Как правильно топить печь углем: особенности топки, преимущества и недостатки

Каменный уголь нередко является более удобным и эффективным топливом, чем дрова или брикеты, ведь он обходится заметно дешевле. Однако топка кирпичной печи (КП) каменным углем сильно отличается от этого же процесса, но производимого с помощью дров или брикетов из-за различного горения этих материалов.

Если топить печь углем так же, как дровами, то долго она не прослужит, ведь ее порвет из-за перегрева, поэтому далее мы расскажем о том, как правильно использовать каменный уголь для топки, чтобы эффективно обогревать дом, а также избежать отравления угарным газом и разрушения КП.

Виды угля

Принятый в России ГОСТ 25543-2013 делит каменный уголь на 3 вида:

• бурый;
• каменный;
• антрацит.

Бурый обладает невысокой теплотворной способностью (≤6,6 кВт▪ч/кг), что примерно вполовину больше, чем у хорошо высушенной (влажность ≤20%) древесины. Максимальная температура его горения составляет 1900 ^оС, но благодаря ограничению подачи воздуха не превышает 1000 градусов, что тоже лишь немногим больше, чем у дров или брикетов. Отличается этот материал бурым цветом и слабым блеском.

Отличается каменный уголь черным цветом и умеренным блеском. Антрацит по теплотворной способности сопоставим с каменным углем, но плохо горит при температурах ниже 1500 градусов, поэтому в печи часто гаснет задолго до полного прогорания.

Кроме того, увеличивая тягу и подачу воздуха, чтобы обеспечить более стабильное горение, владельцы печи быстро разрушают колосниковые решетки, ведь при таких температурах чугун сильно выгорает, из-за чего постепенно истончается.

По этим приметам вы сможете отличить антрацит от бурого и каменного углей:

• на вид и ощупь он жирный и скользкий;
• сильно отражает свет.

Также есть деление углей на марки, но для кирпичных печей хорошо подходит только длиннопламенный, поэтому перед покупкой обязательно спрашивайте, какой марки продукт вам предлагают.

Еще один важный параметр – фракция (размер), для кирпичных печей лучше всего подходят:

• крупный;
• мелкий;
• орех;
• семечка.

Причем, каждая фракция подходит для определенного этапа топки печи лучше других, но все, кроме семечек, являются универсальными, то есть их можно применять без топлива другой фракции.

Помните, коксующийся уголь не подходит для бытовых кирпичных печей, поэтому использовать его для отопления нельзя.

Особенности горения

Несмотря на то, что в основе горения угля лежит тот же самый механизм термического разложения углеводородов, его горение сильно отличается от горения древесины. Если вы положите в топливник 3–4 чурки, то получите стабильное жаркое горение, однако положив столько же кусков угля, вы получите невысокое пламя и слабый жар.

Для того, чтобы уголь давал максимальные пламя и жар, толщина его слоя должна составлять 5–20 см, ведь при этом воздух проходит через всю массу топлива, окисляя часть пиролизных газов и поднимая температуру угля, после чего сжигает выделенный газ над поверхностью угля.

Поэтому регулируя подачу воздуха и силу тяги, добиваются температуры в зоне активного горения на уровне 600–1200 градусов. Наиболее высокая температура нужна для прогрева печи, режим же сниженной интенсивности горения используют для постоянного поддержания нагрева тела печи или отопительного щитка, что обеспечивает максимальную экономичность КП.

Соотношение температуры горения и количества дымовых газов у угля меньше, чем у дров, поэтому прогрев тела печи происходит несколько медленней. Это вкупе с большим содержанием недогоревших пиролизных газов приводит к более интенсивному образованию сажи и шлака в дымовых каналах, поэтому кирпичные печи, работающие на этом виде твердого топлива, необходимо чистить чаще, чем дровяные.

Угольный конденсат, если не просыхает за время протопки печи, впитывается в кирпичи и кладочный раствор, после чего начинает источать сильный неприятный запах. Если такое произошло, то печь уже невозможно высушить, ее остается только разобрать и сложить новую, из чистого кирпича.

Требования к топке

Если вы хотите топить КП углем, то ее топливник должен соответствовать следующим требованиям:

• наличие колосниковой решетки;
• особая форма, обеспечивающая скатывание недогоревших углей к колосниковой решетке;
• футеровка огнеупорным кирпичом;
• достаточная глубина от нижней части топочной дверцы до колосниковой решетки;
• обязательное отделение футеровки от тела печи каолиновой или базальтовой ватой.

Для эффективного сжигания угля подходят только колосниковые топки. Обеспечить горение этого вида твердого топлива можно даже в подовой печи, но вот добиться выделения максимального тепла можно только на колосниковой решетке.

Ведь она подводит воздух так, чтобы он прошел сквозь весь массив горючего материала, обеспечивая эффективность пиролиза и сжигания пиролизных газов, а также обеспечивает падение золы в зольную камеру.

Нижнюю часть топочной камеры необходимо делать в форме усеченной пирамиды, сужающейся к колосниковой решетке, это обеспечивает сдвиг еще не прогоревших камней к колосникам вместо прогоревших и превратившихся в золу, которая затем просыпалась сквозь решетку.

Если же использовать обычную прямоугольную топку, то часть угля сгорит не до конца, и золу после чистки печи придется просеивать, чтобы дожечь эти остатки.

Поскольку температура в зоне пиролиза составляет 1100–1300 градусов, керамический кирпич, из которого делают стенки КП, плавится, поэтому без футеровки топить печь углем нельзя. Также не подходит для такого вида топлива топочная камера, которую футеровали керамическим кирпичом, ведь уже через месяц эта футеровка потребует замены. Чтобы футеровать топку под уголь, применяйте только огнеупорный кирпич или лещадку.

Топка нормально футерованной печи, дверка которой находится на одном уровне с колосниками тоже возможна, но с меньшей эффективностью. Часть печников делает КП под уголь вообще без топочной дверцы, предусматривая загрузку угля и дров для его розжига через отверстие чугунной варочной плиты.

Из-за высокой температуры в зоне пиролизного разложения футеровка даже из полноразмерного кирпича, не говоря уж о лещадке, не может защитить тело КП от перегрева и разрушения структуры кирпича с последующей потерей прочности кладки.

Чтобы избежать этого, между телом печи и футеровкой необходим слой теплоизоляции, в качестве которого выступают воздух или базальтовая и каолиновая вата. Оптимальная толщина защитного слоя 0,5–1 см для кирпича и 2–3 см для лещадки.

Основные этапы

Вот основные этапы этого процесса:

1. Обслуживание КП.
2. Чистка печи и просеивание золы.
3. Загрузка угля.
4. Розжиг.
5. Регулировка тяги и подачи воздуха.
6. Ворошение угля.
7. Прекращение топки.

Обслуживание КП

Обслуживание кирпичной угольной печи включает в себя:

• предсезонную профилактику и ремонт;
• ежемесячные осмотры в поисках повреждений;
• ежеквартальную чистку дымовых каналов;
• профилактику и ремонт после окончания отопительного сезона.

Во время летней (предсезонной) профилактики внимательно осматривайте печь снаружи и, насколько это возможно, изнутри, чтобы обнаружить любые повреждения, в том числе:

• треснувшие кирпичи;
• выкрошенный кладочный раствор;
• болтающиеся дверцы или заслонки;
• разрывы кладочного раствора.

Если такие дефекты обнаружены, сразу же ремонтируйте печь, чтобы устранить их. Также обязательно проверяйте состояние дымовых каналов и тягу печи.

Нередко за летний сезон в каналах появляется паутина, которая ухудшает тягу, а в дымовой трубе птицы, бывает, свивают гнездо, которое тоже затруднит запуск печи в эксплуатацию.

Помните, если в кладке появилась длинная трещина, идущая по шву, и раствор отошел от кирпича, то ее недостаточно просто замазать снаружи, ведь такой дефект является следствием перегрева печи, который может быть вызван как неудачной конструкцией, так и неправильной топкой.

Если вы не хотите ежегодно заделывать эту трещину, а также не имеете возможности изменить режим топки или количество горючего, то стяните корпус КП каркасом из стальных уголков. Уголки соединяйте между собой с помощью сварки, а также крепите к телу печи алюминиевыми анкерными гвоздями со стальным сердечником.

Повысить эффективность такого улучшения печи можно с помощью кожухования, то есть одевания на нее жестяного кожуха под каркас или последующей штукатуркой. Чистку печи проводите только после ее полного остывания или хотя бы через 12 часов после окончания топки, за это время внутренняя поверхность каналов остынет и уже не будет обжигать вас.

После же окончания отопительного сезона и дня через 2–3 после окончания последней топки проводите максимально полный осмотр печи, затем чистите ее и устраняйте все обнаруженные сейчас или ранее дефекты. Такой ремонт предпочтительней, чем во время отопительного сезона, ведь кладочный раствор не подвергнется температурному воздействию, а значит высохнет без потери прочности.

Чистка печи и просеивание золы

Во время горения уголь превращается в пиролизные газы и негорючий шлак, причем последний не полностью падает через колосниковую решетку.

Кроме того, почти все виды угля плавятся при температуре 300–600 градусов, а полученный расплав смешивается со шлаком и забивает щели колосника, после охлаждения печи же застывает, образуя самые причудливые формы.

Эти спекшиеся угли можно дожечь во время следующей топки, ведь они состоят из того же материала, что и исходное топливо, но для этого их необходимо удалить от колосниковой решетки и смешать с новым топливом.

Поэтому целью чистки топочной камеры является максимальное удаление из нее золы и очищение колосниковой решетки от спекшихся углей, для чего используйте кочергу и выполняйте эту работу непосредственно перед загрузкой нового топлива в КП. Спекшиеся куски можно удалять руками, если они достаточно остыли, или печными щипцами.

Среди золы попадаются недогоревшие кусочки угля размером 5–15 мм, в зависимости от размера щелей колосника, если просеять золу через подходящее сито, а отсеянный материал каждый раз разгружать в топливник, то вы сможете за сезон сэкономить 5–15% каменного топлива.

Просеивая золу, обязательно используйте респиратор и пылезащитные очки, ведь этот шлаг легко взлетает в воздух и обжигает слизистые поверхности, потому что является сильной щелочью.

Загрузка угля

В зависимости от способа топки кирпичной печи, уголь загружают:

• вместе с дровами;
• на разгоревшиеся дрова;
• после протопки дровами;
• после почти полного прогорания основной закладки угля.

Вместе с дровами

Закладка этого горючего материала вместе с дровами наиболее предпочтительна в КП, оснащенной топочной дверцей, а главным плюсом такого способа является минимальный выброс в помещение дымовых газов.

Еще один плюс метода заключается в минимальном расходе дров, ведь чтобы поджечь каменный или бурый уголь, достаточно 4–6 чурок небольшой (2–4 см) толщины, что особенно актуально, если вы не можете сами колоть и складывать дрова, поэтому вынуждены кого-то нанимать для этого.

Кроме того, этот способ не подходит для тех, кому дрова достаются дешевле каменноугольного топлива, а также кто складывает и рубит их самостоятельно, не нанимая никого для выполнения такой работы. Ведь стоимость угля высока, на апрель 2023 года тонна «орешка» с доставкой обходится в 13 тысяч рублей, цена же крупного и плитного материала доходит до 20 тысяч.

На разгоревшиеся дрова

Этот способ наиболее популярен в деревнях, где печи оснащены варочной плитой со съемными конфорками.

При этом соблюдают следующий порядок действий:

• закладывают небольшое, но достаточное для создания сильного жара количество дров;
• поджигают их;
• через 10–15 минут, в зависимости от тяги и влажности/размера чурок, то есть когда они разгорятся до появления жара, снимают конфорку и ведром засыпают уголь;
• возвращают на место конфорку;
• регулируют тягу и подачу воздуха, обеспечивая оптимальное горение каменноугольного топлива.

После прогорания дров

Такой способ загрузки применяют там, где основным видом топлива являются дрова, уголь же добавляют для того, чтобы поддерживать температуру тела печи и отопительного щитка на комфортном уровне. Лучше всего для этого подходит топливо фракции «семечка» с небольшими вкраплениями «орешка».

Для такого способа протапливания КП применяют следующий алгоритм действий:

• загружают необходимое количество дров в топливник;
• разжигают его;
• регулируют тягу/подачу воздуха для обеспечения наиболее эффективного горения;
• дожидаются окончания фазы жара;
• подкладывают несколько тонких чурок, чтобы разжечь уголь;
• засыпают каменноугольное топливо;
• регулируют подачу воздуха и тягу так, чтобы это топливо горело в тлеющем режиме.

После почти полного прогорания основной закладки угля

Этот способ, по своему назначению, идентичен предыдущему, поэтому и алгоритм действий во многом схож. Разница лишь в том, что прогрев тела КП и отопительного щитка происходит за счет сгорания не дров, а каменноугольного топлива.

Когда же последнее начинает остывать, поверх него, в зависимости от температуры, кидают либо сразу «семечку», либо сначала несколько чурок, затем уже каменноугольное топливо. Тягой и подачей воздуха принуждают новую порцию угля активно тлеть, благодаря чему ее горение растягивается на 5–10 часов, что обеспечивает постоянный подогрев тела КП и отопительного щитка.

Розжиг

Вне зависимости от способа закладки угля, разжигать все равно приходится сначала дрова, для чего хорошо подходит снятая с них кора, выполняющая функцию растопки. Более подробно этот процесс раскрыт в статье «Как топить печь дровами«.

Ни в коем случае не используйте для розжига бензин или другие горючие вещества, за исключением парафиновых смесей, которые после высыхания образуют на поверхности растопки тонкий парафиновый слой.

Регулировка тяги и подачи воздуха

На каждом этапе работы печи требуется собственный режим тяги и подачи воздуха. Во время розжига открывайте задвижки и дверки на полную, избыточная тяга ускорит распространение огня по растопке, после чего он перекинется на дрова.

Если в качестве основного топлива вы используете древесину, то после того, как дрова разгорятся, прикрывайте поддувало (поддувальную дверку, дверцу зольника), оставляя щель примерно в 1 см. Поступающего через такую щель количества воздуха хватит для спокойного, но жаркого горения древесины. Тягу же делайте такой, чтобы печь работала тихо, без гудения и рева, но не выбрасывая дым в помещение.

При топке дровами для этого достаточно прикрыть заслонку (вьюшку), оставив щель в 3 см шириной. Если вы загрузили каменноугольное топливо вместе с дровами, то после воспламенения угля прикрывайте поддувало, оставляя щель в 2–5 см (определяйте опытным путем, потому что это зависит от многих факторов), а вьюшку задвигайте так, чтобы ширина щели составляла 4–5 см.

Засыпав «семечку» поверх догорающего угля, прикрывайте заслонку дымовой трубы, оставляя 1–2 см, и поддувальную дверцу с щелью в 5 мм.

Ворошение

Спекаемость зависит от многих факторов, в том числе, места добычи каменноугольного топлива, однако в той или иной мере присуща материалу из любого угольного бассейна.

Если во время чистки перед новой топкой вы вытаскиваете много спекшихся фрагментов, значит вам необходимо ворошить заложенный в топку материал, ведь расплавленная масса забивает щели подачи воздуха и снижает количество выделенного в результате горения тепла.

Улучшение притока воздуха, появившееся благодаря вашим действиям, обеспечит дожиг как целых, так и расплавленных фрагментов, а значит будет выделено больше тепловой энергии. Чтобы избежать появления в комнате неприятного запаха, перед ворошением полностью откройте заслонку печи и закройте поддувальную дверцу, а после окончания верните их в положение, обеспечивающее наиболее эффективное горение топлива.

Окончание топки

Эта процедура напрямую зависит от режима, в котором работает КП. Если это активное горение, сигналом к окончанию топки является сильное ослабление яркости свечения, которое вы видите через поддувальную дверцу. Когда оно почти угаснет и будет едва заметным, полностью закрывайте поддувальную дверцу и прикрывайте задвижку, оставляя щель в 5 мм.

Если вы не хотите каждый раз регулировать положение задвижки для создания правильного размера щели, то просверлите в ней 2–3 отверстия диаметром 10–15 мм, это позволит вам плотно закрывать задвижку без риска выхода в помещение угарного и углекислого газов.

Если же вы после прогорания основной массы угля добавили в топку 1–4 кг «семечки», то окончанием одной топки станет начало другой, ведь все время между топками воздух будет проходить через тлеющие угольки, нагреваться и поддерживать температуру отопительного щитка.

Перед закладкой новой партии дров и угля, тщательно проскребите кочергой топку, чтобы удалить из нее золу и спекшуюся расплавленную массу, которую можно заложить поверх новой партии топлива.

Преимущества и недостатки разных видов топки

Существуют всего 2 вида топки этим материалом:

1. Активный.
2. «Деревенский».

Активный способ

В время активной топки тепло от сгорающего угля прогревает массив печи и отопительного щитка, которые запасают тепловую энергию и отдают ее в течение многих часов.

Главными преимуществами этого варианта являются:

• минимальное количество операций;
• максимальная безопасность;
• минимальное сажеобразование.

Основными недостатками являются:

• большой перепад температур между топками (5–15 градусов);
• увеличенный расход топлива, вызванный большой тепловой инерционностью кирпича, который успевает набрать не больше половины выделенной тепловой энергии.

«Деревенский» способ

Преимуществами «деревенского» способа топки являются:

• меньший расход горючего материала, обеспеченный более равномерным и сильным прогревом кирпичей отопительного щитка;
• более равномерный прогрев массива печи и щитка;
• минимальный перепад температур между топками (2–5 градусов).

Уменьшение расхода топлива происходит за счет увеличения времени воздействия горячих газов на внутреннюю поверхность кирпича, ведь за время активного горения (1,5–2 часа) он успевает набрать не больше половины тепла из потока дымовых газов.

При этом к концу топки температура внутренней поверхности кирпичей щитка или каналов редко превышает 250 ^оС, хотя в районе топки и первого канала достигает отметки в 500–900 градусов.

Запасенная же к концу топки температура, которую можно считать как сумму температур наружной и внутренней поверхностей, деленую на 2, редко превышает 150 градусов. Причем после окончания топки внутренняя поверхность всех каналов быстро остывает до средней по кирпичу, из-за чего исчезает неравномерность нагрева.

Уже через 5 часов после окончания топки запасенная температура снижается до отметки 100 градусов в отопительном щитке и 250–300 градусов в топке и первом канале. Изменить это можно только увеличением времени воздействия горячих газов, но такой подход приведет к перегреву и разрушению топки.

При топке печи «деревенским» методом, для основного прогрева используют несколько уменьшенное количество горючего материала, что снижает максимальную температуру внутренних поверхностей дымовых каналов.

Но за счет движения воздуха через раскаленную топливную камеру, а также дополнительного выделения тепла тлеющей «семечкой», происходит долговременное тепловое воздействие на кирпичи. Это приводит к увеличению запасенной температуры до отметки 150–200 градусов через 5 часов после окончания топки, поэтому температура наружной поверхности, через которую идет потеря запасенного тепла, почти не меняется.

Однако широкого распространения такой способ топки, несмотря на все плюсы, не получил, ведь у него есть существенные минусы, главным из которых является высокая вероятность выброса в помещение угарного газа.

При низкотемпературном горении эффективность окисления пиролизных газов заметно ниже, что и приводит к увеличенному образованию угарного газа, то есть не полностью окисленного углерода. Вторым минусом является более сильное сажеобразование, обусловленное меньшей температурой дыма во время основной протопки.

Чем ниже температура проходящего по каналам дыма, тем меньше вероятность воспламенения и сгорания сажи, а значит ее остается заметно больше, чем при интенсивной протопке.

Можно ли топить углем дровяную печь?

В своих домах существует много разновидностей дровяных печей, в том числе с футерованной топкой, поэтому однозначно нельзя ответить на вопрос, можно ли топить такую печку углем. Осмотрите свою печь, если в ней есть футеровка, то скорее всего топить ее углем можно. Чтобы убедиться в этом, осторожно извлеките один из кирпичей футеровки.

Если между футеровкой и телом КП есть воздушный зазор или теплоизолятор, то она подходит для работы на каменноугольном топливе, если же нет, то высока вероятность ее повреждения. Печь без изолятора или зазора между футеровкой и телом печи подходит только для «деревенского» способа сжигания угля, который не всегда применим в силу ее конструкции.

Ведь у угольного топлива гораздо более высокая температура отходящих газов, а значит выше термическая нагрузка на камеру дожига и первый канал. Если сечение первого канала меньше двух кирпичей (26х26 см или 676 см²) и он не защищен футеровкой, то скорее всего долго при нормальной топке каменным углем такая конструкция не прослужит из-за сильного перегрева первого канала.

Если же у КП нет футеровки топливника, то она в принципе не подходит для работы на любом каменном угле, включая бурый.

Обсуждение на форумах

Поскольку лучшим способом проверки любой теории является практика, то мы предлагаем воспользоваться опытом посетителей различных форумов, которые обсуждают свой опыт отопления домов и бань каменным углем.

Вот ссылки на наиболее интересные ветки форумов:

1. forum.ixbt.com.
2. m.e1.ru/f.
3. forumbani.ru.
4. www.russiam.ru.
5. stroiteli.info.
6. diesel.elcat.kg.
7. www.bolshoyvopros.ru.

Видео по теме

О том, как правильно и экономно топить печь углем, рассказывается в данном видео-ролике:

Заключение

Каменный уголь – эффективное и относительно недорогое топливо для кирпичных печей, однако чтобы топить им, КП должна соответствовать определенным требованиям.

Кроме того, крайне важно соблюдать правильный порядок действий при топке этим материалом, иначе высока вероятность либо перегрева печи с последующим разрушением кладки, либо обрастания каналов сажей с последующим падением тяги и выбросом дыма в помещение.