Сгорание топлива
Очень важно организовать беспрерывную подачу кислорода к топливу. Чтобы оно сгорало полностью, делается избыточная подача воздуха
Иными словами, объем воздуха должен превышать теоретическое значение. Отрицательной стороной
такой подачи является потеря тепла, часть которого просто уходит через трубу.
Типы топлива для котла
В твердотопливных котлах могут использоваться: древесина, уголь различных марок, брикеты и другое твердое топливо. Отапливать дом дровами, бурым углем и брикетами очень сложно. Дело в том, что эти виды топлива содержат в себе очень много воды. Вследствие этого для поддержания горения необходимо постоянное выделение тепла. Иначе испаряющаяся вода быстро охлаждает горючее, и огонь погасает. Таким образом, эти виды топлива могут быстро сгореть, выделив некоторое количество тепла, но для поддержания медленного длительного горения совершенно не подходят, в то время как каменный уголь может медленно гореть длительное время. Это связано с тем, что углерод не летучий. Когда подача первичного воздуха ограничена, он может находиться в котле в разогретом состоянии, не остывать. Когда же первичный воздух вновь начинает поступать (теплоноситель остыл, открылась заслонка первичного воздуха), то углерод начинает окисляться, выделяя тепло.
В отоплении обычно используются длиннопламенные угли, кокс, антрацит, бурые угли. Большинство котлов оптимально функционируют на длиннопламенных углях. Кокс и антрацит горят далеко не во всяких котлах и могут использоваться в качестве добавок, но не как основное топливо. Бурые угли вообще плохо подходят для отопления, так как плохо горят, дают мало тепла и много золы. Я отапливаюсь длиннопламенным углем (ДПК — длиннопламенный каменный).
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.
Если что-то непонятно, обязательно спросите! Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.
Еще статьи
Отопление газовыми баллонами, баллонным сжиженным газом, пропаном, про… Делюсь опытом отопления дома баллонным газом….
Почему дома холодно, куда уходит тепло, потери тепла…. Почему дома холодно? Куда уходит тепло? Как сделать, чтобы было тепло? Потери те…
Печь, печное отопление. Расчет, проектирование, калькуляция. Рассчитат… Расчет печного отопления. Размеры, вес и мощность печи. Анализ теплопотерь….
Газовые баллоны бытовые. Подключение, применение, эксплуатация, исполь… Безопасная эксплуатация бытовых газовых баллонов….
Вязание. Стежки, Мелкие подковки, Параллельные цепочки, Густая рябь. С… Как вязать узоры. Подробное описание Стежки, Мелкие подковки, Параллельные цепоч…
Вязание. Вишневый сад. Эскимо. Рисунки. Схемы узоров… Как вывязать следующие узоры: Вишневый сад. Эскимо. Подробная инструкция с поясн…
Вязание. Мотыльки. Схемы узоров, рисунки… Как вязать следующие узоры: Мотыльки. Подробная инструкция с пояснениями…
Вязание. Бабочка. Рисунки. Схемы узоров… Как вывязать узор — Бабочка. Подробная инструкция с пояснениями…
Для домовладельцев, пользующихся для обогрева жилища различными видами твердого топлива, немалый интерес представляет такой параметр, как температура горения угля. Логически рассуждая, чем выше эта температура, тем больше тепла можно получить при сжигании топлива. Но это теория, а на практике все происходит несколько иначе. О реальном сжигании этого ценного ископаемого и пойдет речь в данном материале.
Технология и оборудование
Рентабельность выпуска такой продукции обусловлена спросом и широким спектром применения этого сырья. Оборудование для изготовления этой продукции обычно включает в себя:
- Печь для производства древесного угля;
- Весы для фасовки готовой продукции;
- Электроэнергетический генератор;
- Бензопилы. Их количество зависит от масштабов производства;
- Устройство для колки дров с гидравлическим приводом.
Также следует арендовать территорию с ровным участком для изготовления и хранения продукции. Печь для производства древесного угля должна быть установлена на ровном и открытом участке. Она должна соответствовать требованиям экологичности и безопасности. При промышленном производстве продукции лучше воспользоваться услугами специалистов для монтажа оборудования.
В качестве дополнительного материала потребуются мешки для расфасовки продукции и качественное сырье. В качестве материала можно использовать отходы лесозаготовительной промышленности: пни и сучья деревьев.
Изготовление древесного угля должно осуществляться по определенной технологии. Получают продукцию путем обжига древесины без поступления кислорода. Применяют для этого специальные углевыжигательные печи, которые имеют камеры для обжига и сушки материала. Такой принцип обжига заключается в выделении паров при горении сырья, которые в газообразном состоянии поступают в топку, обеспечивая процесс изготовления дополнительным теплом.
Весь процесс производства можно описать следующим способом:
- Материал помещают в загрузочную камеру и обжигают при температуре в 500 градусов.
- После обжига и сушки сырье вынимают для охлаждения.
- Полученный материал подвергают дроблению и фасовке.
Размер дробления зависит от области применения сырья. Мелкое дробление применяется для бытовых нужд. Крупное дробление используется для промышленности.
Температура воспламенения и другие параметры
Процесс горения угля – это химическая реакция окисления углерода, протекающая при высокой начальной температуре с интенсивным выделением теплоты. Теперь попроще: угольное топливо не может воспламениться подобно бумаге, для возгорания требуется предварительный нагрев до 370-700 °С в зависимости от марки горючего.
Если ограничить количество поступающего кислорода (прикрыть поддувало, перевести ТТ-котел в режим тления), вместо СО2 образуется угарный горючий газ СО, выбрасываемый в дымоход, КПД горения существенно снизится. Чтобы добиться высокой эффективности, нужно обеспечить благоприятствующие условия:
Бурые угли воспламеняются при температуре +370 °С, каменные – 470 °С, антрациты – 700 градусов. Требуется предварительный нагрев отопительного агрегата с помощью дров (опилочных брикетов).
Воздух в топливник подается с избытком, коэффициент запаса составляет 1.3-1.5.
Горение поддерживается за счет высокой температуры раскаленного слоя углей, лежащих на колосниковой решетке
Важно обеспечить проход кислорода через всю толщу топлива, поскольку воздух движется через зольник благодаря естественной дымоходной тяге.
Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице. Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха.
На практике создать подобные условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Реальная температура горения бурых углей в обычном ТТ-котле лежит в пределах 700…800 °С, каменных пород и антрацитов – 800…1100 градусов.
Если переборщить с количеством кислорода, энергия начнет расходоваться на подогрев воздуха и попросту вылетать в трубу, КПД печи заметно упадет. Причем температура огня может достигать и 1500 °С. Процесс напоминает обычный костер – пламя большое, тепла мало. Пример эффективного сжигания каменного угля ретортной горелкой на автоматическом котле представлен в видеосюжете:
Полноценное сжигание угольного топлива требует особого подхода к вопросу. Задача – достичь максимального КПД источника тепла, не перегреть теплоноситель и не устроить пожар из-за слишком высокой температуры.
Антрацит — самый калорийный коксующийся уголь
К каждому типу угля нужно приноровиться. Незнакомое горючее лучше засыпать мелкими порциями, регулируя тягу шибером и наблюдая за ростом температуры. Когда вычислите все нюансы горения данной марки, заполняйте топливник на 2/3.
Температура горения угля считается тем основным критерием, который позволяет избежать ошибок при выборе топлива. Именно от этой величины напрямую зависит производительность котла, его качественная работа.
Технология процесса производства
В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.
В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:
- сушка;
- пиролиз;
- прокалка.
Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.
Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.
Выбор сырья
Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.
ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения. Технические условия
Сырье обязано обладать следующими размерами: толщина – до 18 см, длина – до 125 см. На древесине не должно присутствовать большое количество заболонной гнили (до 3% от общей площади заготовок). Ее наличие снижает твердость материала и повышает его зольность. Не допускается наличие большого количества воды. Это вещество приводит к появлению трещин на поверхности заготовок.
Сушка древесины
В процессе сушки сырье располагают в углевыжигательном блоке. На древесину оказывает воздействие дымовой газ. В результате термообработки температура заготовок повышается до 160 °С. Количество воды, содержащейся в древесине, оказывает влияние на длительность технологического процесса. В результате сушки получается материал с уровнем влажности 4-5%.
Пиролиз
Пиролиз – химическая реакция разложения, заключающаяся в нагреве вещества при недостатке кислорода.В время горения происходит сухая перегонка древесины. Заготовки нагреваются до 300 °С. При пиролизе из сырья удаляется H2O, что приводит к обугливанию материала. При дальнейшей термообработке древесина превращается в топливо, процентное содержание углерода составляет 75%.
Прокалка
После завершения пиролиза продукт подвергается прокалке. Эта процедура необходима для отделения смол и ненужных газов. Прокалка происходит при температуре 550 °С. После этого вещество охлаждается до 80 °С. Охлаждение необходимо для предотвращения самовозгорания продукта при контакте с кислородом.
Экзотика
Как известно, пород деревьев достаточно много, и чтобы перечислить все их виды, можно написать толстенную книгу, а то и не одну.
Поэтому кроме перечисленных сортов стоит коснуться хотя бы еще нескольких:
- Вяз. Выделяется много дыма, плохо поддается раскалыванию и требует много времени для розжига.
- Тополь. Как дрова для печки – очень даже ничего. Они легко колются, только разбрасываются искрами и быстро сгорают.
- Бук. Тоже сложно разжечь и расколоть, зато можно использовать в сыром виде.
- Пихта. Как и тополь, легко колется и разжигается, но не обойтись без большого количества дыма и искр.
- Платан. Дерево просто в растопке, но трудно в расколке.
Как хранить уголь
При покупке сразу большого количества топлива нужно знать, как его хранить. Если соблюдать правила хранения, уголь не потеряет свои изначальные свойства.
Срок хранения
Приобретать твердое топливо выгодно сразу в большом количестве. Но, как и любой другой горючий материал, уголь имеет срок хранения, который зависит от месторождения и марки.
Интересно, что каменный уголь может миллионы лет находиться в земных недрах без потери своего качества. Однако после добычи он немедленно начинает взаимодействовать с окружающей средой. Наиболее опасна для него встреча с кислородом – то есть окисление. Оно разрушает структуру сырья и приводит его в негодность.
Чем крупнее куски угля, тем больше времени потребуется на окисление. Например, каменный уголь фракции выше 100 мм может храниться без потери качественных характеристик до 3 лет, с размером кусков до 100 мм – около 1 года, а топливо мелкой фракции – меньше 24 месяцев. Фракция 20-40 мм, которую вы можете приобрести в нашей компании, сохраняет свое качество в течение одного сезона. То есть, заготавливать такой уголь на несколько зим не имеет смысла.
Требования к помещению
Идеальное место для хранения – темное, закрытое и хорошо проветриваемое. Материал можно расфасовать в мешки или ящики из дерева. Уголь можно положить во дворе. Для этого используют площадку, в которую засыпают уголь, утрамбовывают для снижения воздушной прослойки. Для продления сроков хранения желательно закрыть топливо крышкой или полиэтиленом.
Рассмотрим на конкретном примере. На отопительный сезон надо 3,5 тонны угля (около 4,5 кубов). Значит, нужно помещение 4 м2 и еще участок для прохода. Желательно, чтобы в помещении была резервная площадка (не меньше 5% от площади). Она понадобится для освежения каменного угля при долгом хранении и охлаждении, если он разогрелся.
Лучше всего, если помещение для хранения угля будет рядом с котельной. Так не придется таскать тяжелые ведра на большие расстояния. В нем должны быть обустроены дренажные сооружения для отвода талых, дождевых и грунтовых вод.
Склад нельзя оснащать разными коммуникациями – газопроводом, источниками тепла, электрическими линиями. Кроме того, он не должен стоять там, где проходят подземные коммуникации – электрические кабели, трубопроводы и так далее.
Всегда нужно помнить о том, что каменный уголь может воспламениться. Именно поэтому при хранении этот фактор обязательно учитывается. Размещать топливо нужно, хорошо уплотняя мелкие кусочки. Ведь самовозгорание, которое возникает из-за проникновения воздуха в слои угля, может спровоцировать пожар. Самовозгорание может возникнуть в местах соприкосновения разных видов топлива, разных марок углей. Также нельзя выгружать свежий уголь на площадку, которая плохо очищена от остатков старого топлива.
Хранение угля в помещении или под навесом помогает сохранить качественные характеристики топлива на больший срок. Но не всегда есть возможность хранить его в закрытых условиях.
Хранение угля на улице
Лучше всего, если вы найдете сухое и темное место для складирования топлива. Это может быть сарай, навес и другие хозяйственные постройки. Можно приобрести специальный бункер – металлический ящик с закрывающимся люком. Подойдут и холщовые мешки (в них будет удобнее переносить уголь к котлу).
Не страшно, если уголь будет храниться и под открытым небом. Что касается осадков – они топливу не страшны. Но для того, чтобы уголь не потерял своих свойств, нужно придерживаться нескольких рекомендаций по складированию материала.
Итак, если вы вынуждены хранить уголь на улице:
- Выбирайте под материал ровную, очищенную от мусора площадку. Она обязательно должна располагаться в незатопляемом, несколько возвышенном месте (чтобы при весеннем половодье или в дождливое время вода не подмачивала уголь снизу). Грунт под материалом должен быть сухим или мерзлым.
- Желательно, чтобы основание под углем было твердым. Можно выложить его кирпичами, плиткой, в конце концов – постелить доски или уложить деревянные паллеты.
- Выбирая площадку, убедитесь, что рядом нет и не предполагается открытых источников огня. Также проследите, что рядом с углем не будет находиться оборудование, которое работает при высоких температурах (например, сварка).
- Перед тем, как засыпать на площадку материал, постелите под ним брезент. Так уголь будет сухим, без снега и листвы.
- Периодически пересыпайте и ворошите материал (особенно во время заморозков). Это необходимо для того, чтобы уголь на открытом воздухе не смерзался.
Как видите, данный материал достаточно прихотлив к условиям хранения. Однако это компенсируется его высокой эффективностью.
Древесный уголь
Этот тип угля не является ископаемым, поэтому он имеет некоторые особенности своего состава. Производят его путем нагрева сухой древесины до температуры 450-500 oC без доступа воздуха. Этот процесс называют пиролизом. В ходе него из древесины выделяется ряд веществ: метанол, ацетон, уксусная кислота и другие, после чего она превращается в уголь. Кстати, горение древесины — это тоже пиролиз, но из-за наличия кислорода воздуха загораются выделяющиеся газы. Именно этим и обуславливается наличие языков пламени при горении.
Древесина не является однородной, в ней очень много пор и капилляров. Подобная структура отчасти сохраняется и полученном из нее угле. По этой причине он обладает хорошей адсорбционной способностью и применяется наряду с активированным углем.
Влажность этого типа угля совсем небольшая (около 3%), но при длительном хранении он поглощает влагу из воздуха и процентное содержание воды повышается до 7-15%. Содержание неорганических примесей и летучих веществ регламентируется ГОСТами и должно составлять не более 3% и 20% соответственно. Элементный состав зависит от технологии получения, и примерно выглядит так:
- Углерод 80-92%.
- Кислород 5-15%.
- Водород 4-5%.
- Азот ~0%.
- Сера ~0%.
Химическая формула угля древесного показывает, что по содержанию углерода он близок к каменному, но вдобавок имеет лишь незначительное количество ненужных для горения элементов (серы и азота).
Свойства
Полезные свойства этого топлива определяются несколькими показателями. Прежде всего, они определяются температурой горения древесного угля. Так прессованное топливо активно используется при плавке чугуна и стали. Достигая высокой температуры горения во время плавления (свыше 1350 градусов), химический состав древесного угля выступает катализатором реакции в металле. В доменном производстве при выплавке чугуна сегодня доля использования топлива невелика, всего 7-8%, но при этом чугун получается самого высокого качества. Это достигается за счет свойств древесного угля – в нем не содержатся вещества, которые при нагреве образуют летучие газы, а при сгорании примеси веществ ухудшающие характеристики и структуру металла. Высокая плотность и удельный вес древесного угля, используемого в металлургии, позволяют сохранить однородность процесса плавки без применения дополнительных технологий.
Среди полезных свойств древесного угля выступает его высокая температура горения и длительное выделение тепла высокой температуры. Особенно ярко это демонстрируется при приготовлении блюд в мангале. После разжигания, топливо быстро достигает высокой температуры и поддерживает горение на протяжении нескольких часов.
Важным показателем для топлива выступает и такой показатель, как зольность. Согласно ГОСТ, высший класс древесного угля при сгорании имеет зольность от 2,5 до 3 %. Для бытовых нужд, обычно используется класс Б он подходит как для отопления так и для приготовления пищи. В отличие от высшего класса с более высокой температурой горения, использование углей класса Б, таит в себе меньше опасности, прежде всего из-за более низкой температуры горения – она примерно на 300 градусов ниже. Такая разница между температурой горения двух видов древесного угля связывается со структурой, размерами головней и типом приготовления топлива. Более высокая температура получается при сгорании углей из более плотных слоев древесины. К тому же хранение материала класса А, предусматривает возрастание до 20% наличия воды в объеме всей массы.
Важным показателем для древесного угля выступает однородность массы, так, в общей массе сорта А, фракции 25 и 12 мм должно быть не более 12% суммарно, в то же время головней в составе объема быть вообще не должно. При кустарном производстве древесного угля своими руками свойства определяются по цвету, размерам головней и количеству пыли. Считается, что чем крупнее фракция и насыщеннее его цвет, тем качество его выше. Во многом такой метод оправданный, поскольку косвенно указывает на химический состав топлива, и наличие в нем большого количества углерода. Более глубокий лабораторный химический анализ может показать наличие или отсутствие в его составе серы, фосфора, солей тяжелых металлов и отдельные соединения на основе смол. При лабораторном анализе проверяется и зольность материала. Для топлива высшего качества зольность составляет 2,5-3%, для среднего качества определяется 3,5-4%.
Плотность зависит от марки и типа древесины, из которого он сделан. Вес стандартного объема топлива в 1 куб. метр составляет:
- Из еловой древесины – 100-120 кг;
- Соснового – 130-140 кг;
- Березового – 175-185 кг;
- Букового – 187-195;
- Дубового – 200-215.
Сам по себе материал очень пористый, если брать отношение объема пор к общему объему вещества, то для березового угля она составит 72%, для елового 80%. Из-за этого удельная плотность древесного угля в зависимости от материала происхождения может быть:
- Елового – 0,26 гр/см3;
- Соснового – 0,29 гр/см3;
- Березового – 0,38 гр/см3;
Именно высокая пористость материала и требует при розжиге в мангале и барбекю особой осторожности. Прежде всего перед розжигом нужно обработать угли спиртосодержащей жидкостью, и дать немного времени для того, чтобы она впиталась и проникла как можно глубже в поры
Еще один показатель топлива – теплоемкость зависит от температуры и влажности материала. Для сухого (с влажностью 7-15%) топлива средняя теплоемкость составляет 0,18 ккал/кг, для абсолютно сухого с влажностью 2-4% теплоемкость составляет 0,2 ккал/кг.
Теплотворная способность, то есть способность выделения тепла составляет при температуре 380-500 градусов около 7500-8170 ккал/кг.
Как сделать в домашних условиях
Очень часто изготовлением древесного угля в домашних условиях занимаются люди, владеющими мастерскими по ковке металла. Домашнее биотопливо делается для бытовых нужд: приготовления пищи на мангале, заправки кузнечного горна. Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками, необходимо выбрать способ изготовления и организовать производственные цехи, учитывая правила пожарной безопасности. Делать древесный уголь в домашних условиях можно при помощи подручных материалов. При этом часто не соблюдается технология изготовления материала. При производстве этого продукта используют ямы, бочки и печки. Перед тем, как самому сделать мастерскую по изготовлению угля, нужно оценить количество затрат и рентабельность бизнес-проекта.
В яме
Этот способ предполагает наличие ямы, расположенной на дальнем расстоянии от зданий. Ее глубина должна составлять не менее 150 см, ширина – 80 см. Для изготовления древесного угля в яме нужно разжечь костер из мелких веток. Его требуется поместить в яму. В костер забрасываются заготовки средних размеров. После сгорания дров яму необходимо накрыть настилом и оставить ее на несколько дней для охлаждения. Полученную продукцию можно извлечь в течение 2 дней.
В бочке
При изготовлении древесного угля в бочке необходимо использовать емкости из жаростойких материалов. Дно металлической бочки укрепляется кирпичами. Между ними располагается костер, на который кладутся деревянные заготовки. На скопление дров накладывается металлическая решетка, пропускающая тепло и пламя. Эта конструкция позволяет изготавливать в бочке несколько порций угля.
В печке
Изготовлять уголь можно в стандартной печке. Для этого заготовки нужно поместить дрова в топливный отсек и нагреть их до 550 °С. Необходимо дождаться момента, когда древесина приобретет красный оттенок. Полученное топливо извлекается при помощи щипцов, помещается в металлическую емкость и накрывается крышкой. После остывания продукт можно упаковывать в мешки и использовать в бытовых условиях.
Что такое каменный уголь и как он выглядит
Строительство шахты является очень дорогостоящим вложением, однако по истечении времени все затраты полностью окупаются. При добыче угля на поверхность попадают и другие ресурсы.
Есть вероятность добычи драгоценных металлов и редко встречающихся земных элементов, которые впоследствии возможно продать и получить дополнительную прибыль.
Нефть является практически самым драгоценным ресурсом и основным источником топлива на сегодняшний день. Однако, ни одна фирма или страна, добывающая каменный уголь, не пренебрежет его добычей во имя нефти, ибо твёрдое топливо также имеет большое значение и высокую ценность.
