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.);

Чем лучше топить твердотопливный котёл: обзор вариантов

Факт налицо: значительной части населённых пунктов или их частей не коснулась газификация. В некоторые районы тянуть магистраль просто нерентабельно. Кроме того, площади застройки частными домами и усадьбами постоянно расширяются, и энергетическая инфраструктура не всегда успевает за этими темпами роста. Что делать, если нет газа, а топить устройствами, питающимися от сети, слишком дорого? Приобрести твердотопливный котёл и правильно подобрать для него топливо.

Автономность от каких бы то ни было источников энергии – главное преимущество твердотопливных котлов. Однако для того, чтобы сделать их эксплуатацию эффективной, нужно учесть, какой вид топлива окажется наименее затратным.

Главное правило при выборе твёрдого топлива – это его цена в ближайших пунктах приобретения, а также объём расходов на доставку. Более энергоэффективные виды растеряют всю привлекательность, если будут стоить слишком дорого. А использование дешёвого топлива окажется невыгодным, если на его доставку придётся затратить много времени и сил.

Существует несколько основных видов продуктов для твердотопливных котлов, среди которых хозяину предстоит выбрать наиболее выгодные в использовании.

Дрова

Самый первый вид топлива, который продолжает оставаться наиболее популярным. Дровами называют фрагменты древесины определённого размера, предназначенные для сжигания в различных устройствах с целью получения тепловой энергии. Чаще всего имеют вид круглых частей целого ствола, однако при большой толщине деревьев, послуживших сырьём, заранее колются на поленья или чурки.

Дрова занимают большую часть объёма всего топливного рынка для котлов в частном владении. Такую всенародную любовь они заслужили благодаря ряду преимуществ:

1. Низкая стоимость. Россия относится к странам, богатым лесными ресурсами, поэтому цена на дрова оказывается низкой даже в тех регионах, где природного леса почти нет или он весь уже вырублен. В населённых пунктах, которые находятся неподалёку от районов лесозаготовок цена порой ещё ниже благодаря минимальным расходам на транспортировку и возможностью приобрести топливо у заготовителя.
2. Экологичность. В отличие от нефти, угля и газа древесина является возобновляемым природным ресурсом. По прошествии определённого времени новые деревья заполняют собой старые вырубки. При грамотном подходе к лесному хозяйствованию можно выйти на отсутствие убыли лесных массивов.
3. Удобство хранения и заготовки. Единственное, от чего нужно беречь дрова – это от влаги. Для этого достаточно сооружения простых навесов и правильного складирования в поленницу. Дрова неспособны воспламеняться самостоятельно без посторонних источников тепла, поэтому требования пожарной безопасности ничем не отличаются от принятых для домашнего хозяйства в целом.
4. Нетребовательность к устройству котла. Дрова горят в любых устройствах. Для их сжигания достаточно простейшей буржуйки, сопряжённой с баком для воды. Более сложные конструкции имеют высокий КПД, когда тепло, получаемое от дров, используется максимально эффективно.

Пожалуй, у этого топлива всего два минуса, хотя они довольно существенны:

1. Из-за габаритов и структуры дров их приходится заготавливать для закладки в котлы вручную. Поэтому распил и раскол – необходимые предварительные процедуры эксплуатации котла на дровах. В связи с этим автоматическая подача дров затруднена.
2. Тепловыделение природной древесины меньше, чем конкурентного сырья, прошедшего стадии переработки. Всё дело в высоком уровне природной влажности. Часть тепла тратится на испарение жидкости.

Теплотворность идеально сухой древесины составляет около 5 кВт-ч/кг. Однако в реальных условиях получить такой показатель можно только в специальных сушильных печах – такие дрова намного дороже. Теплотворность большинства лиственных пород составляет 4,2 – 4,3 кВт-ч/кг.

Выбирая дрова в качестве топлива, стоить помнить о следующем:

• Дрова лиственных пород горят качественнее, чем хвойных. Это происходит из-за большего количества влаги сосновых и еловых чурбаках. Зато хвойные поленья легче раскалываются на чурки.
• Бук и дуб хорошо подходят для котлов длительного горения, так как выделяют мало сажи и содержат немного влаги. Однако их трудно расколоть.

• При топке котла дровами он потребует регулярной – не реже одного раза в год перед отопительным сезоном – прочистки от сажи и копоти, которые ухудшают теплообмен.
• Самые «горячие» дрова – сухая берёза, а также распространённая на юге белая акация.

Пеллеты

Пеллетные котлы – одни из самых совершенных твердотопливных систем.

Пеллеты – мелкие топливные гранулы, которые выглядят как продолговатые цилиндрики 2 – 4 см в длину и около 7 мм в толщину. Сырьём для их изготовления служат отходы древесного производства опилки, щепа, кора, а также некондиционная древесина, которая непригодна для других целей.

Производятся пеллеты методом сушки и прессования. Когда смесь подвергается давлению, температура внутри неё возрастает, выделяется компонент древесины лигнин, который прочно склеивает частицы.

Наиболее ценным топливом считаются торрефицированные топливные гранулы. Они обжигаются без доступа кислорода, приобретая тёмный цвет. Благодаря этому их теплоёмкость возрастает. К тому же, они не боятся влаги, не рассыпаются со временем.

У пеллет есть целый ряд плюсов:

1. Экологическая чистота и производство по безотходной технологии. Пеллеты делаются не просто из древесины, но из отходов производства, которые без этого пошли бы на свалку или на утилизационное сжигание. Использование сельскохозяйственных побочных продуктов, которые расцениваются не иначе как мусор, делают пеллеты одним из наиболее прогрессивных видов твёрдого биотоплива.
2. Высокая эффективность сгорания. Благодаря технологии производства пеллеты содержат малое количество влаги – всего 8 – 12 %, тогда как древесина, высушенная в естественных условиях, всё равно будет содержать 25 – 30%, а свежая – 50% и более воды. При сжигании топливных гранул образуется примерно в два раза больше тепла, чем при сжигании древесины. Если сравнивать показатель теплотворности с углеводородами, то он всего лишь в два раза меньше, чем при сжигании мазута или газа.
3. Низкая зольность. Пеллеты практически лишены главного недостатка древесины – они образуют малое количество несгораемых остатков, а в составе дыма понижено содержание сажи и копоти. Доля золы в гранулах составляет всего 3%, поэтому котлы и дымоходы при их применении требуют более редкой очистки.
4. Хорошая транспортабельность. Благодаря относительно высокой механической прочности, малым размерам и большой плотности, пеллеты легки и удобны в транспортировке. На производстве они фасуются в различную тару весом до одной тонны в биг-бэгах и могут быть доставлены любым видом транспорта.
5. Возможность автоматизированной подачи. Благодаря одинаковым размерам мелких гранул они могут подаваться в котёл автоматически, специальными дозаторами, шнековыми винтами Архимеда и другими устройствами. Это позволяет наделить твердотопливный котёл высокой степенью автономности.

К сожалению, у пеллет есть два существенных минуса:

1. Дороговизна, которая вытекает из расходов на производство: сушку, прессование, обжиг. Поэтому по сравнению с другими древесными видами топлива стоимость пеллет всегда будет выше.
2. Предприятия, которые выпускают топливные гранулы, находятся далеко не во всех районах. Покупка пеллет с доставкой на значительные расстояния и вовсе может свести на нет их экономические преимущества.

Наибольшее распространение пеллеты получили в европейских странах, где экологическое топливо пользуется наибольшим спросом. Возможность полезной переработки отходов вкупе с высокой энергоэффективностью делают их твёрдым топливом номер один, тем более, что больших лесных массивов, разрешённых к вырубке, в Европе почти нет.

Топливные брикеты

По своему составу этот вид топлива схож с пеллетами, но выглядит несколько иначе: брикеты крупнее и могут быть не только цилиндрической, но и любой другой правильной формы. Исходным сырьём служит всё та же щепа, опилки, стружка. Также широко применяются органические остатки растительных культур, выращиваемых в сельском хозяйстве.

Топливным брикетам свойственны те же преимущества и недостатки, что и пеллетам. Главное отличие по-прежнему вытекает из размеров: брикеты плохо подходят для автоматической загрузки, поэтому помещаются в топку вручную. Изделия эстетичного вида приобрели популярность у владельцев каминов и декоративных печей благодаря почти полному отсутствию дыма при сгорании.

Топливные брикеты выпускаются в различных стандартах:

Pini-kay

Хотя фирма со схожим названием уже закрылась, внедрённая технология процветает. Брикеты имеют тёмный цвет и шестигранную форму с центральным каналом. Давление при формовке – до 1100 бар + воздействие высокой температуры. Лучшие характеристики и высокая цена.

RUF

В народе – «кирпичи». Эти брикеты и впрямь сделаны
в виде небольших параллелепипедов. Формуются при давлении до 300 бар.

Цилиндрическая форма

Иногда с продольным отверстием. Рабочее давление – до 600 бар.

Каменный уголь

Среди различных видов твёрдого топлива каменный уголь обладает наибольшей теплоотдачей, что делает его одним из самых эффективных энергоносителей в котлах отопления. Количество теплоты, выделяемой при сгорании угля, в два раза превышает аналогичный показатель для древесины и составляет около 7,5 кВт-ч/кг.

Таким образом, для поддержания определённой температуры теплоносителя в контуре каменного угля потребуется значительно меньше, чем других видов твёрдого топлива.

Самым эффективным с точки зрения выработки тепла является антрацит. В нём минимум влаги и примесей. Однако он очень дорог и быстро сгорает, давая очень высокую температуру, которая попросту не нужна в отопительных котлах.

Преимущества каменного угля обусловлены его физическими и химическими свойствами:

1. Высокая теплотворная способность. Главный плюс. При грамотной конструкции котла ведра угля вполне может хватить на сутки. Объём запасов топлива, приобретаемого на отопительный сезон, меньше, это особенно выгодно для маленьких или плотно застроенных участков.
2. Уголь не боится влажности. Хотя для хранения угля и сооружают угольные ямы и сараи, внутри них не обязательна максимальная сухость. Намокший уголь при высыхании сохраняет свои свойства, так как влага не проникает внутрь.
3. При сгорании каменный уголь даёт весьма высокую температуру, которую не в силах дать древесина и её производные. Это позволяет эффективнее нагревать теплоноситель в контуре меньшим количеством топлива.

К сожалению, каменный уголь довольно дорог. Даже с учётом того, что он даёт больше тепла, экономической выгоды от его использования может и не получиться. Другое дело – расположение вблизи известных каменноугольных бассейнов. В этих регионах уголь всегда дешевле, и его значительно проще купить. В местах залежей уголь почти полностью вытесняет дрова из обихода.

Чтобы не допустить самовоспламенения, уголь складируют на негорючую подложку, а насыпают слоями. Также следует с осторожностью относиться к топке котла коксовым углём, который иногда покупается владельцами участков, расположенных вблизи обогатительных комбинатов. При неправильном использовании кокс может дать столь высокую температуру, что стальная и даже чугунная топочная прогорают насквозь, выводя котёл из строя.

Бурый уголь

Бурый уголь всегда относился к низшему классу твёрдого топлива. В промышленности он используется довольно редко из-за своей слабой теплотворной способности. Она обычно меньше, чем у сухой древесины и приблизительно соответствует 3,5 кВт-ч/кг. Главным козырем бурого угля остаётся его низкая цена. Впрочем, даже при этом условии выбор бурого угля в качестве топлива для котла оправдан лишь в тех местах, где находятся соответствующие месторождения и перерабатывающие заводы.

Вывод

Подбирая твёрдое топливо для отопительного котла, помните главное: хорошее горючее – это то, которое можно легко и быстро достать по минимальной цене.

Читайте также другие полезные статьи:

Видео-обзор: чем выгодней топить котел