Почему горят дрова в камине и почему сырые дрова горят хуже?

 Если вы когда-нибудь пытались сжечь мокрое или не влажное дерево в своем камине, вы поймете, насколько это может быть очень неприятно. Собирая мятую бумагу, растопку, охапку небольших веток и какой-то ускоритель для разжигания огня, вы ударяете спичку. И пошло-поехало! К сожалению, этот первоначальный всплеск  пламени обычно переходит в стадию «дым без огня».

Процессы происходящие при сжигании дерева

В любом случае, если все пойдет хорошо, мы доберемся до стадии испарения влаги в процессе сжигания древесины, где вместо выработки тепла тепло поглощается, поскольку вода, попавшая внутрь дерева, превращается в пар и удаляется из древесины путем выпаривания. Чаще всего наблюдательные пироманьяки среди нас заметили это явление, происходящее на более мелких концах ветвей, где вода прямо под корой испарялась и стекала в очаг.

Как мы объяснили в нашем Руководстве по эффективному нагреву бассейнов, испарение отнимает много энергии — что идет вразрез с процессом, где идет сжигание древесины для обогрева, первое правило горения дров в печах или каминах: сухие дрова. Максимальное содержание влаги следует учитывать в диапазоне 15-20%, поэтому при выборе дров учитывайте влажность, а также тип древесины.

выделяются газы, богатые креозотом: углекислый газ, окись углерода, уксусная и муравьиная кислоты. Однако, поскольку эти газы, образующиеся на первой стадии сгорания, не воспламеняются до тех пор, пока вся влага не испарится, а температура растопки не станет достаточно горячей, чтобы их зажечь, это приводит к повышенным уровням выбросов. Мы говорили это раньше — первое правило сжигания древесины? Сухие дрова!

Как только этот процесс испарения избыточной влаги завершен и температура в нашей печи или камине повышается, это приводит ко второй стадии сгорания древесины.

 Испарение углеводородных соединений

На втором этапе сжигания древесины мы все еще не находимся в фазе производства тепла (возможно, чуть-чуть), но мы приближаемся! На данный момент у нас более 260 градусов, и температура повышается. Химическая структура древесины начинает разрушаться, и начинается процесс пиролиза. Пиролиз «выделяет органические газы и оставляет углерод. Этот процесс также создает смесь углеводородов в виде капель жидкой смолы и горючих газов. На данный момент у нас есть пары углеводородов, угарный газ, метан, водяной пар, углекислый газ, а также хорошая смесь других паров. Это важный поворотный момент для эффективности дровяной печи или камина, поскольку температура продолжает расти.

После того, как из дерева вытесняется влага и температура поднимает температуру древесины выше 280 °С, происходит вторая стадия сгорания. Это этап производства тепла. Это происходит при двух разных уровнях температуры: первичное и вторичное сгорание.

Первичное сгорание:

Процесс, с помощью которого газы выделяются из древесины и сжигаются, называется первичным сжиганием. Первичное сгорание начинается при температуре около 280 °С, продолжается до 480 °С и приводит к выделению большого количества энергии. При первичном сгорании также выделяется большое количество несгоревших горючих газов, в том числе метана и метанола, а также больше кислоты, водяного пара и диоксида углерода.

Вторичное сгорание:

Эти газы, называемые вторичными газами, содержат до 60 процентов потенциального тепла в древесине, поэтому их эффективное и оптимизированное сгорание действительно важно для достижения высокой общей эффективности сгорания в дровяной печи или камине. Вторичные газы не сжигаются рядом с древесиной из-за недостатка кислорода (кислород расходуется при первичном сгорании) или из-за недостаточной температуры.

Условиями, необходимыми для сжигания вторичных газов, являются достаточное количество кислорода и температура не менее 600 °С. Подача воздуха является критическим элементом в процессе сгорания — вот почему высокоэффективное техническое обслуживание камина или дровяной печи так же важно, как и воздух. Слишком мало воздуха не будет поддерживать вторичное сгорание газа и слишком много будет охлаждать температуру до точки, где это вторичное сгорание не может произойти.

Вторичное сгорание может происходить и происходит в высокоэффективных дровяных печах и каминах, которые разработаны для удовлетворения или превышения требований EPA по чистому воздуху, но только если печь используется с правильно высушенной и выдержанной древесиной, работающей в соответствии с ее конструкцией и подключена к правильно функционирующей  дымовой трубе.

Неполное сгорание является расточительным и останавливает процесс при производстве окиси углерода, что является неоптимальным, особенно если дымоход не вытягивает достаточно и может возвращать СО в дом.

Воспламенение и сгорание паров газа — эффект «дожигания» вторичного сгорания

Теперь, когда у нас есть все эти легковоспламеняющиеся газы для максимальной эффективности от сжигания древесины и минимального загрязнения, теперь им нужно достижение и сохранение минимальной пороговой температуры для сжигания паров газа.

Сжигание дерева —  что нужно хорошо сжигать

В этом цикле сгорания углерод первым вступает в реакцию с кислородом, образуя потенциально смертельно опасный монооксид углерода, хотя что интересно, более половины тепла, выделяемого при горении в этот момент, происходит от сжигания газообразных углеводородов и самого монооксида углерода. Для продолжения сгорания температура должна оставаться обычно более 600 градусов, но может достигать 1000 градусов! По иронии судьбы, на этой стадии сгорания вода друга также производится, поскольку молекулы водорода и кислорода соединяются с большим количеством водяного пара, содержащегося в дымовых газах. Поэтому так важно свести к минимуму возможность конденсации дымовых газов и чтобы материалы печных труб были коррозионно-стойкими и устойчивыми к коррозии в течение длительного срока службы.

Горящий уголь — уютное теплое свечение от углей — идеально подходит для наблюдения за огнем!

Это последняя стадия сгорания, так как первые три процесса оставили углерод в древесном угле как единственный оставшийся горючий материал. Чтобы это продолжало гореть, необходима температура выше 500 градусов, чтобы сжечь этот богатый углеродом уголь, но он может гореть практически без пламени или вообще без него. Когда вы слышите звук и тепло тлеющих углей, пылающих в хвостовой части пожара, на самом деле именно уголь сжигается в древесном угле, который является основой для выплавки и производства традиционной стали!