Устройство топливников
Топливник (топка, горнило) – это камера внутри массива печи, в которой сгорает топливо. Его конструкция должна удовлетворять следующим требованиям: вмещать необходимое количество топлива (не менее 75 % всего топлива, потребного на одну топку); обеспечивать достаточное поступление воздуха к горящему топливу; сохранять высокую температуру в зоне горения. Топливник подвергается наибольшей тепловой нагрузке и потому должен выполняться из достаточно прочного материала. Как правило, он кладется из огнеупорного кирпича. Если топливник кладется из обычного кирпича, его футеруют огнеупорным кирпичом на растворе из огнеупорной глины с шамотным порошком. Толщина футеровки должна составлять полкирпича. Подобная кладка показана на рис. 51 специальной штриховкой.[8]
С годами тепловое расширение вызывает большие напряжения в печи, корпус и оболочка которой должны выдерживать эти напряжения. Почти в каждой печи образуются тонкие трещинки, вызываемые тепловыми расширениями. Такие трещинки портят только внешний вид печи, не сказываясь на ее работе. Рельефная поверхность или выделенные швы скрадывают их и делают невидимыми на поверхности.
Рис. 51.
а – для дров; б – для каменного угля; 1 – поддувало; 2 – топливник, 3 – свод; 4 – колосниковая решетка; 5 – металлический ящик для сбора золы; 6 – шахта (клетчатой штриховкой отмечена кладка огнеупорным кирпичом)
При кладке следует учитывать вид топлива, на который рассчитана печь. От этого зависят размеры топливника и зольника. Качество топлива определяется прежде всего его теплотой сгорания, то есть количеством теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива. В табл. 1 приведена теплота сгорания различных видов твердого топлива.
Таблица 1. Теплота сгорания некоторых видов твердого топлива
Наиболее экологически чистое топливо – дрова. В древесине содержится: серы – до 0,02 %, азота – до 0,12 %, золы – до 0,5 %. Теплота сгорания древесины весьма заметно зависит от ее влажности. Так, при сгорании 1 кг сухих сосновых дров выделяется 4500 ккал, при влажности дров 30 % – 3250 ккал, при 50 % – 2050 ккал.
При валке влажность древесины составляет 50–55 %. Через 1–2 года влажность при хранении древесины на открытом воздухе снижается до 23 %, а в теплом помещении – до 15 %.
Как уже говорилось, при выборе размеров топливника руководствуются, прежде всего, предполагаемой максимальной теплоотдачей печи и видом используемого топлива. Для уличных печей, разумеется, имеет значение только второй параметр. Для упрощения процесса кладки длина и ширина топливника должны быть кратными размерам кирпича.
Конструкция типовой топки из шамота для казанка и духовки эквивалентна мощности 15 кВт, топка барбекю размером 750 ? 700 ? 500 мм – мощности электрогриля 12 кВт. Это значит, что приготовление еды займет не больше времени, чем на обычных газовых или электрических плитах или в духовках.
После укладки топлива под перекрытием топливника должно оставаться пространство, необходимое для сгорания всех проходящих по нему несгоревших частиц топлива. В этом случае горение заканчивается внутри топливника и топливо используется полностью. Учитывая то, что, прогорая, топливо дает угли, которые вовсе не способствуют нормальной работе печи, был создан такой элемент, как колосниковая решетка, или колосник.
Колосниковая решетка представляет собой обычную стальную решетку с различной частотой расположения прутьев для каждого вида топлива. Так, частота решетки для сжигания торфа и кизяка составляет примерно 10 мм. Для сжигания каменного угля используются решетки, состоящие из 4-см пластин, что предотвращает быстрое прогорание решетки, ведь температура горения угля гораздо выше, чем, к примеру, дерева, и улучшает приток воздуха в топливник. Располагается колосниковая решетка между топливником и зольной камерой, примерно на 1–2 ряда кладки ниже топочной дверцы. Очень часто колосник имеет небольшой наклон вперед.
Дрова и торф содержат много летучих веществ и дают при горении высокое пламя. Они должны иметь большой объем топочного пространства. Высота такого топливника, считая от колосниковой решетки, колеблется от 800 до 1000 мм (рис. 51, а). Колосниковую решетку ставят ниже уровня топочной дверцы, чтобы угли не выпадали наружу. Каменный уголь и антрацит для горения требуют сильной подачи воздуха к горящему слою. Для этого топлива необходимы тяжелые колосниковые решетки, которые располагают в неглубокой шахте и заглубляют на 300–350 мм (рис. 51, б). Нижняя часть топливника над решеткой значительно сужена, чтобы антрацит горел сравнительно толстым и равномерным слоем.
