Dym i sadza a jakość spalania

Dym ze spa­la­nia węgla lub drewna może wyglą­dać bar­dzo róż­nie — od gęstej, cuch­ną­cej zasłony dym­nej po zupeł­nie prze­zro­czy­ste spa­liny jak z kotła gazo­wego. Rów­nież sadza nie­jedną ma formę — od asfal­to­wego dywanu, który trzeba mozol­nie zdra­py­wać i wyno­sić wia­drami, po szary pro­szek w ilo­ści kilku gar­ści rocznie.

Skąd tak duży roz­rzut w efek­tach spa­la­nia tych samych paliw? Kocioł zasy­powy to pro­ste urzą­dze­nie, bo samo w sobie o nie­wielu rze­czach decy­duje. Ale pro­cesy, jakie w nim zacho­dzą, bynaj­mniej nie są pro­ste. Dla­tego cała odpo­wie­dzial­ność za jakość pracy kotła spo­czywa na gar­bie pala­cza
Gdy zna on pod­stawy swo­jej roboty, to spali dowolny opał w dowol­nym kotle bez dymu i sadzy. Ale jeśli wie­dzy mu brak, to zapłaci za to stra­co­nym opa­łem i opi­nią kopciucha.

Rodzaje dymu

Jak było wspo­mniane w arty­kule na temat tech­niki spa­la­nia węgla i drewna, dym powstaje z opa­rów smół (lub żywic w przy­padku drewna) wydzie­la­nych z opału przed jego zapło­nem i na począt­ko­wym eta­pie spalania.

etapy-spalania-wegla

Ilość, gęstość, kolor i zapach dymu z iden­tycz­nego paliwa mogą się bar­dzo róż­nić zależ­nie od tego, przez które z eta­pów spa­la­nia dym prze­szedł. To z kolei zależy od panu­ją­cych w pale­ni­sku tem­pe­ra­tur.
Gdy tem­pe­ra­tura pale­ni­ska nie umoż­li­wia zapłonu sub­stan­cji lot­nych (opał kisi się), wtedy są one wysy­łane w komin w for­mie suro­wej. Tak powstaje twarda sadza i smoła.
Im tem­pe­ra­tura pale­ni­ska jest wyż­sza, tym dymu jest mniej i nie jest to już gęsta chmura opa­rów smoły, lecz coraz rzad­sza zawie­sina sadzy. Dym może znik­nąć cał­ko­wi­cie, ale to wymaga prze­pusz­cze­nia go przez żar.

Pod kątem jako­ści spa­la­nia można podzie­lić dym na trzy rodzaje (nazwane umow­nie od miejsc ich “natu­ral­nego” występowania):

  • dym wędzar­ni­czy — gęsty, nie­przej­rzy­sty, siwo-bury dym, który powstaje jesz­cze zanim kawa­łek paliwa ulega zapło­nowi, w bar­dzo niskich tem­pe­ra­tu­rach — składa się z odde­sty­lo­wa­nych suro­wych sub­stan­cji lot­nych, które nie miały szans się zapalić
  • dym paro­wo­zowy — czarny, pół­przej­rzy­sty dym zawie­ra­jący resztki sub­stan­cji lot­nych, które w więk­szo­ści ule­gły spa­le­niu w wyso­kiej temperaturze
  • brak dymu — prze­zro­czy­ste spa­liny ozna­czają, że sub­stan­cje lotne są spa­lane w całości

Dym wędzar­ni­czy

Wędzar­nia to urzą­dze­nie, które z drewna ma wypro­du­ko­wać dym. Spe­cjal­nie buduje się je w taki spo­sób, aby pale­ni­sko nie osią­gało wyso­kich tem­pe­ra­tur. Wtedy z drewna uwal­niane są pożą­dane sub­stan­cje kon­ser­wu­jące mięso. Bez dymu wędze­nie nie mia­łoby sensu.

Nie­stety wiele domo­wych komi­nów kopci zupeł­nie jak wędzar­nie. A nie powinny, bo w końcu kocioł jest urzą­dze­niem słu­żą­cym do pro­duk­cji ciepła.

od-gory-vs-od-dolu

Opary smoły z węgla roz­pa­lo­nego od dołu (po pra­wej). Po lewej leni­wie żarzy się węgiel roz­pa­lony od góry.

Dym wędzar­ni­czy to surowe opary smół węglo­wych, które nie miały kon­taktu z wysoką tem­pe­ra­turą, jaka umoż­li­wi­łaby im choć czę­ściowe spa­le­nie. Dym taki można uzy­skać pod­grze­wa­jąc bryłkę węgla na patelni (lepiej niech to pozo­sta­nie eks­pe­ry­ment myślowy). Do zapłonu nie doj­dzie, ale węgiel zacznie wście­kle dymić. Wła­snie taka sytu­acja zacho­dzi na powyż­szym zdję­ciu: garść suro­wego węgla pod­grzewa się na żarze, ale tem­pe­ra­tura cało­ści spa­dła na tyle, że nie docho­dzi do zapłonu dymu.

To samo dzieje się, gdy świeży węgiel wrzu­cany jest na roz­pa­lony żar. Doło­że­nie opału zawsze powo­duje nagły spa­dek tem­pe­ra­tury całego pale­ni­ska. Jeśli nowa por­cja jest zbyt duża w sto­sunku do obję­to­ści żaru, to całość schła­dza się poni­żej tem­pe­ra­tury zapłonu smół i roz­po­czyna się wędze­nie. Znasz dosko­nale ten widok i smród — pierw­sze sko­ja­rze­nie z węglem.

Witamy w Polsce

Kocioł grzew­czy użyt­ko­wany jako wędzarnia

To wła­śnie ten rodzaj dymu wydo­by­wa­jący się z tysięcy domo­wych komi­nów odpo­wiada za fatalny wize­ru­nek węgla i drewna, jest przy­czyną mocno zawy­żo­nych kosz­tów ogrze­wa­nia i zanie­czysz­cze­nia powie­trza rako­twór­czymi sub­stan­cjami smo­li­stymi oraz pyłami.

Wie­sza się psy na sta­rych kotłach, złym opale i spa­la­niu śmieci, a prze­cież takie wście­kłe kop­ce­nie to sprawka pala­cza — jego braku wie­dzy w kwe­stii, którą się zaj­muje. Kocioł zasy­powy może kop­cić, ale może też spa­lać bez dymu. Pro­blem w tym, że o tej dru­giej opcji nie­wielu wie, za to kop­ce­nie z racji powszech­no­ści zostało uznane za jedyną dostępną opcję, z któ­rej ratuje tylko drogi kocioł lub przy­łą­cze gazowe.

Jak można lepiej?

Aby pozbyć się tego typu dymu nie trzeba nawet palić od góry. Wystar­czy dobie­rać por­cję dosy­py­wa­nego opału sto­sow­nie do ilo­ści żaru na rusz­cie — im mniej­sza por­cja dosy­py­wana tym zawsze lepiej. Po dosy­pa­niu świe­żego paliwa nad zasy­pem poja­wią się dłu­gie, poma­rań­czowe pło­mie­nie. Jeśli ich nie ma, a zamiast tego robi się siwo — to znak, że por­cja była za duża i spa­la­nie prze­szło w wędzenie.

Dym paro­wo­zowy

Czarny, nie­mal przej­rzy­sty dym świad­czy o dobrych warun­kach spa­la­nia (wyso­kiej tem­pe­ra­tu­rze). Powstaje gdy surowe opary smoły — po uwol­nie­niu z opału — mają oka­zję zna­leźć się w wyso­kiej tem­pe­ra­tu­rze, która umoż­li­wia ich zapłon. Stan ten można osią­gnąć także paląc od dołu, ale warun­kiem jest dokła­da­nie naprawdę małymi por­cjami (garść węgla orze­cha na raz).

Jako przy­kład naj­lep­szy będzie dym z komina paro­wozu. Warunki spa­la­nia w jego kotle (tem­pe­ra­tura) zawsze są na tyle dobre, że nie ma moż­li­wo­ści pro­duk­cji dymu wędzar­ni­czego. Ina­czej paro­wóz nie ruszyłby z miej­sca. Oczy­wi­ście dym z paro­wozu bywa róż­nej gęsto­ści i koloru na co ma wpływ:

  • czas jaki upły­nął od ostat­niego dorzu­ce­nia węgla do kotła
  • na ile umie­jęt­nie wyko­nano dorzu­ce­nie — gdy jed­no­ra­zowa por­cja świe­żego węgla jest duża, to czarny dym będzie gęsty i w dużych ilo­ściach (nie jest to korzystne, ale cza­sem konieczne dla szyb­kiego zwięk­sze­nia mocy, innym razem w celach poka­zo­wych)

Nawet gdy dym z komina paro­wozu jest gęsty i siwy, nigdy nie jest to dym wędzar­ni­czy. Gęstość dymu wynika z faktu, że do komina odpro­wa­dzana jest część odpa­do­wej pary wod­nej w celu wzmoc­nie­nia ciągu. Przy­kład poni­żej: im dalej od komina, tym bar­dziej dym robi się siwy i gęsty. To efekt kon­den­sa­cji domie­sza­nej do niego pary wodnej.

Poniż­sze zdję­cie poka­zuje pra­wi­dłowy dym z pale­ni­ska węglo­wego (jak na kocioł gór­nego spa­la­nia palony od dołu) świad­czący o naprawdę dobrych warun­kach pracy. U wylotu z komina widać, że dym jest nie­mal przej­rzy­sty. To już nie gęste opary smoły, ale zawie­sina czą­ste­czek suchej, syp­kiej sadzy. Rów­nież zapach tego dymu nie jest już tak obrzy­dli­wie wun­glowy lecz przy­po­mina spa­liny ze sta­rego die­sla. Taki efekt osiąga się spa­la­jąc węgiel w wyso­kich tem­pe­ra­tu­rach, dokła­da­jąc świeży opał małymi porcjami.

Mimo że domowy kocioł gór­nego spa­la­nia i kocioł paro­wozu dzia­łają na podob­nej zasa­dzie, to uzy­ska­nie w warun­kach domo­wych rów­nie popraw­nego spa­la­nia paląc od dołu jest bar­dzo trudne i w prak­tyce wyma­ga­łoby zauto­ma­ty­zo­wa­nego poda­wa­nia paliwa bar­dzo małymi por­cjami. Tylko wtedy udaje się utrzy­mać zawsze wysoką tem­pe­ra­turę pale­ni­ska mimo dokła­da­nia. Ręczne wyko­na­nie tej pracy jest sza­le­nie nie­wy­godne, dla­tego ludzie zasy­pują roz­pa­lone od dołu kotły do pełna, by mieć jak naj­dłu­żej spo­kój — i takim spo­so­bem oko­lica tonie w dymie wędzarniczym.

Ten rzadki czarny dym, który w kotle gór­nego spa­la­nia palo­nym od dołu jest nie­ma­łym wyczy­nem, można bez trudu uzy­skać nawet w kiep­sko wyre­gu­lo­wa­nym iden­tycz­nym kotle roz­pa­lo­nym od góry lub w kotle dol­nego spalania.

Brak dymu

Zupełny brak widocz­nego dymu ozna­cza, że czę­ści lotne paliwa są w cało­ści spa­lane (lub w kotle jest już wyłącz­nie żar, który spala się bez­dym­nie z natury). Jest to stan jak naj­bar­dziej pożą­dany, jed­nak jego osią­gnię­cie jest prak­tycz­nie nie­moż­liwe gdy pali się od dołu. Do cał­ko­wi­tego spa­le­nia czę­ści lot­nych trzeba prze­pu­ścić je przez żar, jak to dzieje się przy roz­pa­la­niu od góry, w kotle dol­nego spa­la­nia czy w kotle retortowym.

Zupełny brak dymu nie powi­nien być celem samym w sobie. Lekki, czarny odcień w nie­mal przej­rzy­stych spa­li­nach to zupeł­nie zdrowa sytu­acja. Ślepa pogoń za ide­al­nie bez­dym­nym spa­la­niem może skut­ko­wać pro­wa­dze­niem kotła na zbyt małej dawce powie­trza, w efek­cie czego w prze­zro­czy­stych spa­li­nach ucie­kać będzie nad­mierna ilość tlenku węgla.

Rodzaje sadzy

Ponie­waż dym jest zawie­siną czą­stek sta­łych, to prze­pły­wa­jąc przez wnę­trze kotła i komina pozo­sta­wia po sobie część tego, co nie­sie. Tak jak różne są rodzaje dymu, tak i różne będą rodzaje sadzy.

Rów­nież patrząc na sadzę w komi­nie i kotle można oce­nić, na ile popraw­nie kocioł jest obsłu­gi­wany. Kisze­nie opału daje duże ilo­ści mocno czar­nej, twar­dej sadzy, nie­kiedy prze­cho­dzą­cej w smołę. Im lep­sze są warunki spa­la­nia, im mniej sub­stan­cji lot­nych jest wyrzu­cane bez pożytku w komin, tym sadzy jest mniej, kon­sy­sten­cją zaczyna ona przy­po­mi­nać cukier puder, a nawet kolo­rem prze­cho­dzi z czar­nego w brunatny.

Sadza szkli­sta, smoła

Z dymu wędzar­ni­czego powstaje w dużych ilo­ściach czarna twarda sadza wyglą­da­jąca jak asfalt. To kon­den­sat węglo­wej smoły, która została odpa­ro­wana i wydmu­chana w komin w nie­zmie­nio­nej postaci. Jej obec­ność świad­czy o kiep­skich warun­kach pracy kotła spo­wo­do­wa­nych co naj­mniej pale­niem od dołu z dokła­da­niem zbyt dużymi por­cjami (czę­sto także dusze­niem kotła w imię wyima­gi­no­wa­nych oszczędności).

Sadza smolista - brudne palenie od dołu

Sadza smo­li­sta z komina

Gra­nica mię­dzy sadzą szkli­stą a smołą nie jest wyraźna. Im paliwo bogat­sze w wil­goć oraz bar­dziej wędzone niż spa­lane, tym dywan z sadzy staje się mniej kru­chy i poro­waty, a bar­dziej zle­pia się w twardą, ale ela­styczną sko­rupę smoły, którą nie spo­sób usu­nąć mechanicznie.

Doro­bić się takiego stanu jak na zdję­ciu poni­żej jest szcze­gól­nie łatwo gdy kisi się drewno, zwłasz­cza igla­ste (nie­ko­niecz­nie nie­se­zo­no­wane, bo para wodna powstaje w reak­cji spa­la­nia drewna, nawet suchego na pieprz). Spa­la­jąc węgiel trzeba się dla takiego efektu bar­dziej wysi­lić, tj. wsta­wić kocioł o mocy co naj­mniej dwa razy za dużej, a naj­le­piej dusić w nim 50kg zwil­żo­nego miału roz­pa­lone od dołu.

Smolista breja

Smo­li­sta breja

Jakby mało było tego, że sadza szkli­sta i smoła są uciąż­liwe do usu­nię­cia, a zanie­dbane potra­fią zatkać komin, to na doda­tek są skraj­nie łatwo­palne i przy każ­dym roz­pa­le­niu ist­nieje groźba, że taki komin się zapali. W porząd­nie zaro­śnię­tym komi­nie jest tego paliwa kil­ka­set kilo­gra­mów a tem­pe­ra­tura spa­la­nia prze­kra­cza 1000 st.C! Oto przy­pa­dek z końca wrze­śnia 2014 roku, gdzie pierw­sze jesienne prze­pa­le­nie spo­wo­do­wało pożar zaro­śnię­tego komina, w wyniku któ­rego zgi­nęła matka z dwójką dzieci.

Sadzę szkli­stą i smołę bar­dzo trudno jest usu­nąć, ale banal­nie pro­sto można zapo­biec jej dal­szemu powsta­wa­niu. Wystar­czy usu­nąć przy­czyny jej powsta­wa­nia.

Sadza sypka

O dobrych warun­kach spa­la­nia świad­czy obec­ność sadzy syp­kiej, która towa­rzy­szy dymowi paro­wo­zo­wemu. Sadza ta nie jest już dywa­nem ze smoły, lecz mie­szanką czy­stego (no, pra­wie) węgla i popiołu. Ma kon­sy­sten­cję cukru pudru a jej kolor jest bar­dziej szary niż czarny, bo istotny jej skład­nik sta­no­wią dro­biny lot­nego popiołu. Jej ilo­ści w porów­na­niu do sadzy szkli­stej są sym­bo­liczne, a żeby ją usu­nąć wystar­cza zwy­kła zmiotka do podłóg.

Na zdję­ciu poni­żej widoczna jest por­cja sadzy syp­kiej z komina. Jaśniej­sze domieszki to czy­sty popiół lotny z wyczystki kominowej.

Sadza sypka

Sadza sypka z kotła gór­nego spa­la­nia roz­pa­la­nego od góry (kawa­łek węgla ma poka­zać, że ta sadza nie jest cał­kiem czarna)

Sadza sypka wystę­puje też w kotle, ale tutaj trudno jest pozbyć się zupeł­nie sadzy szkli­stej. Po doczysz­cze­niu kotła do gołej bla­chy, przez krótki czas po roz­pa­le­niu na ścian­kach kon­den­suje wil­goć ze spa­lin i nie­do­pa­lone sub­stan­cje lotne (z dymu, któ­rego zawsze tro­chę jest na eta­pie roz­pa­la­nia) powo­du­jąc two­rze­nie cie­niut­kiej war­stwy sadzy szkli­stej. Dopiero gdy ta war­stewka odizo­luje nieco bla­chę unie­moż­li­wia­jąc dal­szą kon­den­sa­cję wil­goci, na jej powierzchni zbiera się już wyłącz­nie sadza sypka.

Sytu­ację dobrze obra­zuje poniż­sze zdję­cie. Na ścian­kach kotła są miej­sca, gdzie widać czarną, błysz­czącą war­stewkę sadzy szkli­stej. Lecz tam, gdzie sadzy zebrało się już wię­cej, została ona przy­kryta przez sadzę sypką.

Sadza sypka w kotle

Różne rodzaje sadzy w kotle naraz

Popiół lotny

Gdyby cał­kiem pozbyć się nie­do­pa­lo­nego węgla ze spa­lin, to na wymien­niku i w komi­nie zbie­rałby się wyłącz­nie biały popiół lotny. Osią­gnąć taki stan w kotle zasy­po­wym jest raczej nie­re­alne. Nawet kotły podaj­ni­kowe pro­du­kują sadzę. Jed­nak im mniej­sza zawar­tość nie­do­pa­lo­nego węgla w sadzy, tym bar­dziej zauwa­żalna jest obec­ność w niej popiołu lotnego.

W tym miej­scu przyda się zdję­cie pró­bek róż­nych rodza­jów sadzy autor­stwa Last Rico:

Próbki sadzy, fot. Last Rico

Próbki sadzy, fot. Last Rico

Próbka nr 1 to czy­sty popiół lotny, jaki można zna­leźć w wyczy­stce komina przed jego czysz­cze­niem.
Próbka nr 2 to sadza sypka z komina, który nie kopci. Taki rodzaj sadzy wystę­puje np. przy pale­niu w kotle gór­nego spa­la­nia od góry.
Próbka nr 3 to sadza szkli­sta z kotła gór­nego spa­la­nia roz­pa­la­nego od dołu.