Kurjava na drva

[grega09]

Pa zopet, kaj ti nuca meritev med delovanjem samim, če pa nihče ne gleda emisij ob zagonih in zaustavitvah . Takrat se greši, ne pa sredi lepega delovanja.

To razumem, samo koliko časa pa je to proti celotnemu kurjenju? Tudi jaz ko kamin zakurim je na začetku 10 minut bolj slabo, potem pa hitro nič več na dimniku ne vidiš. Pa že na začetku je veliko bolje, kot pri komu, ki je navajen drva cmariti.

[Žerjavar]

Še malo logike o delcih PM 10: To so trdni delci, ki jih hitrost dimnih plinov nosi s sabo po dimniku navzgor. Glavni faktor je hitrost plinov, vpliva pa še velikost, masa in oblika delcev. Njihovo emisijo (koncentracijo) lahko zmanjšaš z zmanjšanjem hitrosti = večji premer dimnika in nižja temperatura plinov (vlek).

[Demz]

Ne vidim nobenega razloga, da bi masa kosa kuriva (pelet, sekanec ali poleno) pred gorenjem vplivala na tvorbo delcev PM 10. Nisem še zasledil vzrokov za nastanek, je vedno le potrditev dejstva, da nastajajo. Naj nekdo jasno (in znastveno) pove, kakšne okoliščine morajo biti v kurišču, da bo teh delcev čim manj. Masa pokurjenega lesa na dan bo enaka, ne glede na maso posameznega kosa. Morda je topolovo poleno (velike celične votline) ugodnejše kot bukov pelet (sprešane votline)?

Ne bo ravno znanstveno, ampak prosto po Demzu. Trdni delci v dimnih plinih so v glavnem neizgoreli ogljik. Količino merijo v ppm, ločujejo pa po velikosti delcev, PM 10 pomeni delce v velikosti več kot 10 μm. PM 2,5 pa več kot 2,5 μm. Večji delci dokaj hitro padejo na tla, medtem ko manjši ostanejo v zraku in se obnašajo kot aerosol. To so začetna jedra za kondenzacijo vode. Delec se torej obda s kondenzom vode, v tem se kasneje ujamejo vse sorte nečistoče vključno s CO2, ki je eden od končnih produktov gorenja organskih snovi (končna produkta sta ogljikov dioksid CO2 in voda). Ta CO2 raztopljen v kapljici kondenzirane vode pomeni ogljikovo kislino H2CO3, ki je sicer blaga, vendar kisla, povzroča "kisel dež" in erozijo v apnencu (kraški pojavi itd).

Meritve dimnih plinov se izvajajo na izstopu iz peči v dimnik, v praksi se vzame merilno mesto 2 - 3 premere ravnega dela dimniškega kanala, da je pretok dima že laminaren. Meri se temperaturo, vsebnost CO2, vsebnost prostega O2 in prisotnost saj. Če imamo še izmerjeno porabo goriva ali vsaj pretok dimnih plinov, lahko stehiometrično izračunamo vsebnosti preostalih dimnih plinov vključno z izkoristkom gorenja.

Teoretično je maksimalna prisotnost CO2 v dimnih plinih okoli 14,5%. To pomeni, da je gorenje maksimalno izkoriščeno, presežka neizgorjenega torej prostega kisika več ni, toda tu se pojavlja že nevarnost prisotnosti ogljikovega monoksida. Če še malce zmanjšamo dovod zraka, bo količina CO2 zopet manjša vendar prisotne saje. Dim bo postal črn.
Nasprotno ko povečamo dovod zraka, bo posledično vse gorivo zgorelo v CO2 in vodo, monoksida ne bo več, bo pa več prisotnega prostega kisika, posledično nižji % CO2. Najbolje je loviti CO2 okoli 12 - 12,5%, toda v tem delu diagrama kjer je prisoten prosti kisik. (V onem prejšnjem delu prostega kisika ni, so pa saje). Če dodamo še več zraka, bo vsebnost CO2 nižja, npr. 10%, toda več prostega kisika in še več seveda dušika, kar vse skupaj je treba greti na delovno temperaturo in pomeni podhlajevanje plamena in posledično manjši izkoristek.

Pri kurjenju z drvmi je izgorevanje tako neenakomerno, da meritve kot sem jih zgoraj opisal, niti niso možne. Lahko imaš še tako dobro pirolizo, toda ob zagonu in zaustavitvi gorenja kot tudi dolaganju drv v peč (kar pomeni motnjo v procesu izgorevanja), se posledično pojavijo saje, ki se obvezno izločijo nekje v notranjosti peči in dimnika, posledično pokvarjene rezultate meritve kasneje, ko je izgorevanje optimalno. Ker namreč takrat tudi te saje pogorevajo, se luščijo itd... , ter jih instrument skupaj s produkti tega izgorevanja zazna.

Tako... , malce po spominu. Imam še nekje tisti stari stehiometrični Briggonov kovček in kopico znanja tam notri. Danes imajo fantje digitalne instrumente z lambda sondo in se jim lahko smeji ob meritvah. Včasih smo pa rabili pol kemijskega laboratorija za to .

[Žerjavar]

@: Demz: Zelo dobro napisano, Najlepša hvala!
Bom skušal povzeti: Delci PM so dejansko neizgoreli ogljik v velikosti kot jih dimni plini lahko nesejo po dimniku navzgor. Več neizgorelega C je pri primanjkljaju kisika, takrat je tudi lahko prisoten ogljikov monoksid. Večji delci po izhodu iz dimnika hitro padejo na tla in negativno delujejo le v bližini dimnika (zgolj vizuelni problem). Manjši delci ostajajo dalj časa v zraku, tudi oksidirajo in se z dežjem spajajo v ogljikovo kislino (kisli dež), ter negativno deluje na širši okolici dimnika.
Vprašanje: Katere okoliščine izgorevanja vplivajo na večjo količino manjših (recimo izpod PM 20) delcev?
Ali z zmanjšanjem hitrosti dimnih plinov skozi dimnik izločimo večje delce (saje v dimniku)?
Ali višja temperatura v kurišču zmanjšuje količino neizgorelega C?
Ali dodaten zrak izven kurišča z izgorevanjem v dimnih plinih (zagotovljena temperatura za izgorevanje ogljika) zniža količino PM?
Ali so v dimnih plinih izgorevanja lesa še kakre druge spojine z negativnim učinkom na okolje (brez zanemarljivih)?

[vrzi1]

Vprašanje za Demsa.
Moram pohvaliti razlaga o gorenju in dimnih plinih in prašnih delcih.
Ker toliko veš o izgorevanju imaš mogoče tudi kakšno filter rešitev za prah in pline.
Induvidualna kurišča bi rabila poceni samogradno rešitev potem bi si kurjači znali sami pomagati brez kakšnih zakonov in regulacij.

[Demz]

- Kdaj se pojavljajo trdni delci? Zagotovo takrat ko je izgorevanje nepopolno, torej je prisotno premalo kisika (zraka) za popolno izgorevanje. Takrat prihaja do "suhe destilacije lesa" in v dimnih plinih se pojavijo ogljikov monoksid, saje ter razni ogljikovodiki, od metana do cikličnih aromatov. Tudi katrani kot tekoča ali trda frakcija.

- Hitrost dimnih plinov ... ne vem, mislim da je pri kurjavi z drvmi ta dejavnik v ravnotežju, saj gre za naravni vlek in ne prisilnega. Če zmanjšaš hitrost dimnih plinov v dimniku, pomeni da si zmanjšal podpih svežega zraka na vhodu, ali pa povečal fi dimnika in ostal brez vleka ter zopet brez potrebnega podpiha, ki ga potrebuješ. In obratno, povečaš ga lahko z zmanjšanjem presekov skozi peč in zopet v bistvu porušiš ravnotežje izgorevanja v skladu s toplotno močjo ki jo želiš.

S hitrostjo dimnih plinov sem se ukvarjal, ko sem konstruiral plamenice in toplotne izmenjevalnike za moje peči in tu je šlo za kompromis več parametrov, soodvisnih med seboj. V glavnem pa čim nižji tlačni upor kurišča, čim nižjo hitrost zaradi učinkovitega toplotnega prehoda skozi toplotni izmenjevalnik (šlo je za termogene, ogrevanje s toplim zrakom), medtem ko mi vlek v dimniku ni bil pomemben, saj je šlo za prisilni vlek (oljni ali plinski gorilnik). Pri kurjenju z drvmi je pa vlek naravni in pravzaprav bistven del v sistemu ogrevanja. Če ga zadušiš - izgubiš parametre. Če ga povečaš, jih zopet porušiš.

-Višja temperatura v kurišču - mislim da je pogojena s kvaliteto izgorevanja. Če imaš premalo kisika, ne moreš pričakovati v kurišču visokih temperatur, in obratno.

- Ali dodaten zrak izven kurišča z izgorevanjem v dimnih plinih (zagotovljena temperatura za izgorevanje ogljika) zniža količino PM? - Ravno to mi je bila ideja, namreč da bi ustanovil nekje v področju žerjavice neko katalitično komoro, skozi katero bi šli dimni plini. V njej bi postavil neko katalitično rešetko, morda keramično frito ali kovinsko sito iz primernega materiala za katalizo (ne vem na pamet, nekje v ozadju spomina imam kadmij ali nikelj, zagotovo pa platino, le da je malce draga). Ker bi bila zadeva v žerjavici, bi imela dovolj visoko temperaturo za reakcijo do konca, pa še ločen prisilni podpih vanjo - zadeva bi delovala neodvisno od stanja v peči.

- Ali so v dimnih plinih izgorevanja lesa še kakre druge spojine z negativnim učinkom na okolje (brez zanemarljivih)? - Seveda, sem že zgoraj opisoval, kaj se dogaja ob nepopolnem izgorevanju. V časih mojega šolanja (je bila še rajnka juga), so nam predstavljali, da je žganje oglja v kopah v bistvu prepovedano, ker gre za nepopolno izgorevanje, suho destilacijo lesa kjer glavnina produktov pobegne, plinske frakcije v zrak, tekoče frakcije (katrani in smole) pa v zemljo. Terpentin je ena od bolj poznanih. Kako je danes, ne vem, vidim pa, da ponekod kar pridno žgejo kope, celo v turistične namene. Izplen je pa zgolj ogljik, torej oglje, ki je še najmanj vredno od vsega kar smo kuhali v kopi .

[Demz]

Vprašanje za Demsa.
... imaš mogoče tudi kakšno filter rešitev za prah in pline.
Induvidualna kurišča bi rabila poceni samogradno rešitev potem bi si kurjači znali sami pomagati brez kakšnih zakonov in regulacij.

Seveda ne vem, s tem se pa res nisem ukvarjal. Izgleda pa da so se na Jožef Štefanu glede na tisti članek iz problematike v Loškem Potoku. Sem takoj dvignil ušesa ko sem prebral. Fino bi bilo dobiti od tam kako skico, magari na škrnicelj papirju.

[Žerjavar]

- - Hitrost dimnih plinov ... ne vem, mislim da je pri kurjavi z drvmi ta dejavnik v ravnotežju, saj gre za naravni vlek in ne prisilnega.

Razmišljam o konstruktivnih spremembah centralnega kotla starejšega tipa, ki deluje brez elektrike.
Naravni vlek je pogojen samo s temperaturo dimnih plinov in višino med vstopom zunanjega zraka in izstopom v zunanji zrak - dobimo razliko pritiskov, ki se porabi za izgube pretoka plinov oziroma je hitrost plinov skozi dimnik s tem pogojena. Izgube pa so vsota izgub v kotlu in v dimniku, prve so s konstrukcijo kotla določene, v dimniku pa odvisno le od premera dimnika. Večji dimnik, manjša hitrost, manj izgub - možno več izgub v regulaciji dovoda zraka.
Ideja je, da je peč moči do 10 kW, morda še manj, in seveda lahko tudi več Meni bi zadoščala 4 kW, saj s pečjo slabšega izkoristka v sezoni porabim 6 do 7 pm drv. Zaloga doloženih drv za 8 ur in s tem nonstop ogenj z močjo kot so trenutne toplotne izgube hiše (brez zalogovnika). S tem se izognem prehodu ob začetku in koncu ognja, ki povečuje emisije.

[Demz]

Jaz razmišljam o tem nekako tako:
- kako bi uredil kurišče, da bi polena odgorevala eno za drugim in ne vsa naenkrat? Morda tako, da bi bilo doziranje polen iz ene strani, odvod dimnih plinov pa v drugo smer? Namreč, drva se najprej uplinjajo in šele potem gorijo. Potem ko plinov ni več, ostane ogljik ki pogoreva (to je žerjavica). Po občutku bi rekel, da bo energetsko vsakega pol, že zaradi kemijske sestave lesa.
- zrak za podpih v katerem je potreben kisik, bi vodil pod rešetko in ne preko polen, saj bi jih sicer hladil, moraš jih pa predgrevati in sušiti.
- na rešetki bi poleno pogorelo, v nadaljevanju bi pa bila neka večja komora, kjer bi se hitrost plinov zelo zmanjšala. V njej bi imel neko rešetko kot katalizator in hkrati filter za zelo grobe delce, ki bi tam pogoreli do konca. Vanjo bi vodil sekundarni zrak, ki bi omogočil končno pogorevanje vsega kar je še gorljivo. Ta zrak bi obvezno moral biti ločen od krmiljenja, torej od primarnega zraka. Če bi torej bila temperatura dosežena in bi termostati zaprli primarni zrak in z njim ustavili gorenje, bi bilo pogorevanje v tej katalitični komori še vedno omogočeno. Ta komora bi morala biti umeščena v peči tako, da bi bile v njej temperature 600 - 800 °C.
- dimnik, praviš da bi naredil večjega? Ne sme biti večji oz. mora biti v skladu s toplotno močjo peči. Po njem moraš odvajati produkte (torej ne sme biti ozko grlo), hkrati ga pa moraš ogreti, da bo vlek. Če bo prevelik, ne bo vleka. Če bo zelo prevelik, bodo pa nastajale v njem turbolence. Neka hitrost dimnih plinov mora biti in zato je dimenzija dimnika nek kompromis med višino in toplotno močjo. Sicer pa ne rabiš zmanjšane hitrosti v njem, saj imaš v kurišču katalitično komoro.

Tako nekako, po moje in bolj v grobem. Sicer sem pa prepričan, da že obstajajo sodobnejše konstrukcije na to temo.

[Žerjavar]

Podpiram tako razmišljanje.
Za kurišče sem razmišljal, da bi bila polena postavljena vertikalno na rešetko skozi katero se dovaja primarni zrak. Kurišče je z vseh strani toplotno izolirano odvod dimnih plinov je horizontalno tik nad rešetko. S tem v zgornjem delu kurišča nebi bilo svežega zraka za gorenje, temperatura pa višja kot v starejšem tipu kotla. Vsako poleno bi odgorevalo le spodaj, dokler nebi njena žerjavica toliko pogorela, da se od teže polena odgorek zruši v koščke. Lastna izkušnja: če ne drezam v rešetko, ves dan počasi kurim in dolagam, čez noč pa vse pogori, med pepelom ni kosov oglja, čeprav je tik nad rešetko žarelo. Primarni zrak bi reguliral s temperaturo vode (mehanski termostat). Sem pa še v dilemi, ali bi bilo uspešno regulirati sekundarni zrak s temperaturo plinov pred vstopom v dimnik. da se izognem lambda sondi, ki zahteva elektriko.
Filter pred vstopom v izmenjevalec ni potreben, če je v izmenjevalcu hitrost plinov toliko zmanjša. da se delci PM10 ne dvigajo. tudi v dimniku je taka hitrost, s tem bodo vsi delci PM 10 padli na dno izmenjevalca ali dimnika.
Temperatura notranje stene dimnika je ob nonstop kurjenju stalna glede na temperaturo dimnih plinov in toplote izolacije dimne cevi. Anomalije le ob zakurjenju v hladnem stanju, kor pa bi se zgodilo le nekajkrat v sezoni.

[Demz]

Ampak, če imaš v dimnih plinih trdne delce, imaš tudi neizgorele ogljikovodike in monoksid. Odsotnost trdnih delcev še ne pomeni, da je bilo gorenje popolno.

[kruster]

...no, pa da ne ostanemo samo pri besedah , takole sem jaz prilagodil kurišče za kurjenje s sekanci

[Žerjavar]

Ampak, če imaš v dimnih plinih trdne delce, imaš tudi neizgorele ogljikovodike in monoksid. Odsotnost trdnih delcev še ne pomeni, da je bilo gorenje popolno.

Tega nisem zanikal. Nisem še spoznal, pod kakimi pogoji bi v kurišču to popolnoma izgorelo. Verjamem pa, če te sestavine dimnih plinov tečejo neposredno ob žarji in primarnim zrakom (ob rešetki) ter skozi vročo komoro s sekundarnim zrakom, da kaj dosti od njih ne ostane.
V vsej ideji mi je ostala še dilema, alo bi bila termostatska (dimni plini na izhodu iz peči) regulacija dovoda sekundarnega zraka ustrezna. Imel bi konstanten vlek dimnika in s tem konstantno regulacijo dovoda zraka; nebi pa imel konstantne vsebnosti kisika v dimnih plinih v dimniku.

[Žerjavar]

Nekaj osnovnih podatkov:
Max moč 6 kW pri izkoristku 80%. Poraba drv 1,7 kg/h, v zalogovniku max 14 kg Postavljeno pokonci. Dovod zraka skupaj 8 m3/h, dimni plini 10 m3/h. Brez uporabe elektrike in zalogovnika toplote, Dolaganje 3 do 4 krat dnevno. Tloris peči 50 x 60 cm. Skica vertikalni presek peči.

[kruster]

Žerjavar , vaša peč ima podoben postopek zgorevanja , kot ima moja, moja ima vodno hlajeni rešetko , zato sem zvrha dodal dodatno , tako je žareče oglje umaknjeno od neposrednega stika z "hladno" kovino , kotni profili se napolnijo z pepelom , kar ščiti kovino pred taljenjem (to idejo mi je dal Holzman) , štiri zračni kanali , ki jih predstavljajo narobe obrnjeni u profili pa zagotavljajo zelo predgret zrak za sekundarno zgorevanje , v tem delu je tovarniško vgrajena šamotna opeka , tako se vzdržuje visoka temperatura.
Vrašanje : ima vaša peč litoželezno rešetko? Ali ima sveži zrak možnost vstopanja v prostor za sekundarno zgorevanje?