Средства для немеханической чистки дымоходов

При нагревании древесины в воздухе формируются несколько зон (Differences between flaming combustion of wood and glowing combustion). В зоне А происходит медленный пиролиз и температура в ней ниже 200°С. Газы, продуцируемые в этой стадии, не горят. В зоне В температура 200 - 280°С, смесь продуцируемых газов продолжает оставаться невоспламенённой.
Газы начинают гореть в зоне С, температура которой 280 - 500°С; где они ещё дополнительно образуются в результате вторичного пиролиза и воспламеняются.
Образующийся древесный уголь может и не гореть: это зависит от доступности кислорода и от достаточного его
притока к поверхности. В зоне D температура выше 500°С, слой древесного угля на внешней поверхности древесины горит; в то время как внутренняя древесина может быть в различных стадиях горения, в диапазоне от зоны А до зоны D.
Когда поверхностная температура возрастает до 1000°С; древесный уголь образуется в древесине настолько быстро, насколько зоны от А до С проникают в древесину. Для сгорания древесному углю необходим как кислород, так и нагрев. Обеспечение достаточного тепла - основная проблема.

В итоге, основными причинами, вызывающими отложение сажи и копоти в дымоходах печей и каминов, являются:
1. недостаточный подвод тепла к древесному углю (древесине) и
2. недостаточный приток воздуха (кислорода).


В результате горения любого твердого топлива образуются углекислый газ С02 (с примесью ядовитого угарного газа СО), смолы, пепел, пыль неорганического происхождения, зола. Эти вещества и отработанные топочные газы (С02, СО, пары воды) выводятся посредством дымохода, оседая при этом на его стенках и образуя копоть или сажу. В ходе длительной эксплуатации печи или камина в трубе собирается большое количество сажи   (смолы также дополнительно могут связывать частицы углерода сажи и повышать прочность их сцепления); в результате чего диаметр внутренней части трубы уменьшается. Это мешает отводу газов (и притоку кислорода воздуха), следовательно, и более полному их сгоранию. Отсутствие контроля над процессом накопления сажи может привести к закупориванию дымохода частицами сажи, а это создает серьезные опасности: возможность возгорания печи или камина вследствие лавинообразного аутокаталитического процесса окисления и возможность образования повышенного количества угарного газа (СО) вследствие недостаточности тяги, что может привести к тяжелым отравлениям и к смертельному исходу.
В целях профилактики подобных ситуаций необходимо периодически (в течение полугода-года) чистить дымоход - дымоход требует постоянного ухода, иначе дым начнет проникать в помещение (возможность отравления), а сажа будет оседать в дымоходе и (частично) падать в камин.
Чистка дымоходов с помощью осиновых дров

С целью очистки дымоходов иногда используются дрова из осины. Недостаток данного способа - слишком высокая температура горения (более 1100 - 1200°С) и, учитывая необходимость достаточной длительности процесса (до нескольких часов), не все печи успешно его выдерживают. Кроме того, осина не всегда является эффективной.
Немеханическая чистка дымоходов
Для удаления достаточно крупных отложений сажи и копоти можно использовать специальные химические средства, которые помогут избежать повторных отложений сажи. При применении средства для немеханической чистки дымоходов сажа постепенно отделяется от внутренней части дымохода под действием нетоксичного углекислого газа С02; образующегося при каталитическом процессе удаления сажи химическим средтвом.
Сущность метода заключается в том, что специальные химические соединения являются катализаторами окисления, значительно снижающими температуру процесса окисления углерода кислородом воздуха и являются активаторами молекулярного кислорода. Именно активированный кислород (аналогичное действие доказано и для озона ) обладает способностью разрыхлять уплотнившиеся слои сажи со смолой, активировать частички сажи, тем самым обеспечивая возможность их низкотемпературного сгорания. Составы для чистки дымоходов конца позапрошлого - начала прошлого века были небезопасны, по сути, они мало отличались по составу от черного дымного пороха и обеспечивая возможность их низкотемпературного сгорания, составы для чистки дымоходов конца позапрошлого - начала прошлого века были небезопасны, по сути, они мало отличались по составу от черного дымного пороха и нередко вызывали взрыво-подобные процессы при сгорании в печах. Они содержали нитрат калия или натрия, древесный уголь и серу, а в качестве пигмента в них добавляли оксиды железа (не предполагая о каталитическом действии Fe). Причем, если нитрат калия действительно имеет некоторый синергизм к катализатору в способности понижать температуру каталитического процесса окисления, то сера: в данном случае, вредна (натрий также, но в значительно меньшей степени), т. к. является ингибитором (каталитическим ядом).


В ООО "Vimover" разработан безопасный состав (не содержит хлора или др. галогенов) для удаления сажи и копоти из дымоходов печей и каминов, работающих на твердом или жидком топливе "Веселый трубочист" ("Cheerful Chimney Sweeper"), имеющий улучшенные свойства, не содержащий потенциально токсичных химических соединений (в отличие от известных аналогичных средств). В процессе использования состава    (при пиролизе) образуются монодисперсные нано-металлические частицы Cu-NPs размером ~ 9 -19 nm, (и, в качестве примеси, нано- размерные частицы оксида металла в его низшей степени окисления), обладающие весьма высокой каталитической активностью. Катализатор также служит промотором адгезии, вызывает значительный молекулярный распад образующихся из органических веществ в токе активированного кислорода воздуха гидропероксидов, причем, без образования свободных радикалов. Катализатор обладает некоторыми антидетонационными свойствами и его in situ (после пиролиза) структура может быть представлена в виде одной из возможных таутомерных    форм.                                                                                                        Средство для удаления сажи из дымоходов "Веселый трубочист" предназначено для улучшения экономичности и безопасности эксплуатации печей и котлов. Применяется для очистки печей, дымоходов, печных труб, каминов, топок, работающих на твердом и на жидком топливе. Действует профилактически против возникновения пожаров вследствие возгорания сажи в дымоходах. Также является катализатором окисления высокотоксичного угарного газа в безопасный углекислый газ.


Ссылки:
1. Browne F. L. Theories of the combustion of wood and its control. U. S. Forest Prod. Lab. Rpt. 2136, 1958.
2. Патент Великобритании GB189826736.
3. Патент Великобритании GB189924375.
4. Патент Греции GR1006726 (Chemical Chimney Cleaner).
5. Патент США US4690126 (Catalytic combustion assembly for wood-burning stove).
6. Journal of Electron Devices, Vol. 2, pp. 27-30 (2003).
7. Патент Великобритании GB1001772.
8. Патент Великобритании GB189813711.
9. Walters С. S. and Peterson К. R. Inorganical chemicals as Aids in burning hardwood tree stumps. University of Illinois - Agricultural experiment station. Bulletin 678 (1961).
10. http://www.severochema.cz/en/
11. Ruud Addink and Kees Olie. Mechanisms of Formation and Destruction of Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins and DibenzoFurans in Heterogeneous Systems, Department of Environmental and Toxicological Chemistry, Amsterdam Research, Institute for Substances in Ecosystems, University of Amsterdam, NieuweAchtergracht 166, 101 8 WV Amsterdam, The Netherlands.
12. Takashi Fujimori and Masaki Takaoka. Direct Chlorination of Carbon by Copper Chloride in a Thermal Process, Department of Urban and Environmental Engineering. Kyoto University, Katsura, Nisikyo-ku, 615-8540. Kyoto, Japan, Environ. Sci. Technol., 2009, 43 (7), pp 2241-2246.