Сажа - это зло? Да нет, аморфный углерод

Сажа - главный враг эффективной работы твёрдотопливных котлов.

Сажа - аморфный углерод, продукт неполного сгорания углеводородов. Аморфный значит бесформенный, не имеющий кристаллической структуры, в отличие например от алмаза, который тоже состоит из углерода, но выстроенного в строгую кристаллическую решётку. Выходит если алмаз это плотно уложенная кирпичная кладка, то сажа - беспорядочная куча кирпичей.

Образование сажи. Сажа образуется при сжигании всех видов углеводородов: природного газа, нефти, угля, дров.  Но именно при сжигании твёрдого топлива появляется больше всего сажи. При горении угля или дров происходит механическое разрушение кусков топлива, сопровождающееся потрескиваением (микровзрывами) топлива. В результате разрушения образуются крупные и мелкие , как пыль, осколки топлива. Те лёгкие частицы топлива которые уносятся с тёплым потоком дыма и есть сажа. Сажеобразование - это несгоревшее топливо, которое улетает через трубу. И всё бы ничего, если бы сажа просто улетала, ну потеряли пару грамм из килограмма и потеряли. Беда в том, что сажа не хочет улетать, она накапливается на повехностях котла и дымохода, и шкодничает.

Почему сажа - враг котлов и печей:

1.                Сажа прилипает к теплообменным поверхностям котла, и со временем слой становится всё толще. Сажа - очень хорошо задерживает тепло, коэффициент теплопроводности сажи - 0,1 Вт/мК; лучше чем у кирпича (0,7), бетона (1.0) и асбеста (0,5). То есть это отличный теплоизолятор.

Горячие дымовые газы из топки вместо того чтобы обогревать стенки котла и передавать тепло водяной рубашке, сперва должны прогреть слой сажи. И чем толще этот слой, тем больше тепла расходуется впустую, котёл "не греет", его кочегарять и насилуют всё большими дозами топлива, но в помещении попрежнему холодно. Виной всему толстый слой сажи на теплообменных поверхностях, которая не пропускает тепло к водяной рубашке. Дополнительный признак: дымоход котла очень горячий и может раскалиться докрасна, ведь тепло идёт "в трубу", да к тому же может зажечь сажу скопившуюся в дымовой трубе (нужно 700°С). Наступает время грязной, пыльной и самой нелюбимой процедуры для кочегара - чистка котла. Чистить котёл начинают когда уж совсем плохо, а ведь до этого сажа может "тихонько" красть 10-20% КПД, и никто даже не заметит, КПД линейкой не измеришь, ну подбросят побольше уголька да и всё. Главное правило для твёрдотопливных котлов - чистить стенки котла ЕЖЕНЕДЕЛЬНО.

2. Скопившаяся в трубе сажа уменьшает просвет дымохода, и может его перекрыть совсем. Соответственно тяга в котле будет слабой или вообще дым пойдёт в помещение. Так как скопления сажи впитывают влагу и на неё оседают все химически активные компоненты  дыма, противная сажа «вспоминает», что она  углерод и начинает кристаллизироваться и затвердевать. Только алмазы в трубе, к сожалению не растут. На стенках трубы сажевые отложения уплотняются, и становятся плотными как кирпич.

Особый "подарок" скопления сажи преподносят при самых сильных морозах. Пока тепло, суженное отверстие дымохода кое как пропускает дым, но вот ночью мороз падает ниже минус 20°С, вода скопившаяся в саже превращается в лёд и перекрывает просвет трубы, дым начинает идти в помещение … А на утро, вас ждёт весёлый зимний поход с ломиком на крышу, обмороженные пальцы и скверное настроение. И это ещё хорошо если никто не угорит, хорошо если не разморозиться система отопления (полопаются трубы и батареи). Можете остаться по самому лютому морозу вообще без тепла. Главное правило для дымоходов - чистить трубу от сажи ЕЖЕГОДНО.

3. Скопившаяся в трубе сажа может воспламениться от искр из топки. А это температура + 1200°С. Загорание сажи может быть в виде кратковременной вспышки– в трубе рано или поздно появляются трещины, искры могут попасть на крышу, чердак, элементы перекрытия и вызвать пожар.

Сажа может гореть прямо в просвете дымохода, раскалившись докрасна труба, может зажечь деревянные конструкции дома. Именно поэтому в европейских городах до сих пор работают трубочисты. Без этих романтичных замарашек все исторические центры Европы давно бы выгорели, расчистив стройплощадку для начинающих архитекторов. Поэтому повторяем главное правило для дымоходов: чистить трубу от сажи ЕЖЕГОДНО.

Итак, закрепляем вредные проделки сажи:

1.                Скопления сажи теплоизолирует котёл там, где не нужно.

2.                Скопления сажи уменьшает или вообще перекрывает просвет дымохода.

3.                Скопления сажи загораются и сжигают весь дом.

Где сажа любит скапливаться и как это предотвратить. Сразу уточним – способов, которые позволят полностью устранить появление сажи в дымоходе твердотопливного котла на сегодня нет, поэтому все чистки котла и дымохода отменить нельзя.

1.                Сажа любит скапливаться в изгибах дымовой трубы. Поэтому надо стараться сделать дымовую трубу как можно прямее, с минимальным количеством изгибов и колен.

2.                Сажа охотно откладывается на любые горизонтальные поверхности, как в котле, так и в дымоходе. Поэтому проектировщики предпочитают располагать теплообменники вертикально, чтобы сажа могла падать вниз (в сажесборник) под собственной тяжестью. Относительно дымовой трубы -  горизонтально расположенные участки делают максимально короткими.

3.                Сажа любит цепляться за всякие сколы, цырапины, неровности, сужения на поверхности дымовой трубы, поэтому дымовую трубу делают изнутри гладкой и стараются не царапать при чистках.

4.                Сажа активно прилипает к холодным поверхностям, если дымовая труба не теплоизолирована, вылетевшая частица сажи остывает, теряет свою энергию, и прилипает к холодной поверхности трубы. Дымовая труба должна быть теплоизолирована.

5.                Если сажу долго не счищать, она уплотняется, становится твёрдой как бетон и чистить её будет гораздо труднее.

6.                Если сажу долго не счищать, в ней накапливаются химически активные компоненты дыма, что приводит к коррозии котла  и химическому разрушению дымохода.

7.                Если из трубы идёт чёрный дым (много сажи) – это явный признак недожёга топлива, стоит повозиться с заслонкой дымохода и регулировкой подачи воздуха. Котёл винить в недожёге нужно в последнюю очередь, скорее всего котёл спроектирован под другое топливо, например в угольном котле жгут дрова и т.п. Подробнее об этой проблеме смотри статью «Почему дымит труба».

 

Как видно из статьи, говорить о работе котла без учёта параметров дымовой трубы неправильно. Всегда нужно рассматривать комплекс «котёл-дымовая труба» как единое целое. Важность дымовой трубы понимали давно, при возведении дома сперва строили печь с трубой, вокруг которой возводили стены и остальные элементы здания.  Ну и всем известны картины пожарища – остаётся только печь с трубой. Существуют специализированные фирмы, которые изготавливают дымоходные системы из стали, керамики, камня, и это целая наука.

А может быть вскоре, изобретут дымовую трубу или котёл, в которой летучий аморфный углерод по имени сажа будет выстраиваться в правильную кристаллическую решётку, и в конце каждого сезона мы будем с удовольствием чистить дымоходы от алмазов. Того кто первым изобретёт такой котёл прошу звонить мне, готов быть первым покупателем.

С уважением, ваш Николай Руденко.