Твердотопливный котёл на коксе

Твёрдое топливо, используемое в качестве источника энергии, подразделяется на топливо естественного и искусственного происхождения. К природному топливу относятся: каменный и бурый уголь, антрацит, торф, горючие сланцы.

Каменноугольный, торфяной и нефтяной кокс, получаемый с помощью пирогенетической переработки различных природных видов топлива, относится к искусственному топливу. В бытовом отоплении, чаще всего, используют длиннопламенные каменные, бурые угли, антрацит, кокс.

Основные характеристики кокса

Коксованием называют сухую перегонку каменного угля, проводимую в интервале температур 900-1200 0 С. Цель этого процесса – получение кокса, который технологически необходим в чёрной и цветной металлургии, литейном производстве и химической отрасли. Запасы коксующихся углей ограничены, поэтому в качестве сырья коксохимического производства используют смесь углей разных марок, взятых в определённом соотношении. Подобранная шихта должна обеспечивать решение нескольких задач:

• образование кокса с определёнными техническими характеристиками;
• полноту спекания в процессе коксования;
• надлежащий выход газа и прочих продуктов коксования.

Нефтяной кокс является конечным продуктом полной перегонки тяжёлой нефти. Внешне он похож на уголь, имеет малый выброс летучих веществ. Этот углеродистый твёрдый остаток используется в отоплении в смеси с каменным углём, что предотвращает колосники от разрушения. Условиями хранения, транспортировки и организации сжигания нефтяной кокс схож с углями.

Основные свойства нефтяного кокса:

• зольность – менее 0,5%;
• влага – до 10%;
• сера – до 4%;
• летучие вещества составляют менее 11%;
• теплотворная способность равна 7500 ккал/кг;
• температура воспламенения – 500 0 С.

Высокие экологические свойства нефтяного кокса обеспечиваются минимальным количеством минеральных включений и, следовательно, низким выделением золошлаковых частиц при сгорании топлива.

Особенности отопления коксом

Эффективность использования кокса в качестве топлива во многом обеспечивается его хранением в сухом месте и правильным подбором фракции. Измельчать слишком крупные куски топлива можно только с помощью точечных ударов.

В результате правильного сжигания кокса должна образовываться порошкообразная смола. Кокс нельзя загружать слишком тонким слоем, поскольку в этом случае он может вообще не загореться. Вторым вариантом может стать слишком быстрый проход воздуха через тонкий слой кокса, в результате чего горячие газы будут выбрасываться в дымовую трубу. При загрузке слишком толстого слоя кокса может наблюдаться его тление с выделением угарного газа.

Эффективность сгорания кокса зависит не только от вышеперечисленных факторов, но и от тяги в отопительном агрегате. Одной из тонкостей использования этого топлива является необходимость регулировки поступающего в топочное пространство воздуха. При холодной погоде поступление воздуха в топку увеличивают, но при слишком большой интенсивности горения кокса на колосниковые решётки может налипать зола.

Модели работающие на коксе

Антрацит и кокс горят далеко не во всех типах твердотопливных котлов и, чаще всего, применяются в качестве добавок, а не в роли основного топлива.

Твердотопливные котлы Bosch в качестве основного топлива используют бурый уголь, а в качестве вспомогательного – каменный уголь, дрова влажностью до 25%, угольные брикеты, кокс.

• Модель Solid 2000 B2 мощностью 16 кВт стоит примерно 1100 долларов. Расход основного топлива составляет 1,5-4 кг/час, КПД – 78%, температура теплоносителя в отопительном контуре 65-90 0 С. Время работы агрегата на одной загрузке при номинальной мощности составляет примерно 3,2 часа.
• Solid 2000 B2 мощностью 32 2 может обеспечить обогрев площади до 280 м 2 >. КПД этой установки – 82%. На одной загрузке котёл может работать 4,1 часа. Стоимость этой модели составляет примерно полторы тысячи долларов.

Как выбрать уголь для отопления, его характеристики и виды

Некоторые твердотопливные котлы могут работать на любом топливе, но далеко не все. Потому, перед покупкой угля загляните в паспорт своего агрегата. Там должны быть указаны марки, под которые рассчитывался котел. Если такой информации нет, можно пойти методом проб. В большинстве фирм, торгующих этим видом топлива, есть уголь в мешках. Вам нужно будет взять по мешку разного сорта и фракции, и попеременно топить каждым из них. Старайтесь использовать одинаковое количество угля и оценивайте такие параметры: количество теплоты, длительность горения и количество зольного остатка.

Качественные показатели угля

Каменный уголь имеет в своем составе большое количество самых разных составляющих, каждая их которых может повлиять на область использования, что делает контроль качества угля делом совсем не легким. В зависимости от применения рассматривают целый ряд определяющих характеристик. Например, при определении пригодности угля для коксования учитываются более 30 параметров.

Чтобы определить подходит уголь для твердотопливного котла или нет, совсем не обязательно знать все его свойства. Важно знать:

Калорийность или теплоту сгорания. Этот показатель отражает количество тепла, которое выдает при горении единица топлива. Измеряется обычно в Ккал/кг. Меньше всего тепла выдают бурые угли – не более 4500Ккал/кг, жарче всего горят коксующиеся угли – до 8700Ккал/кг и антрациты – до 8600Ккал. Использовать коксующие угля в обычных бытовых котлах не рекомендуется: они не рассчитаны на такие высокие температуры (бывало, что от такого топлива плавились чугунные колосники) и выходят из строя, а использовать антрациты нужно грамотно.

Калорийность или теплота сгорания угля — важный параметр
Зольность. Это основной показатель качества угля. Он зависит от количества негорючих примесей в топливе. Чем меньше этих примесей, следовательно, и золы, тем больше тепла выдаст вам один килограмм топлива. Зольность угля указывается в процентах. Чем меньше показатель, тем лучше качество топлива. Высокосортные марки имеют зольность до 25%, у низкосортных – 40% и выше. Влияет этот показатель и еще на один не самый привлекательный процесс: на частоту чистки печи. Понятно, что чем больше шлака образуется после сгорания топлива, тем чаще вам придется убирать его. Кроме того часть примесей оседает в трубах и технологических каналах в виде сажи. Их тоже нужно регулярно чистить.

Зольность угля — главный показатель его качества

Влажность. Различают поверхностную и внутреннюю. Поверхностная влага удаляется при проветривании на воздухе, а вот внутренняя — только в процессе сгорания. Потому чем выше влажность угля, тем меньшее количество тепла будет идти на отопление: высушивание требует значительных энергетических затрат. В некоторых случаях оценить много влаги или нет можно визуально: если уголь смерзся, мелкие фракции слиплись или слежались — воды много. Совет «смочить уголь чтобы он горел лучше» обоснован только при наличии большого количества пыли: она собирается в комки, улучшая циркуляцию воздуха. В других случаях мочить уголь – только уменьшать количество выделяемого на обогрев тепла.

Если говорить о марках этого топлива в целом, то лучшим углем для бытового кола отопления считается антрацит (обозначается буквой «А»): он долго горит, выделяемый при горении дым белого цвета (сажи образуется мало), имеет малую зольность. Но не все любят его: во-первых, он имеет высокую цену, во-вторых, очень трудно разгорается.

Самый оптимальные характеристики по отношению к цене для бытовых котлов имеет длиннопламенный уголь. Он горит долго, пламя при этом длинное, как при топке дровами (отсюда и название), имеет достаточно высокую теплотворную способность и легко разгорается. Маркируется длиннопламенный уголь буквой «Д». Используют для отопления частных домов и слабоспекающиеся «СС» и тощие «Т», но их качественные показатели значительно хуже.

При маркировке топлива кроме вида топлива указывается также размер фракции (величина кусков):

Название	Маркировка	Размеры фракции
Плитный	П	100мм и более
Крупный (кулак)	К	50мм-100мм
Орех	О	26мм-50мм
Мелкий	М	13мм-25мм
Семечко	С	6мм-13мм
Штыб	Ш	до 6мм
Рядовой	Р	Нет стандарта

Так если длиннопламенный уголь маркирован как ДПК – это плитный уголь, раздробленный на куски от 50 до 100мм, ДС –длиннопламенная «семечка» и т.п. Стоит пояснить что такое «рядовой уголь». Он имеет нерегламентированный состав, т.е. в нем может быть, к примеру, 80% крупных и средних фракций и лишь 20% штыба, а может быть и наоборот.

Однозначно сказать, какой уголь лучше нельзя. Многое зависит от котла: какой-то рассчитан под бурый уголь, а какой-то — под антрацит. И если в паспорте указано, что использовать рекомендуется антрацит, то не состоит искать ему более дешевую замену: тонна угля будет стоить меньше, но вот количества его понадобиться намного больше. Так что сэкономить не удастся, а вот испортить котел – запросто.

Подбирая уголь для печи, ориентируйтесь не только на его характеристики. Стоит обратить внимание и на стоимость доставки и на рекомендации производителей котлов

Для тех, у кого нет паспорта на котел или используется для отопления кирпичная печь, можно воспользоваться советами опытных людей. Бытовой котел лучше растапливать длиннопламенным углем фракции «орех». После того как он хорошо разгорится, для протопки днем, ровным слоем засыпают антрацит. Он долго горит, выдавая большое количество тепла. Под вечер, в хорошо разогретый антрацитом котел можно засыпать «семечко», которое будет «держать» температуру до утра. Но снова повторимся, котлы у всех стоят разные, так что подбирать оптимальный режим нужно самостоятельно. Дело тут не только в экономии денег, а в оптимальном температурном режиме, при соблюдении которого и людям комфортно, и техника работает в штатном режиме.

Владельцы кирпичных печей советуют разжигать ее дровами. Затем, когда печь разогреется, в нее закладывают угольные брикеты (неплохой вид топлива) или засыпают «семечко», желательно длиннопламенное. При этом, пока уголь не разгорелся, поддувало и заслонки нужно держать открытыми для максимального поступления кислорода. Когда эта закладка хорошо разгорится, а печь наберет жар, можно засыпать более крупную фракцию, например, «крупный» или «орех».

Другие советуют в кирпичную печь после дров закладывать «орех», а на ночь «семечко». При таком порядке в разогретой печи семечко тлеет, поддерживая температуру до утра.

Как посчитать количество угля на зиму

Количество угля, необходимого на обогрев дома, зависит от многих параметров:

• от отапливаемой площади и от материала, из которого построен дом;
• от того, как он утеплен и какие стоят окна, насколько плотно пригнаны двери;
• от типа отопления и вида котла, типа угля;
• от суровости зим в вашем регионе и их средней продолжительности и т.п.

Все эти «мелочи» очень важны. Так больше всего угля понадобится для отопления кирпичного дома – на 30-35% больше, чем для деревянного аналогичной площади или дома из газобетонных блоков. На отопление хорошо утепленного дома из шлакобетона (толщина стен 45 см) площадью 90 м 2 хозяева расходуют 2,5-3,5 тонны угля (1 т антрацит «орех» и две «семечко»). Отопление печное. У других на дом такой же площади, но без утепления уходит порядка 6-7 тонн.

Сколько угля нужно на зиму? Зависит от площади дома, из чего он построен, как утеплен, от типа котла и еще от многих факторов

Хозяева 2-3 комнатных квартир в том же регионе на «прокорм» твердотопливным котлам покупают 1,5-2 тонны. В другом регионе для отопления деревянного дома 80 м 2 из бруса покупают по 5 тонн угля и дров, но зимы у них суровые – до -40 о С полтора месяца и остальное время -20 о С.

Чтобы определиться, на сколько хватит тонны угля именно вам, рекомендуют купить несколько мешков выбранной марки (причем в том месте, где планируете закупать) и смотреть, сколько его требуется в сутки для поддержания комфортной температуры. Учтите «забортную» температуру и сравните ее со средней на протяжении зимы. По результатам делайте выводы. Если топите вы первый год, постарайтесь взять с некоторым запасом. Если останется – не беда, он не теряет своих свойств (если только вы не купили бурый уголь), а вот если не хватит – это уже неприятно.

Как хранить уголь

Уголь разных марок и даже разных месторождений при хранении ведет себя по-разному. Какой-то храниться может годами практически без потери качества, а какой-то через полгода превращается в труху и пыль. Все зависит от состава и качества топлива, а также от условий хранения.

Срок хранения угля зависит от марки и месторождения

В зависимости от устойчивости к окислению (из-за которого и происходит изменение характеристик и «выветривание») уголь делят на четыре категории:

• Наиболее устойчивые. К этой группе относятся антрациты и полуантрациты, которые в крупных кусках (с футбольный мяч и до размеров фракции «П») могут храниться без заметной потери качеств до 36 месяцев, более мелкие фракции от «К» и меньше — до 24 месяцев. К этой категории относятся каменные угли из бассейнов:
  • Сучанское — ТР, ГР — хранятся 36 месяцев;
  • Черемховское — ДР, ДКО – 36 месяца;
  • Печорский — ЖР, ЖСШ, ЖШ — 24 месяца;
  • Донецкий – TР, КР — 24 месяца;
  • Подгородненское – TР — 24 месяцев.
• Устойчивые к окислению. Хранятся 18 месяцев
  • Донецкого бассейна — ГК, ГКО, ГО, ГМ;
  • Кузнецкое месторождение — ТР, ТК, ТО, СС К, ССКО, ССМ;
  • Иртышское (Экибастузское) — ССР;
  • Карагандинское — КР, КЖР;
  • Сахалинское ЖР, КР ГР, ГКО;
  • Уральское ГР
  • Шартуньское ССШ
  • Куу-Чекинское К2Р
  • Букакачинское ГР
• Средней устойчивости. Хранятся 12 месяцев.
  • Кузнецкий — ДКО, ДМ, КР, КЖР, ЖР, К2Р, ГК, ГКО, ГО, ГМ, ГКОМ;
  • Кизеловский — ГР, ГМСЩ, ГСШ, ЖЕ;
  • Донецкий — ДКО, ДМ, ДК, ДО, ГР, ГМСЩ, ГСЩ, ГЩ, Р, Ж;
  • Печорский – ДКО;
  • Сахалинское – ДР, ДСШ;
  • Львовско-Всяынское — ГР, ГК, ГМСШ, ГСШ;
  • Егоршинское – ГР;
  • Шаргуньское — каменноугольный брикет;
  • Тувинское, Нерюнфинское – КР;
  • Зырянское, Чульманское – ЖР.
• Неустойчивые. Хранятся 6 месяцев.
  • Кузнецкий — ГР, ГСШ, ГМСШ;
  • Печорский, Донецкий, Липовецкое — ДР, ДСШ;
  • Хакасское — ДР, ДМСШ;
  • Среднеазиатское — ДК, ДОМ, ДКОМ, ДР, ДСШ;
  • Ткварчельское – ЖР;
  • Ткибульское — ДК, ДКО, ДОМСШ, ДР, ГР, брикет каменноугольный;
  • Аркагалинское, Беринговское, Джебари ки-Хая, Котуйское, Сангарское, Тал-Юряхское, – ДР.
• Бурые угли. Хранятся 6 месяцев.
  • Артемовское, Тавричанское — БК, БКОМ, БР, БОМ, БСШ;
  • Райчихинское — БК, БО, БМСШ, БР;
  • Подмосковный — БР, БК, БО, БОМ, БОМСШ, БМСШ, БСШ;
  • Правобережная Украина – БР, буроугольный брикет;
  • Челябинский — БК, БКО, БМСШ, БО, БСШ, БР;
  • Бабаевское – БР, буроугольный брикет;
  • Смоляниновское, Майхинское — БКОМ, БСШ, БР;
  • Ретгиховское — БП, БСШ, БКОМ, БР,;
  • Азейское, Анадырское, Ахалцихское, Арбагаоское, Богословское, Волчанское, Веселовское, Гусиноозерское, Закарпатское, Ирша-Бородинское, Коломийское, Кангалакское, Тарбагатайское, Согинское (бухта Тикси), Чернове, Харанорское, Хасанское – БР;
• Бурые угли. Хранятся 4 месяца.
  • Среднеазиатское – БСШ, БР;
  • Ангренское – БОМСШ, БР;
  • Ленгеровское, Назаровское – БР.

Это сроки хранения для предприятий, торгующих углем с открытых площадок. Примерно столько же будет храниться уголь на частном подворье без потери своих характеристик. Затем начинается процесс окисления и выветривания. Продлить срок хранения угля можно, если складировать его под крышей. В угольном сарае или подвале должна быть невысокая температура и желательно отсутствие прямого солнечного света. Окисление угля начинается при 20-25 о С. При температуре не выше 40 о С процесс происходит медленно и выражается в уменьшении прочности кусков, появлении и углублении трещин. Этот процесс называется еще выветриванием. Так как окисление происходит с выделением тепла, то внутри большой кучи угля температура постепенно поднимается, что может привести к самовозгоранию. Наиболее вероятна такая проблема при использовании низкокачественного топлива с большим содержанием мелкой фракции и/или пыли. Самая большая вероятность самовозгорания у бурых углей, затем идут каменные угли с пористой структурой (лигниты и суббитоминозные). Меньше всех подвержены и окислению и самовозгоранию антрациты.

Правильное хранение угля — непростая задача

Если храните уголь мелких фракций типа «семечко» или «штыб» нужно периодически проверять его состояние. Если запасы большие, есть смысл приобрести электронный термометр, к которому присоединить длинную термопару (температурный датчик) и периодически, хотя бы раз в неделю, контролировать состояние. Температура самовозгорания угля:

• Бурые – 40-60 о С;
• Жирные угли – 60-70 о С;
• Тощие и антрациты – 70 о С.

Смачивать уголь чтобы сбить температуру не рекомендуется – влажный уголь гораздо лучше поглощает кислород, чем сухой, а при высыхании газообмен еще улучшается, что делает процесс окисления еще более активным. Самый надежный способ не допустить самовозгорание – ограничить доступ кислорода – накрыть брезентом, толстой полиэтиленовой пленкой и т.п.

Как альтернативу углю можно рассматривать угольные брикеты. Это мелкие фракции угля, которые спрессовали в брикеты. Они имеют высокую теплотворную способность и зольность, меньше, чем у исходного продукта, горят долго и практически без дыма. Еще один вид топлива, под который не нужно переделывать обычный твердотопливный котел — топливные брикеты из древесины или агросырья. Они дают чуть меньше тепла с килограмма, зато стоят гораздо дешевле и золы остается после сгорания совсем немного.