ТОПКА

Нагревание печей во многом зависит от применяемого топлива, правильного выполнения топки и состояния печи.
Для топки печей применяют твердое и газообразное топливо. При выборе топлива руководствуются его теплотворной способностью, т. е. количеством теплоты, выделяемым при сжигании 1 кг твердого или 1 м° газообразного топлива или тепла, потребного для нагревания 1 кг воды на 1°С. Теплотворная способность топлива зависит от горючих составляющих, зольности и влажности топлива. Горючие составляющие — это твердое вещество, основная часть каменного угля, водород (горючий газ без цвета и запаха) и сера. Негорючие составляющие — кислород (бесцветный газ, который не горит сам, но необходим для горения), азот — газ (не горит и не участвует в горении), зола (негорючие мелкие минеральные примеси) и вода. Негорючие вещества в топливе являются балластом. Поэтому чем больше в топливе углерода и водорода и меньше балласта, тем выше теплотворная его способность.
Для топки необходимо применять сухое топливо. Сухие дрова экономичнее сырых. Они быстро разгораются и развивают высокую температуру по сравнению с сырыми. Дрова считаются сухими, если они наколоты на поленья указанной толщины, уложены в клетку и находятся в течение года под навесом на открытом воздухе. Чем дольше сохнут дрова, тем лучше.
Сосновые и березовые дрова при сгорании выделяют больше сажи с примесью смолы, которая прочно оседает на стенках каналов печи и трубы. При топке осиновыми дровами осевшая сажа понемногу выгорает, каналы очищаются и больше удерживают тепла. Однако осиновые дрова при сгорании «стреляют», и топить осиновыми дровами рекомендуется не реже двух раз в неделю.
Торф, уголь, антрацит, лузга, костра, солома, кизяк, смесь соломы с навозом обладают разной теплотворной способностью: торф кусковой влажностью 30% —3000 ккал/кг; брикетный торф — 4000; подмосковный уголь — 3000; бурый уголь — 4700; каменный уголь — 5000...7200; антрацит — 7000; солома — 3690; лузга подсолнечная — 3740; костра льняная — 3850; мазут — 9700...9000; кизяк — 2000 ккал/кг; газ — от 8000 до 12 000 ккал/м3.
Процесс горения любого топлива происходит благодаря притоку свежего воздуха, в котором имеется кислород. Без кислорода топливо гореть не сможет. Горючие части топлива — углерод и водород — соединяются с кислородом при сильно нагретом состоянии.
Для растопки топлива используют мелкие лучины, стружку, солому, бумагу. Температура воспламенения дров — не ниже 300°С, каменного угля — 600°С.
При топке печей из трубы часто вылетают искры — это не что иное как несгоревшие частицы топлива. Искры гаснут (сгорают) только при температуре не менее 300°С. При хорошем горении топлива и температуре у вьюшки 400...500°С искры из трубы вылетать не будут.
Топливо не всегда полностью сгорает в печи. Какая-то часть в виде горючих газов или мелких частиц выносится наружу. Это происходит как из-за недостатка воздуха, так и от его избытка. При избыточном количестве воздуха горящее топливо охлаждается. Твердые частицы, горючие газы остывают и не сгорают.
В процессе сгорания топлива образуются вещества, которые с избыточным воздухом движутся по каналам печи и через дымовую трубу выходят наружу в виде дыма. В состав дыма входит избыточный воздух, который поступает в печь, но не используется полностью, а также всевозможные газообразные вещества, состоящие из воздуха с топливом. Подсчитано, что дым на одну треть состоит из остывших горючих газов или очень мелких горючих кусочков топлива, образующих искры, которые придают дыму окраску. И чем больше таких частиц в дыму, тем он темнее, и наоборот. Выделение таких частиц нежелательно.
Несгоревшие при топке газы образуют угарный газ, вызывающий отравление. Проникновение угарного газа в помещение происходит тогда, когда печь закрывают раньше времени, не дав возможность топливу полностью прогореть. Газы проникают в помещение через неплотности печной кладки и различные негерметически закрываемые приборы. Особенно на это следует обращать внимание при топке углем, антрацитом и другими видами твердого топлива.
Чтобы топливо сгорало нормально, в топливник следует подавать ровно столько воздуха, сколько необходимо для нормального горения.
В любом топливе всегда имеется некоторое количество воды. Для нагревания и испарения воды затрачивается большое количество тепла. Образовавшийся пар выходит в трубу и выносит с собой много горючих веществ. Пар охлаждает пламя, каналы и трубу и в целом всю печь. Даже в очень хорошо высушенном топливе в процессе его горения образуется водяной пар. Это происходит потому, что при сгорании водорода две его весовые части соединяются с одной весовой частью кислорода. Образуемый пар охлаждает пламя и уносится в дымовую трубу.
Если температура отходящих газов низкая или стенки дымовой трубы сильно охлаждены, то водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде капель воды. Эти капли смешиваются с осевшей на стенках трубы сажей, образуя черную жидкость со специфическим запахом, называемым конденсатом. При постоянном конденсате ухудшается тяга в печи. Стенки трубы и верхняя часть печи, а также перекрытие становятся черными, кирпичная кладка разрушается, а это может привести к пожару или преждевременному разрушению трубы, верха печи и перекрытий.
Из сказанного можно сделать вывод, что нормальная температура отходящих из печи газов перед выходом в трубу должна быть не ниже 125...150°С, при выходе из трубы в атмосферу — не ниже 100°С. У вьюшки или у задвижки температура дымовых газов лучше всего должна быть не ниже 250°С. При этих условиях конденсат не образуется. Количество тепла, имеющегося в топливе, влияет на коэффициент полезного действия печи.
Коэффициент полезного действия печи представляет собой отношение количества тепла, которое отдается печью помещению, к количеству тепла, имеющегося в топливе. Например, если печь отдала помещению 20 000 ккал тепла, а израсходованное топливо содержало 40 000 ккал тепла, то в данном случае КПД печи будет равен 0,5. В зависимости от конструкции печи коэффициент полезного действия ее может составлять: для отопительных комнатных печей с глухим подом — от 0,3 до 0,5; отопительных комнатных печей с поддувалами и колосниковой решеткой — 0,5...0,7; русских обычных печей — 0,5...0,6; печей современных конструкций — 0,6...0,85.
Перед каждым отопительным сезоном печь осматривают, исправляют все дефекты, очищают от сажи. Особое внимание уделяют трубе.
Топка печей. Продолжительность топки печей средней и большой теплоемкости составляет не менее 1,5 и не более 2,5 ч при сжигании дров или торфа и 5...6 ч — каменного угля. Чем длиннее пламя применяемого топлива, тем лучше, так как печь быстрее нагревается. Относительная величина пламени сухих дров: сосны — 100 см, березы — 75, ели — 70, ольхи и осины — 50 см.
В топку сразу закладывают все количество дров, которое требуется для нормального нагревания печи. Дрова укладывают рядами или в клетку, но обязательно с прозорами до 10 мм. Это делают для того, чтобы дрова загорались одновременно со всех сторон, создавая больше жара. Дрова не должны доходить до верха топливника минимум на 200 мм. Над верхом топливника должно быть пространство с очень высокой температурой, куда попадают мелкие частицы топлива и различные горючие вещества. Сгорание этих частиц повышает температуру печи с полным использованием теплотворной способности топлива. Несгоревшие частицы засоряют каналы, оседают на их стенках и меньше поглощают тепла, например слой сажи толщиной в 1 мм снижает поглощение тепла стенками до 10%.
Укладывать топливо следует так, чтобы оно ровным слоем лежало на колосниковой решетке или на поду печи ближе к топочной дверке. Толщина слоя уложенного на колосниковой решетке топлива следующая: дрова влажностью 25%— 250...350 мм; торф кусковой влажностью 30%—200...300, каменный уголь — 100... 160 мм, антрацит — 150...240 мм.
Чтобы легче было растопить печь, под нижний ряд кладут самые мелкие и сухие поленья, а под них сухую лучину, сухие щепки, березовую кору, солому, бумагу и другое твердое топливо. Категорически запрещается для растопки применять бензин, керосин, ацетон и другие взрывоопасные вещества.
Растапливают печь так. Полностью открывают топочную дверку, заслонку, задвижки, или вьюшки. Как только топливо хорошо загорится, топочную дверку закрывают, а поддувальную — открывают. В дальнейшем тягу в печи регулируют поддувальной дверкой, задвижкой, или вьюшкой. Тяга должна быть достаточно хорошей, но не излишней.
Бывает, что некоторые печи при растопке дымят. В таких случаях рекомендуется вначале сжечь солому, бумагу, тонкие лучины, стружку и только после этого растапливать печь. Иногда прогревают только дымовую трубу через вьюшечное отверстие легкой растопкой.
Перед закладкой дров или другого топлива всю золу следует убрать из топливника и поддувала, а прозоры в колосниковой решетке очистить.
Топливник, не заполненный полностью топливом, не позволяет хорошо протопить печь. При этом следует следить за тем, чтобы в печь не попадал избыток воздуха.
Температура нагревания стенок печей: умеренного прогрева — максимально 😲...9О°С в отдельных точках; повышенного нагрева — максимально 90... 120°С и высокого нагрева — максимально в отдельных точках 120°С.
Горение топлива зависит от силы тяги в печах, которую можно определить по цвету пламени. Если пламя красное, с темными полосами, а из трубы идет густой бурый или черный дым, это значит, что необходимо увеличить приток воздуха. Ровное, спокойное горение, светлое и яркое соломенного цвета пламя свидетельствуют о нормальном горении.
Ослепительно белый цвет пламени и гудение в каналах печи говорят об избытке воздуха.
Во время топки печи самым ценным временем считается такое, когда дрова в топливнике хорошо разгораются, создавая во всех дымооборотах (каналах) наивысшую температуру, во время которой сильнее всего нагревается печь в целом. За это время печь должна нагреться максимально, поглотив наибольшее количество тепла, выделяемого топливом.
Топочную дверку во время горения топлива открывают как можно реже (один-два раза). Перемешивать топливо следует как можно быстрее, чтобы в топку попало наименьшее количество холодного воздуха, охлаждающего горячие газы и каналы печи. Поэтому во время топки надо соблюдать следующие правила. По мере прогорания топлива следует прикрывать не только дверку топливника, но частично вьюшку, или задвижку. Перемешивать (или, как говорят, «шевелить» дрова) рекомендуется после того, как они хорошо прогорят и между поленьями дров образуются большие пустоты, между которыми в топливник начинает поступать холодный воздух.
В процессе горения дров часто остаются головешки, которые рекомендуется собрать в центре топливника, т. е. на поду или на колосниковой решетке и обложить их с боков ярко горящими углями. Головешки и угли должны лежать как можно плотнее друг к другу, чтобы между ними не просачивался холодный воздух. Приток воздуха должен обеспечивать лучшее сгорание головешек и полное сгорание углей.
При топке печи углем и антрацитом прежде всего проверяют состояние печи, очищают топливник, колосниковую решетку и поддувало от золы, угля и т. д. Готовят растопку из мелкоколотой, сухой древесины (около 3 кг). Растопку зажигают и на хорошо горящие дрова насыпают слой угля толщиной 50...60 мм, который накалывают кусками диаметром 20...30 мм. На разгоревшийся уголь насыпают новую порцию угля слоем до 150 мм. Такую толщину угольного слоя следует поддерживать все время топки.
Нерационально насыпать каменный уголь более толстым -слоем, так как горение будет происходить неверно и неэкономично.
Уголь или антрацит, предназначенный на одну топку, загружают в топливник за два-три приема. Топку ведут так, чтобы уголь сгорал полностью, а дымовую трубу закрывают только после того, как убедятся, что все сгорело и угарный газ не выделяется.
Еще раз напоминаем о том, что во время топки топочную дверку следует открывать как можно реже.
Следует помнить и о том, что перегревать печь нельзя, так как от перегрева кладка начинает расстраиваться и через ее швы в помещение проникают дым и угарный газ.
После сгорания всего топлива в топливнике остаются одни угли. Если угли выделяют синее пламя (угарный газ), их разравнивают по решетке или поду печи, но ближе к дверке и плотно прикрывают ее. Когда угарный газ перестанет выделяться, трубу не закрывают еще 5...10 мин, чтобы имеющийся в топливе и незаметный для глаз угарный газ полностью сгорел. Только после этого трубу полностью закрывают.
Чтобы избежать отравления угарным газом при топке каменным углем, антрацитом или торфом, в дымовой задвижке (или задвижках) и во вьюшке просверливают отверстия диаметром 10... 15 мм.
Если печь топят дровами, соломой и т. д., отверстия закрывают (заклепывают) .
Топить печь следует за 4...5 ч до сна, чтобы не произошло отравления угарным газом. Закрывают печь только после того, как убедятся, что угарного газа нет.
Еще раз напоминаем о том, что во время топки топочную дверку следует открывать как можно реже.
Следует помнить и о том, что перегревать печь нельзя, так как от перегрева кладка начинает расстраиваться и через ее швы в помещение будет проникать дым и поступать в печь излишнее количество холодного воздуха.
Перед топкой печи очищают шахту, топливник, колосниковую решетку, зольник и обязательно проверяют тягу. Затем забрасывают на дальний конец колосниковой решетки 0,5 кг угля, а на остальную часть укладывают растопку и поджигают. После разгорания растопки (мелкоколотые сухие дрова) на нее засыпают ровным слоем 2...3 кг антрацита. Когда антрацит хорошо разгорится, шахту печи полностью загружают топливом.
Поддувальную дверку во время растопки закрывают, а открывают движок над отверстием для прохода воздуха. Примерно через 1...1,5 ч размер открытой щели над отверстием уменьшают до 5...8 мм. В печах длительного горения, которое может длиться сутки или больше, два раза в сутки открывают поддувальную дверку и проверяют процесс горения. Если под колосниковой решеткой имеется темное пространство, значит горение слабое или полностью прекратилось. Происходит это из-за засорения колосниковой решетки, малой подачи воздуха или потому, что топливо не скатывается вниз, так как задерживается в шахте. Горение восстанавливают повторным разжиганием или прочисткой колосниковой решетки при условии, что топливо еще не погасло, увеличивая подачу воздуха в топливник с расчисткой и проталкиванием в них задержанного в шахте топлива.
В процессе топки печей могут возникнуть различные осложнения.
Неисправности печей при топке и их устранение. Пламя выбрасывается из печи — это значит, что задвижка в трубе закрыта или излишне перекрыта. В этом случае задвижку выдвигают больше. Кроме того, это происходит и в том случае, если печь растапливают керосином, бензином или ацетоном. При большом количестве паров керосина, бензина и ацетона и при закрытой дверке может произойти взрыв.
Иногда в топливниках печей новые порции мелкого топлива, опилки, торф насыпают на сильно разогретый под или колосниковую решетку. Это топливо сразу не загорается, а томится, выделяя большое количество летучих веществ, которые заполняют топливник и каналы печи, а при первом появлении пламени взрываются. Такое топливо необходимо загружать в топливник небольшими порциями и обязательно при горящем пламени.
Дымление печей происходит по многим причинам. Первое — это засорение трубы и каналов сажей. Особенно сильно сажа откладывается при низкой температуре уходящих газов на стенках дымовых каналов. Часто она затягивается паутинообразными нитями, сквозь которые дым не проходит, и часть его попадает в помещение. Если печь топят сырыми смолистыми дровами, то на стенках дымовых каналов откладывается смолистая сажа, которая почти что не удаляется при очистке трубы обычной метлой. Эта сажа является наиболее опасной, так как может воспламениться и привести к пожару.
Чтобы печи не дымили, их несколько раз в течение отопительного сезона очищают.
Очистка печей от сажи. Очищают печь метлой, насаженной на шест необходимой длины, т. е. от верха оголовка трубы до вьюшки, или задвижки, в печи. Метлу прочно укрепляют на шесте, который может быть целым или составным. Детали его прочно скрепляют.
Метлой круглой формы очищают круглые трубы. Лучше всего иметь метлу треугольной формы. Ею можно очищать углы трубы.