Уголь для отопления: виды, характеристики, сравнение, расход угля на отопление

Отопление углем — один из достаточно бюджетных способов отопления при отсутствии централизованного газопровода. Однако чтобы топливо выполняло свои функции, его необходимо правильно выбрать.

Виды угля и его характеристики

При выборе большую роль играет разновидность угля — от этого зависят его характеристики и сфера применения.

Происхождение и основные свойства угля

Рассмотрим ключевые свойства угля подробнее.

Особенности происхождения угля

Прежде, чем говорить о характеристиках, следует затронуть тему происхождения топлива. В природе большинство растений и животных после гибели начинают гнить. Образовавшаяся масса служит топливом для роста других растений и грибов.

Однако под действием некоторых факторов естественный процесс разложения может замедляться. Масса, которая должна перегнить, накапливается в почве. Таким образом появляется торф.

Торф тысячелетиями находится в почве под огромным давлением, постепенно передвигаясь вглубь земли. Постепенно он избавляется от воды и сторонних примесей, превращаясь в бурый уголь. На большей глубине он образует каменный уголь, а в недрах земли — антрацит.

Последний не содержит никаких сторонних примесей. Он считается самым чистым углем, поэтому широко используется в промышленности. Однако добыча антрацита довольно сложна.

Калорийность или теплота сгорания

Минерал используется для отопления потому, что при горении выделяет большое количество тепла. В этом и является его основное предназначение. Количество тепловой энергии, которое он выделяет при сгорании, называется «теплотой сгорания» иди «калорийностью». Она выражается в калориях.

Калорийность угля измеряется количеством теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 килограмма топлива. При этом стоит учитывать, что чистых минералов в природе не существует. В угле есть сторонние примеси, в том числе вода. В результате часть тепла тратится не на обогрев, а на испарение влаги.

Поэтому была введена следующая классификация калорийности:

• Высшая теплота сгорания. Это «грязный» показатель, который показывает общее количество тепла, выделяемого при сгорании. Включает в себя как расходы на обогрев, так и расходы на испарение влаги.
• Низшая теплота сгорания. Учитывает только расходы на обогрев. По сути эта величина показывает, сколько тепла получит потребитель.

Зольность

Зольность угля — это показатель процентного содержания золы от общей массы угля, которая появляется после полного сгорания топлива. Характеристика показывает степень минерализации, показывает, как много в угле минеральных примесей. Зольность позволяет показать, насколько топливо чистое.

Этот показатель зависит от того, под влиянием каких факторов формировался уголь, на какой глубине он был обнаружен.

Все минеральные добавки, которые учитываются при расчете показателя зольности, делятся на:

• Внутренние. Они появляются в процессе формирования топлива.
• Внешние. Эти минеральные добавки появляются в угле в момент его добычи.

Зольность напрямую влияет на количество выделяемого тепла. Чем выше этот показатель, тем ниже будет тепловой эффект от сгорания.

Влажность

В процессе образования угла торф впитывает в себя большое количество влаги. Под высоким давлением часть воды испаряется. Но так или иначе любой уголь, даже самый чистый антрацит, содержит в своем составе воду. Ее количество и оценивают при вычислении показателя влажности.

Поверхностная влажность характеризует показатель воды, которая остается на поверхности угля. Она легко выпаривается после просушивания минерала под прямыми солнечными лучами. Оставшаяся влага характеризует максимальную влагоемкость. Она зависит от сорта угля, условий его формирования.

Влажность напрямую влияет на качество топлива. Чем этот показатель больше, тем больше тепла будет тратиться на испарение воды и соответственно меньше — на обогрев. Помимо этого повышенная влага влияет на повышенную слипаемость и смерзаемость угля.

Маркировка и фракции

Маркировкой обозначают сорт топлива. Вид угля напрямую влияет на калорийность, слипаемость и прочие характеристики. Одно топливо используется в энергетической сфере, другое — для отопления домов.

В основном в маркировке используются буквы «А» — антрацит, «Д» — длиннопламенный, «СС» — слабоспекающийся.

Виды топлива для твердотопливных котлов и сравнительная таблица их теплотворной способности

Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

-300Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Основные виды топлива для твердотопливных котлов:

Дрова — пиленые или колотые куски дерева, предназначенные для сжигания в печах, каминах и др для получения тепла, жара и света.

Содержание влаги должно быть как можно меньшим.

Каминные дрова имеют длину около 25 — 33 см.

Приоритетная характеристика дрова для каминов и печей — их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах).

Для отопительных целей важно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время.

Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород, в тч дуб, ясень, береза, лещина, тис, боярышник.

Особенности горения дров разных пород древесины:

— дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

— ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее из дымохода;

— березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;

— сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы, с искрением при резком повышении температуры;

— дуб и граб обладают лучшей теплоотдачей при горении, но плохо раскалываются;

— дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят;

— дрова из пород средней твердости, легко колоть;

— кедр дает долго тлеющие угли;

— дрова из вишни и вяза при горении дымят;

— дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

— дрова хвойных пород имеют низкую теплотворную способность, дымят и искрят, способствуя образованию смолистых отложений в трубе, но легко колются и растапливаются;

— тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно изменяется, что влечет колебания плотности древесины и колебания в пересчетных коэффициентах кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров.

Дрова из лиственницы

1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200 — 210 л жидкого топлива или 200 — 210 м³ природного газа.

Пеллеты (топливные гранулы) — это прессованное под высоким давлением натуральное сырье растительного происхождения в форме цилиндрических гранул стандартного размера.

Сырьем для их производства является кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, и отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен и др), а также органические упаковочные материалы, картонная тара и тд.

Процесс производства пеллет состоит из этапов: дробления, сушки и грануляции.

Сырье измельчается до состояния муки, затем тщательно высушивается и сжимается в гранулы стандартного размера при помощи специального оборудования — гранулятора.

Во время грануляции, сопровождающейся повышением температуры материала, содержащийся в нем полимер лигнин, содержащийся в клетках растительного сырья, плотно склеивает измельченные частицы. Химические связующие примеси не используются.

На выходе получается легкое, недорогое, удобное в хранении и абсолютно безопасное топливо, альтернативное традиционным видам топлива (уголь, торф, дрова, природный газ).

Гранулятор пресса придает пеллетам форму.

Пеллеты — современный универсальный вид биотоплива, по эффективности применения равноценный каменному углю.

— полученные путем переработки кругляка твердых и мягких пород деревьев;

— полученные путем переработки соломы;

— полученные переработки подсолнечниковой шелухи;

— полученные путем переработки початков и стебля кукурузы;

— экологически чистое , соответствующее зеленой технологии топливо, произведенное из безвредных для человека и окружающей среды материалов, подлежащих утилизации: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа (СО₂) в окружающую среду, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля;

— неограниченное производств, в тч из древесины низкого качества,

— меньшая стоимость, в сравнении с ценой угля, жидкого топлива или дров,

— удобство транспортировки, как в фасованных пакетах, так и россыпью, и разгрузки через рукава с возможностью автоматизации процесса;

— не требуют больших складских площадей и могут храниться на открытом воздухе, не разбухая, без гниения,

— при хранении не самовоспламеняются,

— не требуют дополнительной обработки перед применением, не хуже газа или угля.

— большая теплотворная способность, чем опилки и щепа, в 1,5 раз больше, чем у дров,

— при сжигании 1,9 т пеллет выделяется примерно такое же количество тепла, что при сжигании 1 т мазута, при стоимости пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута;

— почти полное сгорание с минимальным количеством шлаков, что снижает частоту чистки котла можно производить намного реже,

— возможна автоматизация загрузки пеллет в топку в промышленных условиях,

— регулировка бытовых нагревательных устройств, работающих на пеллетах, регулируются в автоматическом режиме,

— малая волатильность цены, тк цена внутренняя,

— котлы на пеллетах работают дольше, нуждаются в меньшем обслуживании и более экономичны,

— для отопления жилых домов путем сжигания в печах, каминах и котлах,

— для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул с высоким содержанием древесной коры.

Спрос на это альтернативное топливо и на оборудование для его производства и сжигания постоянно возрастает.

Сравнительные характеристики видов топлива

Углекислый газ
кг/ГДж

Гранулы из соломы

«0» означает, что при сжигании продукта количество выделяемого СО₂ не превышает объема, который образуется при естественном разложении, а количество других вредных выбросов ничтожно мало.

1. Измерение теплоты сгорания в Ккал/кг. 1 калория — это количество тепла необходимое для нагрева 1 г воды на 1 о С. 4,500 Кал/кг ( 4,500 Кал/кг ) — теплота сгорания 1 кг топлива в Кал.
2. Измерение теплоты сгорания в МДж/кг. Системная международная тепловая единица. 1 Калория = 4,19 Джоуля, 4,500 Ккал/кг * 4,19 Дж = 18,855 МДж/кг — теплота сгорания 1 кг топлива в Джоулях.
3. Измерение теплоты сгорания в Квт*час. 5,238 Квт* час/ кг — теплота сгорания 1 кг топлива, измеренная в «электротехнических единицах». Количество энергии выделямое в секеунду (то есть тепловая мощность) = 18.855.000 Дж (см. пункт 2 ) /3600 сек = 5238 Дж/сек = 5,238 Квт*час.

Таблица 1. Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии

Стандарты производства пеллет:

— в США: Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet), которым разрешено производство пеллет сортов Премиум и Стандарт. Премиум, который составляет около 95% производимых в США пеллет, — не более 1 % золы, а Стандарт- не более 3 %. Премиум может применяться для отопления любых зданий. Сорт Стандарт содержит больший объем коры или сельскохозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры пеллет, влажность, содержание пыли и других веществ.

— в Германии : DIN 51731, в Австрии : ONORM M-7135, в Великобритания : The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцария : SN 166000, в Швеция :SS 187120.

Основные европейские стандарты качества топливных гранул

3 в зависимости от вида и содержания минеральных веществ.

Используется показатель «насыпная плотность», который составляет около 800-1 000 кг/м 3 .

Виды и сорта угля

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения достаточно знать маркировку и возможности использования.

Используется следующая система обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).

Кроме основных марок, есть промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.

Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.

По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

не ограниченный размерами

Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ).

Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.

Например, фракция ОМ (М — 13-25, О — 25-50) составляет 13-50 мм.

Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.

Процесс горения угля.

Уголь состоит из 2 х горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток

На 1 м этапе горения выделяются летучие вещества; при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла.

На 2 м этапе выгорает коксовый остаток; интенсивность его горения и температура воспламенения зависит от степени углефикации, то есть, от вида угля (бурый, каменный, антрацит).

Чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Уголь марок Б, Д, Г

Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает.

Уголь этих марок доступен и пригоден практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха.

Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и черный дым

Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться.

Уголь марок СС, Т, А

Разжечь его труднее, зато он горит долго и выделяет намного больше тепла.

Уголь можно загружать большими партиями, так как в них горит преимущественно коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ.

Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к уносу тепла и прогоранию котла.

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива

Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объемом 1 м³ (1 л).

Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л).

Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход.

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:

— от его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.);