Корпус печи, топливники, системы дымооборотов

Срок службы печи зависит от способности топки и корпуса не растрескиваться. Прочность этих частей печи в числе прочего зависит от конструктивных решений. Детали конструкции печи - это топочная камера, газовые каналы, корпус и оболочка. В топочных камерах наибольшей тепловой нагрузке подвергается топливник, который должен выполняться из достаточно прочного материала. В дымоходах должна быть предусмотрена чистка от сажи.

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. Рельефная поверхность или выделенные швы скрадывают тонкие трещинки и делают их невидимыми на поверхности. Эти трещинки портят только внешний вид печи, не сказываясь на ее работе. При присоединении к печи металлических деталей следует помнить о различном тепловом расширении различных материалов. В особенности достаточно много места следует оставлять для продольного теплового расширения конструктивных элементов. Дверца печки в идеале не должна оказывать нагрузку на топку. Кладка первых рядов печи может быть сплошной или шанцевой. Число этих рядов зависит от конструкции печи, а также от того, из какого материала сделано основание печи.

Шанцы - столбики, образующие сквозные каналы под печью, устраивают для вентиляции с целью охлаждения. Шанцевую кладку применяют в печах, устанавливаемых на деревянных основаниях, и печах вторых этажей.

В нижней части печи помещается зольниковая камера, или зольник. Он служит для сбора золы и подвода наружного воздуха в топливник. Зольник имеет два отверстия: переднее, которое закрывают поддувальной дверкой, и верхнее, перекрываемое колосниковой решеткой или отдельными колосниками. Через переднее отверстие - поддувало в печь поступает воздух, необходимый для поддержания горения топлива. Через прозоры колосниковой решетки воздух проникает в топливник, а из топливника выпадает зола. Дно зольника делают на ряд ниже поддувальной дверки, чтобы не допустить произвольного высыпания золы на пол.

Топливник располагают непосредственно над зольником, он имеет вид шахты с кирпичными стенками. В современных печах топливники имеют три отверстия: переднее, закрываемое дверкой и служащее для загрузки топ-лива в топливник; нижнее (в поду), перекрываемое колосниковой решеткой (в старинных печах с глухим подом это отверстие отсутствует); верхнее, расположенное в своде и называемой хайлом. Через хайло дымовые газы поступают в систему дымооборотов.

Сажу и уносные частицы золы удаляют через прочистные отверстия - чистки, которые или закрывают дверками соответствующих размеров, или закладывают кирпичом. Сверху печь перекрывают несколькими рядами (не менее трех) сплошной кладки - перекрышей. Перекрышу устраивают с таким расчетом, чтобы перекрыть все вертикальные швы.

Топливники для разных видов топлива

Топливо бывает трех видов: газообразное, жидкое и твердое. В сельской местности для бытовых печей используют в основном дрова, каменный уголь, сланцы и т. д. Топливник для дров (рис. 1.2.1, а) строят с таким расчетом, чтобы дрова при сгорании оседали на колосниковую решетку. С этой целью стенки топливника в нижней части выкладывают с уклоном в сторону колосниковой решетки. Высота топливника зависит от конструкции печи и колеблется от 48 до 100 см. Ширина и длина также бывают различными, однако не рекомендуется делать топливники по ширине меньше 25 см (1 кирпич). Под топливника располагают ниже рамки топочной дверки на 1-2 ряда кладки, чтобы при открывании топочной дверки из топливника не выпадали угли.

Торф представляет собой перегнившие и слежавшиеся остатки растений. В местах, богатых торфом, его используют в качестве топлива для бытовых печей. Торфяные брикеты, а также сухой резаный торф хорошо горят в топливниках для дров, хотя и требуют дополнительной шуровки во время топки из-за высокой зольности торфа. Для торфяной крошки топливник делают с двумя колосниковыми решетками. Одна - горизонтальная в задней части пода, вторая - наклонная от топочной дверки к горизонтальной решетке. Торф разжигают на горизонтальной решетке. После того как первый слой хорошо разгорится, засыпают второй слой, который покрывает и наклонную решетку (рис. 1.2.1,б).

Из всех видов твердого топлива каменный уголь является наиболее высококалорийным. Каменные угли бывают малозольные и спекающиеся, зольные, бурые, антрациты и т. д. Чтобы разжечь каменный уголь, необходимо создать высокую температуру - до 600 °С (для дров достаточно около 300 °С). Нормальное горение каменного угля проходит при поступлении кислорода в большом количестве. Это условие удовлетворяют за счет установки колосниковой решетки, по размерам равной поду топливника. Колосники должны быть усиленными, так как обычные решетки для дров быстро прогорают. Стенки топливника изнутри футеруют огнеупорным кирпичом (рис. 1.2.1, б, в). Каменный уголь можно сжигать и в топливнике для дров, но топливо в этом случае следует располагать только на колосниковой решетке.

В некоторых местностях в качестве топлива используют горючие сланцы. Топливник для сжигания сланцев такой же, как и для сжигания угля.
Реже других разновидностей каменного угля на топливо используют антрацит. Топливник для него представляет собой неглубокую шахту, сужающуюся книзу, с выдвижной колосниковой решеткой для чистки ее от шлака во время топки (рис. 1.2.1, г).

В районах, удаленных от центров угледобывающей промышленности, на топливо идут солома, кизяк и т. д. Топливник для кизяка делают таким же, как и для торфа. Солома хорошо горит в любом топливнике, если ее сжигать небольшими порциями, свернутыми в жгуты.

Система дымооборота

Отопительные печи бывают с разными системами дымооборотов, назначение которых - максимальное увеличение нагрева массива печи горячими газами, поступающими из топливника, при их движении по каналам или камерам. Перегородки в дымооборотах называются рассечками. Рассечки образуют проходные отверстия: верхние - перевалы, нижние - подвертки.

Расположение дымоходов и соответственно направление хода горячих газов внутри печи и образуют канальные, бесканальные и смешанные системы дымооборотов (рис. 1.2.2). В канальных системах дымовые газы отводят через многооборотные и однооборот-ные каналы.

Дымовой канал многооборотной системы (рис. 1.2.2, а) состоит из вертикальных или горизонтальных последовательно соединенных участков, первый из которых начинается от топливника, а последний переходит в дымовую трубу. Встречаются печи с комбинацией вертикальных и горизонтальных участков. Многооборотные системы имеют ряд недостатков, главными из которых являются: неравномерный прогрев печи и большое сопротивление движению дымовых газов, что вызывает необходимость создания усиленной тяги (высокой дымовой трубы); быстрое и обильное засорение сажей дымоходов и неудобство их чистки.

Однооборотная система (рис. 1.2.2, б, в) состоит из одного подъемного канала и одного или нескольких опускных, соединенных параллельно. В такой системе возникают значительно меньшие сопротивления движению дымовых газов и обеспечивается более равномерный прогрев (преимущественно верхний). Последнее обстоятельство - недостаток таких систем.

Печи с бесканальной системой (рис. 1.2.2, г) дымооборотов не имеют дымовых каналов. Их заменяют камеры (колпаки), в которых дымовые газы движутся свободно (горячие - вверх, охлажденные - вниз). Сопротивление течению газов в таких системах наименьшее, но печи такого типа имеют более сильный верхний прогрев.

Для создания нижнего прогрева конструируют печи со смешанной системой дымооборотов, в которых дымовые газы из топливника направляются по каналу в нижнюю часть печи, а верхняя часть представляет собой од-нооборотную или бесканальную систему.

Схема дымооборотов (стрелками указано направление движения газов) а - многооборотная, б - однооборотная с одним опускным каналом, в - однооборотная с тремя опускными каналами, г - бесканальная

Поперечное сечение дымовых каналов, подверток, перевалов и хайла должно быть постоянным для данной печи и обеспечивать свободный проход дымовых газов. Во избежание большого объема колки и тески кирпича его выбирают кратным размеру кирпича (1х1/2 кирпича; 1/2х1/2 кирпича).

Сечение канала согласовывают с размерами топливника, т. е. с количеством одновременно сгораемого топлива. При малых размерах топливника и слишком большом сечении каналов печь не будет разогреваться до нужной степени, а, наоборот, при большом топливнике и недостаточном сечении каналов образуется затор дымовых газов, горение топлива происходит вяло, а дым через топочную дверку зачастую выходит в помещение.