Ekstremalna wydajność spalania - co warto wiedzieć o budowie kominka, pieca, wędzarni, grilla, grillowędzari

Mówi się, że: Punkt widzenia zależy od punktu siedzenia.

Usiądź wygodnie na kilka chwil i przeczytaj i zobacz, jak można czysto spalać drewno z ekstremalną wydajnością.


Czasem wystarczy zmiana przyzwyczajeń.

 
Wybierając dla siebie źródło ogrzewania przejrzałem dostępne rozwiązania na rynku, przeglądając różne fora oraz czytając opinie użytkowników przeanalizowałem procesy, jakie zachodzą podczas spalania paliw, ceny, dostępność, problemy związane z obsługą itd...
 
Biorąc pod uwagę, że jestem przedsiębiorcą, kieruję się kryteriami takimi, jak:
  • najmniej zaangażowanego czasu,
  • prostota obsługi,
  • szybki zwrot z inwestycji,
  • niskie koszty utrzymania,
  • wpływ na środowisko, 
  • estetyka.
Pisząc ten artykuł chcę cię wprowadzić na wyższy poziom świadomości mogłem przy okazji użyć skrótów myślowych. Jeśli takie zauważysz lub stwierdzisz, że niektóre kwestie trzeba rozwinąć, proszę napisz mi o tym w mejlu lub komentarzu. Chętnie to poprawię i skorzystam z Twojej sugestii, włożyłem wiele serca w ten artykuł i chciałbym, aby był on jasny i czytelny dla Ciebie. Jeśli uważasz, że treści w nim zawarte nie wymagają poprawy i mogą pomóc innym zrozumieć pewne sprawy lepiej, udostępnij go na swoich portalach klikając na dole artykułu w ulubiony znaczek.


 
 
Najważniejszą zmianę jaką chcemy zrobić to zmienić źródło gazu, nie będziemy się teraz zagłębiać w szczegółach, wystarczy nam informacja że 80% cennego GAZU można uzyskać spalając w odpowiednich warunkach biomasę. Reszta po spalaniu to węgiel drzewny i 0,5% popiołów.
 
Każdy kto rozpalał grilla może sobie przypomnieć jak on wygląda , zwrócić uwagę na to jaki jest lekki w stosunku do swojej objętości, można o nim powiedzieć, "jest jak gąbka", gąbka która w swojej przestrzeni zawiera gaz.
Wiemy, żeby wycisnąć z gąbki wodę wystarczy ją ścisnąć,
 
A jak wycisnąć cenny gaz z drzewa?
 
Na końcu artykułu pokaże jak samemu wycisnąć gaz z drzewa.
 
 
Ludzie kochają palić drewnem w kominku mogą delektować się trzaskiem pękającego drewna i niepowtarzalnym widokiem płomieni zamkniętych w przepięknych obudowach, które często są centralnym punktem w salonach ich domów gdzie spędzają czas z rodziną i przyjaciółmi.
To wiele mówi o naszym przywiązaniu do ognia.

Aby wycisnąć gaz z drzewa wystarczy je podgrzać do temperatury 200*C do 400*C.
( używając słowa gaz myślmy o wszystkich cząsteczkach w spalinach, które mogą się spalić do CO2 i H2O, bo jeżeli efektem spalania ma być ciepło to można pominąć to co tak naprawdę się spala) Większość ludzi tak robi spalając drewno w kominkach lub piecach.
Cóż, ta metoda spalania nie działa wcale tak dobrze, ponieważ wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców pokazują, że spora część gazów nie ulega spaleniu.
 
Aby spalić gazy dobrze trzeba zadbać o odpowiednie warunki.
Są to:
-  wilgotność paliwa( w przypadku drzewa 100% różnicy)
  • ilość powietrza (tlenu)
  • temperatura (spalania)
  • czas spalania( im dłużej tym lepiej)
     
Woda jest w każdym paliwie nawet węglu kamiennym, wiemy że aby ją odparować potrzeba energii,
w warunkach paleniska panuje temperatura powyżej 100*C, powoduje to szybkie odparowanie wody, wody która zabiera ze sobą sporo energii. Z paliwa uzyskamy pełną moc dopiero po jego wysuszeniu.
Dla przykładu spalając 1 kg drewna zyskamy:
- mokrego (50% wilgotności świeżo ścięte drzewo) da nam ok 2,5 kwh
  • sezonowanego(20% wilgotności 2 lata sezonowania) da nam ok 4,5 kwh
  • suchego( 8-10% wilgotności mają brykiety pakowane) da nam do 5,5 kwh
    ( na początku kupowałem brykiet luzem, ale w trakcie leżenia pod dachem chłonął wilgoć z powietrza i puchł w oczach i rozsypywał się na trociny).
     
    Węgiel kamienny może mieć do 15% wody,
    miał węglowy przyjmie jeszcze więcej wody,
    z węgla brunatnego zawierający nawet 70% wody która leje się z niego jak z cieknącego kranu). 
    Bardziej szczegółowo jest to opisane na ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
     
Jeżeli chodzi o ilość powietrza to problemem są przeważnie przewymiarowane (za duże) i źle obsługiwane kotły ( bo sprzedawca zapewniał że można palić w nim wszystkim,
przywołując tu wypowiedz rzecznika jednego z producentów
"aby być konkurencyjnym musimy robić piece uniwersalne włącznie z instalacją rusztu awaryjnego tzw. śmieciowego(ciekawe skąd ta nazwa i do czego służy) i nie możemy sobie pozwolić na produkcję specjalistycznego pieca przeznaczonego do konkretnego paliwa"
jakoś tak to brzmiało).
Te przewymiarowane kotły dość szybko zapewniają użytkownikowi potrzebne ciepło w pomieszczeniach, a że są zasypane do pełna bo "nie chce się ciągle chodzić do pieca" trzeba kocioł dusić zbyt małą ilością powietrza i później mamy efekty takie jak:
-przekroczenia norm jakości powietrza,
-alarmy smogowe
-włącznie z mało efektywnymi próbami uregulowania tego problemu ustawami.
 
Brak powietrza wtórnego (ale o tym później) niezbędnego do spalania wytworzonych gazów sprawia, że cenne gazy wylatują kominem, a można je spalić, zobacz na filmie.


Rozsądnym ratunkiem jest instalacja akumulatora ciepła, który przyjmie całe ciepło wytworzone podczas "czystego" spalania, a później pozwoli to ciepło wykorzystać (ale o tym później).
 
 
Co powiedziałbyś o kimś kto odkręca kuchenkę gazową i idzie sobie nie zapalając gazu?
Zapamiętaj, jeżeli widzisz biały dym z komina to jest ok, ale każdy odcień w stronę szarości oznacza , że w dymie są cząstki gazu, które jeszcze nie uległy spaleniu. Jeżeli to czarny kolor dymu to oznacza, że ludziom kominem ucieka węgiel. ( a myślą że właśnie oszczędzają w momencie jak mają największe straty)
Dobrze to opisuje portal udostępniający

 Narzędzia dla inżynierów 
 
Następną ważną kwestia jest czas i temperatura spalania. Jeżeli do rozpoczęcia procesu zgazowania potrzebujemy temperatury 200*C (pomijając pierwszy etap suszenia) to aby ten proces zaszedł całkowicie należy podnieść temperaturę, bo te pierwsze gazy zapalają się dopiero od 400*C i to bez obecności wody. Powyżej 1000*C większość rozbudowanych cząsteczek rozpada się do najprostszych łatwopalnych związków chemicznych lub pierwiastków.
Jeżeli będzie woda (para wodna) w gazie palnym to w temperaturach powyżej 400*C z niedoborem powietrza zaczną pojawiać się procesy związane z reformingiem np.
C + H20 --> + temperatura---> CO + H2 ( to gazy palne ale o tym później).
 
Aby w prosty sposób zrozumieć powyższy opis to sytuacje tą można przedstawić w 2 przykładach. Pomijając 2 powyższe problemy związane z niedoborem powietrza( związek z brakiem akumulatora ciepła) i nadmiarem wilgoci( tanie paliwo)
  • przypomnij sobie sylwestrową noc i serię strzałów z fajerwerków witających nowy rok, mamy okazje przyjrzeć się ich pozostałościom. Można stwierdzić, że materiał z którego były wykonane pozostał. Jeżeli fajerwerk wystrzelił to interesuje nas proces który zaszedł w nim.
    Możemy stwierdzić że paliwo było suche, była odpowiednia ilość tlenu oraz temperatura.
    Spalanie czyli strzał odbyło się w mgnieniu oka i pomimo, że zapewniliśmy odpowiednie warunki to jednak została zwykła papierowa tekturka, którą z łatwością możemy spalić.
    Oto efekt krótkiego intensywnego spalania.
  • Następnym przykładem z zapewnieniem wszystkich wymienionych parametrów jest dobrze zaprojektowany i obsługiwany kocioł dolnego spalania(w przypadku paliw stałych) ( będą linki z grafiką czekam na zgodę) lub nowoczesny piecyk gazowy np. Kondensacyjny.( będą linki z grafiką czekam na zgodę) Możemy tu powiedzieć wiele dobrego o takich firmach jak ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
 
Patrząc na piecyk gazowy to ktoś wszystko policzył, skonstruował, wyprodukował i działa.
Jedyne co musimy zrobić to odkręcić zawór z gazem i pozwolić piecykowi działać,
a i najważniejsze płacić rachunki. ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
 
W Polsce od 2015/2016 r nasiliła się "kampania antysmogowa" i jest nagonka na wszystkie inne paliwa niż gazowe, mało tego, chcą dopłacać do wymiany obecnej instalacji grzewczej na gazową. Cóż, najbliższe lata pokażą czy to było słuszne, czy po prostu jest to kolejny sposób nabijania ludzi w butelkę.
Znając prawa popytu i podaży nie trzeba wielkiej wyobraźni, aby domyślić się, co się stanie, kiedy wszyscy korzystający z instalacji gazowej CO będą chcieli kupić gaz, a jego dostawy będą ograniczone.
Wszyscy "gazowicze" śmiejący się z pozostałych na początku tej "kampanii antysmogowej" będą musieli zapłacić odpowiednią kwotę za tzw "wygodę" i ciepło.
Oby się nie okazało, że "gazowicze" będzie oznaczać to samo co "frankowicze".
 
Teraz już wiemy, że tym źródełkiem płynących oszczędności jest wszelkiego typu biomasa.
Skupmy się na najbardziej popularnych, to jest:
  • pellet, ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
  • brykiet, ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
  • drewno. ( będą linki z grafiką czekam na zgodę)
 
Aby się nie narażać na ewentualne przykre konsekwencje wybierając rodzaj instalacji do CO pomyślmy o paliwie dzięki któremu będziemy niezależni od sytuacji rynkowych, politycznych i ekonomicznych decyzji, wpływów zagranicznych potentatów rynków paliw.
Tym paliwem jest wszelkiego rodzaju biomasa np. popularny pellet, brykiet i drewno.
Lokalnych dostawców jest mnóstwo.
 
Biorąc pod uwagę warunki spalania, komfort, niezawodność oraz dostęp do paliwa jednym z rozsądniejszych rozwiązań jest instalacja kotła zgazowującego biomasę.
Różni się on tym od tradycyjnego kotła, że mamy 2 komory spalania, pierwszą komorę, gdzie spalamy biomasę w odpowiednich warunkach (izolowana komora spalania) z niedoborem tlenu dzięki czemu wytwarzają się palne gazy.
Brzmi to dość przerażająco, ale spójrzmy na przykłady (obiecałem o tym napisać):
 
      • sadza i smoła nie występują, bo cała się spaliła lub przereagowała z wodą powstałą podczas spalania lub z podsuszania drewna
        C+H20 -> + temperatura-> CO +H2
        CO2+C-> + temperatura--->2 CO
        CO+H2O->- temperatura->CO2+H2
      • z powyższych reakcji wyciągamy wnioski, że nie odbierając temperatury od płomieni możemy z dużą wydajnością zyskać sporo gazów łatwopalnych, które spalają się w następnej komorze tak, jak w piecyku gazowym, czyli czysto, łatwo, bez sadzy i smoły 
- wersje domowe, jednorodzinne spalają (gaz drzewny z biomasy) z wydajnością sięgającą ponad 90%, porównując taki kocioł do tradycyjnego otwartego kominka którego zdolność spalania gazów sięga zaledwie 10%
  • Powstałe ciepło gromadzimy w akumulatorach ciepła, a później korzystamy kiedy chcemy i ile chcemy
  • znikoma obsługa w czyszczeniu wymiennika
  • załadunek zazwyczaj 2x dziennie
    dobrym przykładem może być firma (będzie link czekam na zgodę i zdjęcia) 
 
 
Schemat działania wersji przemysłowej. 
 
Wersje przemysłowe pieców/kotłów zgazowujących rozpoczynające się od mocy 100 kw,
oznacza to że wytworzone ciepło może wystarczyć dla małego osiedla 5-8 domów lub mieszkań. Potrafią zgazować biomasę i spalić gaz drzewny z wydajnością sięgającą 99%.
Chętnie są stosowane do ogrzewania suszarni np drzewa bądź zboża.
Kolejną ich zaletą jest to że wytworzony gaz( z 1 komory) może zostać użyty jako paliwo w silniku spalinowym który zasila generator prądu, dzięki czemu dodatkowo zyskujemy energię elektryczną.
W tym przypadku będziemy korzystać raczej z nieprzetworzonych biopaliw np zrębki lub trociny
 
Teraz dochodzimy do sedna tego artykułu, wiemy już jak spalać gaz który jest 7-9x tańszy bo pochodzi z biomasy lecz co zrobić aby zachować klimat, styl i elegancję kominków.
 
Nie znam nikogo kto chciałby postawić sobie w salonie nawet najlepiej działający, z najwyższą sprawnością kocioł zgazowujący biomasę z oczywistych względów estetycznych.
 
Jest to sprzeczne z naszymi wyobrażeniami i oczekiwaniami na temat wyglądu kominka w salonie.
 
Z pomocą przychodzi Pan Artur który zebrał informację z światowych źródeł i przedstawił temat po polsku.
Na podstawie parametrów i sposobów spalania oraz korzystając z ogólnie dostępnej wiedzy zostały zaprojektowane wysokowydajne piece rakietowe do spalania drewna.
Podstawy konstrukcyjne znajdziemy pod tym linkiem Piec rakietowy - podstawy
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
                                                                                                                                                               
                                                                                                                                                                                                                                                                        Artur wykonał fantastyczną robotę  podając:
  • parametry,
  • materiały,
  • sposób wykonania  
Na filmie model serca tzw. pieca rakietowego, Jest to wkład piecowy = wkład kominkowy.




Jeżeli chodzi o wnętrze pieca rakietowego to najważniejszym kryterium jest odpowiednia izolacja termiczna, aby spaliny spędzały, jak najdłuższy czas w możliwie, jak najwyższej temperaturze.
Odpowiedzią technologii na ten problem są popularne cegły szamotowe i nowe zastępujące cegły płyty krzemianowo-wapienne, które mają odporność termiczną ciągłą w zakresie 1000*C pozwalające zmniejszyć przekrój ścian konstrukcyjnych o połowę zachowując te same parametry.
Na powyższych zdjęciach i filmie serce pieca rakietowego pełniące rolę "wkładu kominkowego" - najważniejszy element zapewniający wysoką wydajność, wygląd zewnętrzny to kwestia naszego gustu i portfela, i tu nie ma tzw. "sufitu" zobacz sam (będzie link do obudów czekam na zgodę)
 
 
Poniżej projekt pieca, a w zasadzie kotła, bo pełni rolę głównego źródła ciepła dla domu podgrzewając wodę do akumulacyjnego ogrzewania podłogowego.
 Akumulacyjne ogrzewanie podłogowe, zastępuje zbiornik z zapasem wody.
Piec będzie pokryty płytami krzemianowo-wapiennymi lub steatytowymi przypominającymi wyglądem piaskowiec, marmur, granit – właściwie to wzór dowolny ponieważ odlewa się je w formach na zamówienie, widziałem formy w kształcie mozaiki składającej się z iguany (egzotyczna jaszczurka) - będzie link, czekam na zgodę. 
 
 
Piec składa się z:
  • Poziomej komory zgazowującej (duża pojemność)
  • Pionowej komory spalającej gazy
  • Piekarnika ( żeliwny- długo trzyma ciepło)
  • Systemu podgrzewania powietrza - centralny nawiew (opcja w budowie)
  • Pionowego kanału opadowego podgrzewającego wodę( w przeciwprądzie- wysoka sprawność)
  • Wędzarni ( trzeba palić wilgotnym drzewem lub korzystać z etapu rozgrzewania pieca)
  • Suszarni drzewa (drzewo traci całkowicie wilgoć wykorzystując ciepło spalin)
  • Kanał doprowadzający powietrze z zewnątrz podgrzewany przez spaliny.
Etapy budowy pieca

Elementy żeliwne zamontowane w piecu zostały zakupione u znanego i cenionego w świecie polskiego producenta( link do produktów. Czekam na zgodę)
 
Po lewej pozioma komora zgazowująca zapewnia dużą pojemność, co znacznie ułatwia obsługę pieca. Przy temperaturach w okolicy 0*C na zewnątrz wystarczyła 2-krotna obsługa pieca tj rano i po południu spalając po koszu drewna (w przypadku brykietu pojemność komory obliczona jest na 50 kg przy średnim zapotrzebowaniu domu na zużycie 10-12 kg brykietu na dobę dla temperatur w okolicy 0*C, w przypadku temperatur poniżej -15*C -20*C piec wymagał 3 krotnej obsługi.).








Po prawej w trakcie prac komora odprowadzająca spaliny do komina - pełni role suszarni drewna wykorzystując temperaturę spalin z których normalnie już nic nie da się "wycisnąć". Dzięki temu trikowi mamy dostępne drewno maksymalnie suche co daje maksimum oszczędności bo z 1 kg zyskamy 5,5kw mocy. Suszenie drzewa zapewnia ok 30% oszczędność w jego zużyciu w stosunku do sezonowanego lub ponad 100% oszczędności w stosunku do mokrego.
Rano wyjmując drewno z suszarni czuję że jest jeszcze ciepłe.
( suszarnię czasem traktuję jako wędzarnię,  to miało być jej główne przeznaczenie lecz okazało się że brakuje mi dymu i pojawia się on tylko przy rozpalaniu w zimnym piecu lub potrzeba dokładać do 1 komory zgazowującej mokre wilgotne drewno żeby pojawił się jakikolwiek dym do wędzenia)


 Parametry spalania zmienią się ponieważ akumulacyjne ogrzewanie podłogowe jest wykonane w 2/5 prac a po zakończeniu tego etapu obsługa pieca będzie się odbywać raz na dobę do raz na 5 dni (sam jestem ciekawy efektu końcowego w jakim stopniu założenia pokryją się z rzeczywistością).
Dodam, że do ogrzania jest dom drewniany, jednorodzinny, nieocieplony o powierzchni  ok 120 m2.
Więcej o akumulatorach ciepła już wkrótce więc zapraszam ponownie.
 

 

Pionowa komora spalania łączy się bezpośrednio z poziomą komorą zgazowującą i kanałami dostarczającymi gorące powietrze wtórne rozgrzewane do ponad 100*C. Połączenie obydwu komór oraz kanału z powietrzem wtórnym działa na zasadzie dyszy Venturiego (patrz zdjęcia) to znaczy, że gorące gazy wylatujące z komory zgazowującej przechodzą przez przewężenie, w które doprowadzone jest powietrze wtórne, różnica ciśnień sprawia, że powietrze jest zasysane (zawsze tyle ile trzeba niezależnie od ilości gazów i tempa spalania) do komory pionowej, w której spotykają się gorące gazy palne z gorącym powietrzem, co w efekcie doprowadza do ich zapłonu. Pionowy kanał wytwarza dzięki temu olbrzymi ciąg, ponieważ powstaje duża różnica temperatur pomiędzy dołem, a górą kanału. Aby ograniczyć ten ciąg spaliny w pionowej komorze wprawiane są w ruch wirowy co sprawia, że w kanale o wysokości ok 1 m, spaliny mają do pokonania odcinek ok 3-4 m (patrz na film powyżej) zapewnia to optymalny czas reakcji i mieszanie pomiędzy gazami palnymi i tlenem w powietrzu jednocześnie minimalizując wymiary całej konstrukcji.


W piec został wbudowany piekarnik, co pozwala cieszyć się w okresie grzewczym codziennie świeżym, ciepłym, niewymagającym nakładów czasu i pracy jedzeniem. Potrawy wychodzą kruche i soczyste. 
 
Na zdjęciu domowe bułeczki z otrębami orkiszowymi.
Domowe bułeczki
 
 
Gotowanie odbywa się na zasadzie "przy okazji",  więc nie wymaga dodatkowych kosztów tzn. jak się pali, to się piecze lub dusi nie odwrotnie. Jestem zachwycony tym efektem, więc już myślę o projekcie wersji letniej pieca rakietowego połączonego z kociołkiem, grillem i wędzarnią na ryby (ach świeża ryba prosto z wędzarni..... będzie warto). Temperatury w piekarniku:
- na drzwiczkach termometr pokazywał najwięcej 150*C 
- w środku 2x więcej....w zupełności wystarcza by upiec mięso, placek, chleb, pizze itd. 
 
A tu patent na wyrastanie ciasta drożdżowego nawet gdy warunki nie sprzyjają.
Wyrastanie ciasta
 
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Click Shop | Hosting home.pl