ún kéményvesztés. Célja nem az, hogy a füstgázból további hőt nyerjen a fűtéshez, hanem az, hogy csökkentse a füstgázban lévő kibocsátások arányát.
Most részletesebben megvizsgáljuk a másodlagos égés elvét, vagy, mint már említettük, a kibocsátási részecskék elgázosodásának és az azt követő elégetésének elvét. Az egész égési folyamat négy szakaszban zajlik:
- 1. szakasz - az üzemanyag felmelegítése és szárítása (a fa vízének elpárologtatása)
100 ° C-ig terjedő hőmérsékleten zajlik.
- 2. szakasz - az üzemanyag szerkezetének bomlása (pirolízis)
400 ° C körüli hőmérsékleten zajlik. Gáz, gőzök és folyadékok szabadulnak fel, szén és hamu marad a rostélyon.
- 3. szakasz - a szén reakciója oxigénnel, szén-dioxiddal és vízzel (szén-redukció)
700 ° C körüli hőmérsékleten zajlik.
- 4. szakasz - oxidáció - metán és oxigén reakciója (égés) szén-dioxid és vízgőz képződésére és hő felszabadítására
Az exoterm reakció, amely a másodlagos égés során felszabaduló további hő forrása, egyúttal az endoterm fő gázosítási reakciók hőforrása.
Következtetem
Elmagyarázzuk a szekunder égés energiahatékonyságát az alapvető 2 típusú kandallókamrák elvén. A kandalló történelmileg régebbi kialakítása az ún nyitott kandalló. A fatüzelés ezen módszerével csak az ún elsődleges égés esetén az összes illékony gáz és az emissziós részecske haszontalanul távozik a kéménybe. Másodlagos égés nem következik be, mert az előbb említett feltételek nem teljesülnek az ilyen típusú fókuszban, nevezetesen az elégtelen hőmérséklet és az oxigénhiány az emissziós részecskék elgázosodásának megkezdéséhez és azok későbbi elégetéséhez. Egy ilyen eljárás hatékonysága körülbelül 30%. Így meglehetősen nagy áldozata annak az örömnek, amikor belenézünk az üveget nem borító lángok nyílt tűzhelyébe.
Emiatt manapság a kandallók dominálnak, ahol a kandalló kandallóbetét vagy kandallókályha segítségével valósul meg, ami kiküszöböli a nyitott kandallók alapvető hátrányát. A kandallóbetét vagy a kályha belsejében az égési folyamat hatékonysága ekkor 65-85% között mozog.
Minden betétben vagy kályhában van másodlagos égés, csak intenzitása, illékony gázok és emissziós részecskék elégetésének tökéletessége különbözik. Az üzemanyagban lévő energia felhasználásának mértéke és ezáltal a másodlagos égés tökéletessége egyértelműen kifejezi a kandallóbetét vagy a kályha hatékonyságát, mint a legfontosabb paramétert, amelyet figyelembe kell vennie ezek kiválasztásakor.
Termékeik esetében a kiskereskedők a műszaki paraméterekben gyakran kijelentik, hogy csábítják vásárlóikat, hogy termékük levegővel rendelkezik a másodlagos égés támogatására. Az égés teljes elvének leírása után egyértelmű, hogy a kandallóbetét vagy a kályha működésének hatékonysága szempontjából ez a paraméter nem annyira fontos. Röviden: a betét kialakításának olyannak kell lennie, hogy a kibocsátó részecskék másodlagos égést és a bennük lévő energia felszabadulását okozzák. Az, hogy a másodlagos égést támogató levegő hogyan kerül a kandalló területére, nem kell, hogy nagyon érdekelje a vevőt, ez a tervező, nem pedig a felhasználó gondja.
Választásakor vegye figyelembe az általános kialakításra vonatkozó követelményeken felül a betét típusát és az esztétikai megjelenést, különös tekintettel a kandallóbetét vagy a kályha hatékonyságára, mint a legfontosabb paraméterre, amelyet a műszaki leírás felsorol.
Végül szeretnénk egy pillanatra kitérni a hatékonyságra, mint olyan technikai paraméterre, amelynek a többi közül a legnagyobb a tájékoztató értéke. Az egyes kandallóbetétek vagy kályhák hatékonyságának mérése pontosan ugyanazon körülmények között történik, a páratartalom és a felhasznált fafaj, valamint számos egyéb belépési feltétel van előírva. A mérés módját a vonatkozó szabvány pontosan leírja, és magát a mérést állami vizsgálati laboratóriumokban végzik. Ezen mérések alapján a betét vagy a csempe minden ilyen fókusza tanúsított, és többek között meghatározzák annak hatékonysági értékét. Ezért ezen információk semmilyen módon nem javíthatók olyan eladók részéről, akik szeretnék termékeiket díszíteni vevőik számára. Ezért ez a legjobb paraméter, amely elmondja a termék minőségét, valamint azt, hogy mennyire kifinomult a kialakítása.