Теоретическая температура горения угля лежит в пределах 1000…2300 °С и зависит от ряда факторов – условий сжигания, удельной теплотворной способности, содержания влаги и так далее. Фактический нагрев по центру пламени, горящего в топке котла либо печки, редко превышает 1200 градусов. Но перед хозяином жилища вовсе не стоит задача накалить агрегат и трубы добела. Основная цель - эффективно использовать энергию ценного ископаемого, получая нужное количество теплоты в течение длительного периода.
Виды углей, применяемые для отопления
Образование черного топлива в недрах занимает от нескольких сотен тысяч до миллионов лет. Чем глубже и древнее месторождение, тем выше плотность и теплота сгорания угольной массы. Энергетическая ценность горючего зависит от одного показателя – процентного содержания чистого углерода в составе ископаемого.
Перечислим разновидности углей, сжигаемых в отопительных печах, в порядке возрастания калорийности:
- Бурый уголь содержит до 70% углерода. Оставшиеся 30% – летучие вещества (связанный кислород, азот, водород) и примеси – сера, железо, фосфор, кремний и алюминий.
- Более плотный каменный уголь на 82% состоит из углерода, остальное – примеси и влага.
- Антрацит – самое древнее топливо, содержащее до 95% углерода.
При сгорании бурые угли выделяют наименьшее количество тепловой энергии
Справка. В этой цепочке не хватает первого и последнего звена. Сначала биомасса – растения и деревья – образует низкокалорийный торф, залегающий близко к поверхности и пригодный для производства брикет. Завершает цепочку природный графит, состоящий из чистейшего углерода.
Каменноугольное твердое топливо делится на виды и классы по физическим свойствам и размерам фракции. В зависимости от происхождения состав угля меняется, что влияет на его характеристики – температуру воспламенения и горения, теплотворную способность и зольность. Ниже в таблице представлена классификация каменных углей по содержанию летучих веществ, влаги и золы.
После добычи угольная смесь проходит калибровку – деление на фракции. Чем крупнее куски, тем выше цена энергоносителя и лучше происходит сжигание. Насколько отличаются и как обозначаются угли разной крупности, покажем в очередной таблице.
Примечание. Если кроме марки топлива необходимо указать крупность фракции, буквенный индекс приписывается к основному обозначению класса. Пример: ГО – газовый орех, АП – антрацит – плита. Маркировка бурой смеси ореха с мелочью – БОМ.
Мы не причисляем к общей классификации древесный уголь по нескольким причинам:
- горючее не является ископаемым, это продукт сухой переработки (перегонки) древесины;
- использование выжженного угля для обогрева жилища невыгодно экономически, дешевле купить ;
- данное топливо хорошо подходит для работы кузнечного горна, газогенератора либо сжигания в мангале.
Так выглядит горение длиннопламенной марки каменного угля
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.
Ключевой момент. Эффективность сжигания угля в печи или бытовом твердотопливном котле характеризуется не максимальной температурой, а полнотой сгорания. Каждая молекула углерода соединяется с двумя частицами кислорода воздуха, образуя углекислый газ СО2. Процесс отражен в химической формуле.
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.
Замечание. Исключением являются самодельные и цилиндрические котлы верхнего горения, где воздух подается в топку сверху вниз.
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.
Определение вида топлива, необходимого для печи, зависит от множества факторов.
Одним из них является количество тепла, выделяемого при сгорании.
В качестве горючего материала используются уголь, древесина, торф, топливные брикеты .
Особенности разных видов топлива
Рассмотрим два основных, наиболее распространенных, вида твердотопливного сырья - дрова и уголь.
Поэтому, чтобы его поддерживать, требуется регулярное подкладывание дров в топку. Температура возгорания древесины составляет около 300°С.
По количеству выделяемого тепла и длительности горения уголь превосходит древесину . В зависимости от возраста ископаемого материала минерал подразделяется на виды:
- бурый;
- каменный;
- антрацит.
Состав топлива разных видов
Бурый уголь относится к молодым залежам, поэтому в нем содержится наибольшее количество влаги (от 20% до 40%), летучих веществ (до 50%) и небольшое количество углерода (от 50% до 70%). Температура горения у него выше, чем дерева, и составляет 350°С. Теплота сгорания - 3500 ккал/кг.
Наиболее распространенным видом топлива является каменный уголь. В нем содержится небольшое количество влаги (13-15%), а содержание горючего элемента углерода превышает 75%, в зависимости от сорта.
Средняя температура возгорания - 470°С. Летучих газов в каменном угле 40%. При сгорании выделяется 7000 ккал/кг.
К самым старым залежам твердотопливного ископаемого относится антрацит, залегающий на значительной глубине. В нем практически нет летучих газов (5-10%), а количество углерода варьируется в пределах 93-97%. Теплота сгорания находится в пределах от 8100 до 8350 ккал/кг.
Отдельно необходимо отметить древесный уголь. Его получают из древесины путем пиролиза - сжигания при высокой температуре без доступа кислорода. Готовый продукт отличается высоким содержанием углерода (от 70% до 90%). При сжигании древесного топлива выделяется около 7000 ккал/кг.
Процесс горения
В зависимости от вида и сорта топливо делится на короткопламенное и длиннопламенное. К короткопламенным относится антрацит и кокс, древесный уголь.
При сжигании антрацит выделяет много тепла, но для его розжига требуется обеспечить высокую температуру более легко воспламеняемым топливом, например, дровами. Антрацит не выделяет дыма, горит без запаха, пламя у него низкое.
Длиннопламенные виды топлива сгорают за два этапа. Сначала выделяются летучие газы, которые сгорают над слоем угля в пространстве топки.
После выгорания газов начинает сгорать оставшееся топливо, превратившееся тем временем в кокс. Кокс горит на колосниках коротким пламенем. После выгорания углерода остается зола и шлаки.
Сжигание
Рассмотрим процесс сгорания топлива в обычной печке, которую используют для отопления частных домов . Она состоит из основных частей:
- топки;
- поддувала;
- дымохода с трубой.
Топка соединяется с поддувалом через специальную решетку (колосники), расположенные внизу топки . На колосники укладывается топливо, а из поддувала через колосники воздух поступает в топку.
Формулы горения
Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения)
При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.
Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.
На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.
Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.
Полезно знать: когда над топливом исчезают голубые язычки пламени, тогда можно закрыть заслонку дымохода, чтобы тепло не уходило через трубу на улицу.
Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.
Применение
Основным использованием топлива является его сжигание для выделения тепла. Тепло используется не только для отопления частного дома и приготовления пищи, но и в промышленности для обеспечения технологических процессов, происходящих при высокой температуре.
В отличие от обычной печки, где процесс поступления кислорода и интенсивность горения слабо регулируется, в промышленных печах особое внимание уделяется контролю над подачей кислорода и поддержанием равномерной температуры горения.
Рассмотрим основную схему сгорания угля.
- Идет нагревание топлива и испарение влаги.
- С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он дает основное тепло.
- Уголь превращается в кокс.
- Процесс горения кокса сопровождается выделением тепла, достаточного для запуска коксования следующей порции топлива.
В промышленных котлах горение кокса разделяется по разным камерам от горения коксового газа. Это позволяет осуществлять приток кислорода для кокса и газа с разной интенсивностью, добиваясь необходимой скорости горения и поддержания необходимой температуры.
Использование древесного угля
Древесный уголь в быту используется для приготовления мяса на мангале.
Благодаря высокой температуре горения (около 700°С) и отсутствию пламени обеспечивается равномерный жар, достаточный для приготовления мяса без обугливания.
Также его применяют как топливо для каминов, приготовления пищи на небольших печах.
В промышленности его используют как восстановитель при производстве металла. Незаменим древесный уголь при производстве стекла, пластмасс, алюминия.
Использование бурого угля
Хотя температура горения и теплоотдача бурого ископаемого меньше, чем каменного, его также используют для отопления и приготовления пищи.
Это объясняется его низкой стоимостью.
Но более широко применяется бурый уголь для переработки и получения различных химических веществ: полукокса, горного воска, сажи, бензина.
О горении бурого угля смотрите следующее видео:
Наши услуги:
- Определение вида топлива, необходимого для печи, зависит от множества факторов. Одним из них является количество тепла, выделяемого при с......
- Процесс горения древесины относится к изометрическим процессам, и во время него выделяется большое количество тепла. Однако, первым дело......
- КАМЕННЫЙ УГОЛЬ — твердое горючее полезное ископаемое растит. происхождения; разновидность ископаемых......
- Основной прерогативой владельца загородного дома является обеспечение своих домочадцев максимальным комфортом. А, как известно, теплы......
- Проблемы отопления часто волнуют владельцев загородных домов и дач: в отличие от городских жителей они не имеют возможности пользоватьс......
- Осенне-зимний период для жителей частного сектора и дачников традиционно считается непростым временем года. И основной проблемой, в случ......
- Фраза «домашний очаг» имеет не только переносный смысл, но и самый прямой: в любом доме должно быть тепло и уютно. В многоэтажных зданиях п......
- Перед тем как покупать любую вещь, человек задаётся вопросом – как выбрать то что ему нужно? Итак, какой же нам нужен твердотопливный кот......
- Отопление частного дома сжиженным газом и другими видами топлива: что выбрать?......
- Виды отопления дома в Москве и Московской области Наиболее распространенный вариант отопления или обогрева частного дома — система водяного отопления. От того, насколько правильно выбрана ее схема и произведен монтаж, зависит надежность и эффективность работы системы отопления для загородного дома. Генератором тепла в системе водяного отопления является котел. От вида топлива, наиболее распространенного в регионе, обусловливается выбор котла: газовый, твердотопливный, жидкотопливный, комбинированный или электрический. Газовое отопление Поскольку в нашей стране газ наиболее дешевый вид топлива, газовое отопление является самым популярным и экономным видом отопления. Газовые котлы довольно просты...
На сегодняшний день, известно несколько видов твердого топлива, которое используют в качестве энергоносителя. Таким топливом является: древесина, уголь, разные топливные брикеты , а так же торф. Уголь считается лучшим топливом, которое способно обеспечить эффективность работы печи или котла. Сегодня, широко используют древесный уголь , а так же ископаемое топливо. Популярный древесный уголь изготавливается только искусственным путем, а именно в переработки древесины, а вот самой природой создается ископаемое топливо. Оба вида широко используются в некоторых отраслях промышленности, а так же быту.
Горение угля: его разновидности и их характеристика
Сегодня самым распространенным твердотопливным сырьем видом является дерево и уголь. Однако уголь намного превосходит древесину по времени сгорания, а так же его показатели теплоотдачи выше. При всем этом расходуется угля значительно меньше чем дров.
Дерево издавна применялась для обогрева жилья, однако такое топливо, как уголь начинает его вытеснять из обихода. Это происходит потому, что уголь выделяет тепла намного больше, чем дерево и при этом он дольше остается в состоянии горения.
Уголь имеет свои разновидности, которые обладают разными качествами и характеристиками. Каждый вид имеет свою глубину залегания, а так же разный способ его добычи.
Разновидность ископаемого топлива:
- Антрацит;
- Каменный уголь;
- Бурый уголь.
Самыми молодыми залежами является бурый уголь. Этот вид угля содержит большое количество влаги (40%) и летучих веществ (50%), а вот углерода в его составе совсем немного (50 – 70%). Обычная температура горения молодой породы немного выше дерева и равняется 350 градусам, а теплота сгорания бурого угля – 3500 ккал/кг. Применение каменного угля можно считать самым распространенным. Его температура сгорания составляет 470 градусов, при которой тепла выделяется где-то 7000 ккал/кг, а происходит это за счет большого содержания углерода, более 75%, а влаги присутствует всего лишь 13 – 15 %. Остается последний вид – антрацит. Это самое труднодоступное топливо и очень дорогое. Однако оно является самым эффективным из всех известных видов твердого топлива, которое можно добыть из недр земли. Его температура возгорания равна 500-600 градусов и это не предел, в отдельных случаях она может достигать 2250 градусов, а теплота сгорания может равняться 8350 ккал/кг.
Формула горения угля: два типа топлива
Когда происходит сгорание, какого либо топлива, дерева или угля, тогда возникает химическая реакция, в результате которой образуется тепло. Существует уравнение этой реакции, в результате которой образуется окись углерода (формула СО). Горение на этом не заканчивается, весь процесс поднимается, где и происходит реакция соединения окиси углерода и кислорода. Тогда сгорание выражается ярко-синим пламенем и вместе с этим происходит выделение тепла.
Угарный газ, который образуется в конечном итоге всего процесса сгорания, улетучивается через дымоходную трубу. Тепло, образовавшееся в результате, равномерно распределяется по помещению. Для получения такого результата и используется топливо.
Топливо (уголь) делится на два типа: короткопламенное и длиннопламенное. Длиннопламенное топливо способно сгорать в два этапа. Первый этап – сгорают летучие газы, образовавшиеся над слоем угля, а затем, оставшееся топливо в виде кокса. Горит кокс отличительным коротким пламенем. В результате, после того, как выгорел весь углерод, остается шлак и зола.
Короткопламенное топливо:
- Кокс;
- Антрацит;
- Древесный уголь.
При сжигании короткопламенного вида образуется большое количество тепла. Короткопламенный антрацит горит без запаха и дыма, не образуя остатка, а так же характеризуется низким пламенем.
Пиролизная печь: температура горения древесного угля
Древесный уголь – это вовсе не ископаемое. Данное топливо производится человеком в специальных пиролизных печах . Процесс его получения достаточно прост и заключается он в переработке древесины путем пиролиза. Проще говоря, нужно из дерева удалить всю влагу.
Пиролизная печь имеет 4 основные компонента: очень крепкое основание, камеру сгорания, вторичный отсек переработки и дымоход. Весь процесс происходит внутри камеры сгорания, где нужно постоянно поддерживать нужную температуру и контролировать подачу кислорода.
В процессе всего тления образуется много тепла, а влага испаряется и улетучивается. Дым, который вырабатывается, вторично перерабатывается в специальном отсеке и там сгорает полностью, образуя тепло.
Этапы получения древесного угля:
- Ответственный этап – сушка;
- Самый важный – пиролиз;
- Затем – прокалка;
- И в завершении – остывание.
Древесный уголь начинает воспламеняться при температуре 100 – 200 градусов, а разгорается до 800 – 900. При его горении выделяется достаточное количества тепла, способное обогреть помещение.
Применение бурого угля и древесного: области использования
Бурый уголь является самым дешевым среди других видов топлива. Его поэтому широко применяют в быту и некоторой промышленности. Например, в химической промышленности, для получения сажи, бензина, полукокса, горного воска, а так же их переработки.
Древесный уголь, как и бурый, очень востребованный. Его используют в быту, для поджарки мяса на гриле или мангале. Так же применяют такой вид топлива и для каинов или небольших печей, на которых можно готовить разную пищу.
Это топливо принесло очень большую пользу в сфере экологии. Древесный уголь, сегодня, считается экологически чистым топливом и при этом совсем безопасным. Поэтому его широко используют во многих отраслях промышленности.
Использование данного угля в промышленности:
- При производстве очень редких и ценных металлов;
- Используют в противогазах в качестве улавливателя вредных веществ;
- Очищают газовые выбросы и стоки;
- Принимают при отравлении в медицине;
- Как подкормка рогатому скоту в сельском хозяйстве;
- Отличное удобрение для почвы;
- В качестве восстановителя.
Древесный уголь способен сгорать без образования золы и пламени, выделяя при этом ровный жар. Температура его горения не всегда постоянна, она может варьироваться. Березовые угли, например, можно использовать даже в кузнечном деле, так как они способны достичь температуры сгорания 1200 – 1300 градусов.
Ни один майский праздник не обходится без семейного застолья на природе. Свежий запах весны и подходящего лета пробуждают здоровый аппетит, который с удовольствием утоляют вкусной едой, приготовленной на мангале.
Качество приготовленного на мангале шашлыка во многом зависит от температуры и угля который вы используете. Любая ошибка испортит даже отлично замаринованное мясо. О том, как этого избежать, пойдет речь в статье.
Оптимальная температура углей для жарки шашлыка составляет 600-700°C [градусов Цельсия]. Именно при таких показателях шашлык получается хорошо прожаренным и сочным. Опытные шашлычники определяют температуру по внешнему виду углей. Лучшая температура для жарки создается тогда, когда угли начинают «седеть». То есть их поверхность покрывается слоем белого пепла.
Важно! Не путать температуру горения древесины и температуру, исходящую от углей.
То есть, если в мангал наложить березовых дров, поджечь их, то температура в мангале будет достигать 1069-1570° C. Что не приемлемо для жарки мяса, оно попросту сгорит.
Подсказка! Березовый уголь достигает нужной температуры , как раз, когда угли «седеют».
Таблица температуры горения древесины
Как измерить?
При помощи пирометра
Чтобы узнать какая температура в мангале, можно использовать специальное устройство пирометр. Он существенно облегчит жизнь начинающим шашлычникам. Принцип его действия основан на фиксации теплового излучения. Для применения в быту вполне будет достаточно переносной модели из средней ценовой категории.
При помощи руки
Определить примерный температурный диапазон можно и при помощи руки. В США этот метод известен под названием «Миссисипи». Чтобы им воспользоваться, раскрытую ладонь нужно подержать над мангалом на высоте 7-8 см от углей. При этом нужно считать, за сколько секунд станет нестерпимо горячо:
- 1 секунда — 350° и более.
- 2 секунды – 280°;
- 3 секунды – 250°;
- 4 секунды – 200°;
- 5 секунд и более – менее 150°.
Внимание! Измерения температуры при помощи руки весьма условны, при отсутствии должного опыта можно легко ошибиться.
Разновидности углей и их температура
Березовый
Чтобы получить вкусное хорошо прожаренное мясо лучше использовать березовый уголь, т.к. он имеет самую оптимальную температуру (до 650°C
) для жарки мяса. Именно поэтому его, чаще чем другие виды используют для приготовления пищи в уличных печах и на мангалах.
В летний период мешки с углем продают на каждом шагу. Большая часть этого изобилия – товар низкого качества, для приготовления шашлыка на углях он совсем не подходит. В большинстве случаев недобросовестные продавцы под видом березовых углей продают сосновые или осиновые. По своим качествам они значительно хуже. Для шашлыка приобретать их не рекомендуется.
Как отличить березовый уголь от подделки? При внимательном рассмотрении березовый уголь очень легко отличить по следующим признакам:
- Насыщенному антрацитовому цвету.
- Искрящейся поверхности.
- Глянцевому излому.
Сосновый или осиновый уголь просто насыщенно-черный, без малейшего блеска.
В брикетах
В качестве топлива для мангалов также можно использовать и древесно-угольные брикеты. По сути это тот же самый древесный уголь, только спрессованный и склеенный при помощи крахмала. Их плотность приблизительно в 2 раза больше чем у обычного древесного угля, поэтому и горят они в 2 раза дольше при температуре до 700°C
.
Благодаря одномерности брикеты обеспечивают ровное устойчивое горение с минимальным количеством дыма. В среднем они в 2 раза экономичнее традиционного березового угля.
Совет! При выборе угля обязательно стоит обращать внимание на его марку. Предпочтение стоит отдавать марке А. Обозначенный ей уголь относится к высшей категории качества.
Дубовый
В продаже можно встретить и дубовый уголь. Оно более плотный и тяжелый. Разжечь его в обычном мангале достаточно трудно. Температура достигает 670°C
.
Потому он в основном используется в кафе и ресторанах, где приготовление шашлыка происходит практически непрерывно.
Сосновый, осиновый
Часто продается под названиями древесный уголь, стоит дешево. При жарке может коптить. Основной минус заключается в коротком времени горения – не более 15-25 минут. Как правило для приготовления одной порции шашлыка этого вполне хватает. Температура горения ниже, чем у березового угля, фракция мелкая.
Как не сжечь шашлык?
Чтобы снизить слишком высокую температуру следует равномерно распределить угли по всей площади. Дополнительно также можно закрыть воздушные отверстия. При ограниченной подаче кислорода интенсивность процесса горения снизится, соответственно снизится и температура.
Для повышения температуры действовать следует с точностью до наоборот. Сдвинуть угли как можно плотнее и открыть воздушные отверстия. Температуру в мангале следует выбирать в соответствии с видом мяса. Самый высокий температурный диапазон требуется для говядины, чуть ниже для свинины. Курица и рыба готовятся при меньшем жаре.
Для поддержания ровного жара в процессе готовки не следует досыпать новую партию угля. Потому, что равномерно перемешать угли при разложенном шашлыке не получится. В результате образуются зоны неравномерного горения, то есть в одном месте мясо начнет обугливаться, а в другом остается сырым.
Итоговая таблица температур
| Уголь | Температура | Достоинства | Недостатки |
| Березовый | 600-650°C | Приемлемая цена, оптимальное время горения и температура | Среднее время горения |
| Брикеты | 650-700°C | Долго горят, хороший жар, минимум дыма | Сложно разжечь, высокая цена |
| Дубовый | 620-660°C | Долго горит, плотный | Сложно разжечь, высокая цена, редкий |
| Сосновый | 570-620°C | Низкая цена | Быстро сгорает, дымит |
| Осиновый | 570-620°C | Низкая цена | Быстро сгорает, коптит |
Содержание
Эффективность и экономичность отопительной системы с твердотопливным котлом напрямую зависит от вида топлива. Помимо дров и отходов деревообработки в качестве энергоносителя активно используется уголь различных видов. Температура горения угля - один из важных показателей, но следует ли его учитывать при выборе топлива для печи или котла?
Уголь в печи
Уголь: разновидности и характеристики
Угли в первую очередь различаются по происхождению. В качестве энергоносителя используют древесный уголь, который получают путем пережигания древесины, а также ископаемое топливо.
Ископаемые угли - топливо, созданное природой. Они состоят из остатков древних растений и битумных масс, которые подверглись целому ряду превращений в процессе опускания под землю на большие глубины. Преобразование исходных веществ в эффективное топливо протекало при высоких температурах и в условиях дефицита кислорода под толщей земли. К ископаемым видам топлива относится бурые и каменные угли, а также антрацит.
Бурые угли
Среди ископаемых углей наиболее молодые - бурые угли. Свое название топливо получило за бурый цвет. Данный вид топлива характеризуется большим количеством летучих примесей и высоким содержанием влаги - до 40%. При этом количество чистого углерода может достигать 70%.
Из-за повышенной влажности у бурого угля низкая температура горения и невысокая теплоотдача. Воспламеняется топливо при 250°С, а температура горения бурых углей достигает 1900 °С. Теплота сгорания составляет приблизительно 3600 ккал/кг.
Как энергоноситель бурый уголь в естественном виде уступает дровам, поэтому его редко применяют для печей и твердотопливных агрегатов в частных домах. Но устойчивым спросом пользуется брикетированное топливо.
Бурые угли Бурый уголь в брикетах - это топливо, прошедшее специальную подготовку. За счет снижения влажности повышается его энергоэффективность. Теплоотдача брикетированного топлива достигает 5000 ккал/кг.
Каменные угли
Каменные угли старше бурых, их залежи располагаются на глубине до 3 км. В этом виде топлива содержание чистого углерода может достигать 95%, а летучих примесей - до 30%. Влаги этот энергоноситель содержит не более 12%, что положительно влияет на теплоэффективность полезного ископаемого.
Температура горения каменного угля в идеальных условиях достигает 2100°С, но в отопительной печи топливо сжигается максимум при 1000°С. Теплоотдача каменноугольного топлива составляет 7000 ккал/кг. Его сложнее разжечь - для воспламенения требуется нагрев до 400°С.
Каменноугольный энергоноситель чаще остальных применяется для обогрева жилых домов и зданий иного назначения.
Каменный уоль Антрацит
Самое древнее твердое ископаемое топливо, которое практически не содержит влаги и летучих примесей. Содержание углерода в антраците превышает 95%.
Удельная теплоотдача топлива достигает 8500 ккал/кг - это высший показатель среди углей. В идеальных условиях антрацит сгорает при 2250°С. Воспламеняется он при температуре не менее 600°С - это показатель для самых низкокалорийных видов. Для розжига требуется использовать дрова, чтобы создать необходимый нагрев.
Характеристики антрацита Антрацит в первую очередь промышленное топливо. Его использование в печи или котле нерационально и дорого. Помимо высокой теплоотдачи к преимуществам антрацита относится низкая зольность и малодымность.
Свойства древесного угля
Древесный уголь выделяют в отдельную категорию, поскольку это не ископаемое топливо, а продукт производства. Для его получения древесину обрабатывают особым образом, чтобы изменить структуру и удалить излишки влаги. Технология получения эффективного и удобного в использовании энергоносителя известна с давних времен – раньше древесину пережигали в глубоких ямах, перекрыв доступ кислороду, а сегодня применяются особые углевыжигательные печи.
Сжигание древесины в углевыжегательной печи При нормальных условиях хранения влажность древесного угля составляет около 15%. Воспламеняется топливо уже при нагреве до 200°С. Удельная теплотворная способность энергоносителя высока - она достигает 7400 ккал/кг.
Температура горения древесного угля варьируется в зависимости от сорта древесины и условий сжигания. К примеру, березовые угли можно использовать для разогрева кузнечного горна и ковки металла - при интенсивной подаче воздуха гореть они будут при 1200-1300°С. В печке или отопительном котле температура в процессе горения достигнет 800-900°С, а при использовании угля в мангале на улице - 700°С.
Горючее из пережженной древесины характеризуется экономичностью - его расход значительно ниже по сравнению с использованием дров. Помимо высокой теплоотдачи оно характеризуется низкой зольностью.
За счет того, что древесный уголь сгорает с малым количеством золы и выделяет ровный жар без открытого пламени, он идеально подходит для приготовления мяса и других продуктов на открытом огне. Также его можно использовать для каминного отопления или приготовления еды на варочной печи.
Особенности сжигания углей
Рассматривая, при какой температуре горит тот или иной вид топлива, следует учитывать, что приводятся цифры, достижимые только в идеальных условиях. В домашней печи или твердотопливном котле такие условия создать невозможно, да и не нужно. Кирпичный или металлический теплогенератор не рассчитан на такой уровень нагрева, а теплоноситель в контуре быстро закипит.
Поэтому температура сгорания топлива определяется режимом его сжигания, то есть, от количества воздуха, подаваемого в топочную камеру. Ископаемый и древесный энергоноситель лучше всего горит, если подача воздуха достигает 100%. Для ограничения воздушного потока используется задвижка или заслонка, благодаря чему поддерживается оптимальная для печи температура сгорания топлива - около 800-900°С.
Сжигание углей в котле При сжигании энергоносителя в котле нельзя допускать вскипание теплоносителя в водяной рубашке - если предохранительный клапан не сработает, произойдет взрыв. Кроме того, смесь пара и воды губительно действует на циркуляционный насос в системе отопления.
Чтобы контролировать процесс горения, используются следующие способы :
- энергоноситель загружается в топку и регулируется подача воздуха;
- угольная крошка или топливо кусочками подается дозировано (по той же схеме, что и в пеллетных котлах).
Особенности горения
Угли различаются по виду пламени. У горящего каменного и бурого угля языки пламени длинные, антрацит и древесный уголь относятся к короткопламенным энергоносителям. Короткопламенное топливо сгорает практически без остатка, выделяя большое количество тепловой энергии.
Сгорание длиннопламенных энергоносителей происходит в два этапа. Первым делом выделяются летучие фракции - горючий газ, который сгорает, поднявшись к верхней части топочной камеры. В процессе выделения газов уголь коксуется, и после выгорания летучих веществ начинает гореть образовавшийся кокс, образуя короткое пламя. Углерод выгорает, шлаки и зола остаются.
Заключение
Выбирая, какой энергоноситель лучше использовать для твердотопливного котла или печи, стоит обратить внимание на ископаемое топливо и древесный уголь. Температура горения не принципиальна, поскольку ее в любом случае придется ограничивать, чтобы соблюсти оптимальный режим эксплуатации теплогенератора.
Важно оценить доступность энергоносителя и его стоимость, теплоэффективность, удобство использования. Для котельных агрегатов чаще всего используют каменный или бурый уголь. Сжигание каменного угля в пиролизной печи - оптимальный вариант, который позволяет использовать максимум тепловой энергии, снизив расход топлива и уменьшив количество вредных выбросов.
Пиролизная печь для сжигания каменного угля Печь или котельный агрегат должны быть рассчитаны на работу с высокотемпературным энергоносителем.
Похожие статьи
