Температура горения угля: виды углей и их свойства

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.

Особенности разных видов топлива

Рассмотрим два основных, наиболее распространенных, вида твердотопливного сырья — дрова и уголь.
Дрова содержат значительное количество влаги, поэтому сначала происходит испарение влаги, на что потребуется определенное количество энергии. После испарения влаги начинается интенсивное горение дров, но, к сожалению, процесс длится недолго.

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.

Специфики печи, работающей на угле

Такое устройство имеет особенности конструкции, подразумевает проведение реакции пиролиза угля. Кокс не относится к полезным ископаемым, он стал продуктом деятельности человека.

Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением необходимого количества энергии тепла. Какая методика создания подобного поразительного продукта? Роль заключена в установленной деревообработке, за счёт чего происходит значительное изменение ее структуры, выделение из нее очень большой влаги. Выполняется аналогичный процесс в специализированных печах. Рабочий принцип подобных устройств основывается на процессе пиролиза. Печь для получения кокса состоит из четырех базисных элементов:

• топки;
• укрепленного основания;
• дымоотвода;
• отсека вторичной переработки.

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.

Об особенностях использования торфяных брикетов можно прочитать в данной статье:

Вариант определения температуры

Во время зимы вопрос обогревания жилищных помещений очень важен. В связи с систематическим ростом стоимости тепловых носителей, людям необходимо искать другие варианты выработки энергии тепла.

Лучшим способом с целью решения сложившейся проблемы будет подбор котлов работающих на твёрдом топливе, которые имеют хорошие производственные характеристики, прекрасно берегут тепло.

Удельная теплота сгорания каменного угля собой представляет физическую величину, показывающую, какое кол-во тепла способно выделяться при полном сгорании килограмма топлива. Для того чтобы котел работал долгое время, главное правильно выбирать к нему горючее. Удельная теплота сгорания каменного угля высока (22 МДж/кг), благодаря этому этот вид топлива считается хорошим для хорошей работы котла.

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.

Отопление углем – практические советы

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

Предлагаем учесть наши рекомендации по выбору оборудования:

1. Чисто дровяные котлы и стальные печки заводского изготовления нежелательно топить углями высокой калорийности – каменными и антрацитами. Мощная теплоотдача и сильный нагрев способен деформировать стенки топливника (обычно их делают толщиной 3 мм).
2. Для угольного отопления не годятся ТТ-котлы с водонаполненными колосниками. Из-за разницы температур раскаленный спекающийся слой намертво прилипает к трубам с водой, проход воздуха и дальнейшая очистка агрегата сильно затрудняется.
3. Если вы располагаете калиброванным каменным углем крупностью фракции 25—50 мм (по классификации – орех), лучшим выбором станет котел с автоматической подачей топлива. Агрегат оснащается ретортной горелкой и вентилятором, четко дозирующим нагнетание воздуха по команде электроники. Длительность непрерывной работы – до 7 суток.
4. Идеальный вариант – купить шахтный либо традиционный котел, рассчитанный на использование угольных пород. В теплогенераторе предусмотрены подвижные колосники, поворачиваемые внешней рукояткой. Приспособление помогает сбрасывать золу из топки в нижнюю камеру.

5. Отопители, оснащенные вентилятором или дымососом, удобнее и безопаснее котлов с механическими регуляторами на цепочке. При критическом росте температуры автоматика отключит подачу воздуха, а канал закроется заслонкой. Обычная крышка поддувала прилегает неплотно, кислород просачивается в камеру, медленное горение продолжается.
6. Топить открытый камин углем – занятие бесполезное. Много тепла не получите, только разведете в комнате грязь, появится неприятный запах.
7. В целях повышения безопасности очень желательно установить на котел дополнительный клапан теплового сброса. В случае перегрева и закипания элемент сбрасывает часть теплоносителя из котловой рубашки и одновременно заполняет ее холодной водопроводной водой.

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.

Важный момент, касающийся эксплуатации кирпичной печи с плитой. Ни в коем случае не открывайте конфорки после загрузки новой порции угля, пользуйтесь боковой дверцей. При недостатке кислорода топливо выделяет пиролизный газ, который выйдет наружу через отодвинутую конфорку.

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.

Какой уголь выбирать для топки?

Что такое уголь? Это продукт растительного происхождения, в состав которого входят углероды и негорючие примеси. Именно они образуют после прогорания золу и шлакообразные вещества. Соотношение двух компонентов везде разное. Именно оно, а также «возраст» природного топлива определяет марку угля. Специалисты различают несколько разновидностей.

Самый «молодой» вид угля – лингит. Он имеет довольно рыхлую структуру. Если взять в руки комок лингита, он быстро рассыплется и потеряет форму. Такой уголь чаще всего используется в тепловых электростанциях, а вот для отопления дома лингит не подходит.

Кроме лингита добываются еще и бурый, каменный уголь, антрацит – самые древние отложения углеродов. Все разновидности имеют разный уровень влажности. В буром угле, например, влажность составляет 50%, в антраците ее порог не превышает 7%. Поэтому антрацит имеет самую высокую удельную теплоту. Ее показатели составляют 9 тыс. ккал/кг.

Материал для печей, работающих на угле – основной критерий выбора топлива и печи. Разберем эти качества подробнее.

Когда растопка печи успешно завершена и дрова весело полыхают в топливнике, остается только следить за тепловым режимом работы и вовремя подкладывать новые поленья. Что касается режима, то его рекомендуется поддерживать постоянно на одном уровне, избегая перегрева

Это важно, поскольку при чередующемся сильном нагреве и охлаждении тело печи часто расширяется и сжимается, что способствует возникновению трещин.

Поддержание оптимального теплового режима и своевременное подкладывание поленьев – оптимальный способ правильно топить печь дровами, хотя и не слишком удобный в ночное время. Вставать среди ночи не хочется никому, хотя при крепком морозе на улице этого не избежать, иначе к утру дом выстынет. Во время непрерывной топки в течении нескольких суток зольник приходится вычищать

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.

Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.

Древесина: свойства и характеристики

Котлы твердотопливного отопления приходят на смену установкам, использующим в собственной основе принцип сгорания газа. Некоторые применяют их уже давно, прочие только начинают их использовать для обогревания своего жилья. Но все знают про то, что от качества топлива полностью зависит создание уютных условий в доме. Обычным материалом, используемым в аналогичных устройствах, считается древесина. Собственно она используется довольно широко. Однако обогревать жилище с помощью данного материала на протяжении всей зимы очень тяжело. А именно это становится понятно во время самых больших холодов, когда котел не прекращает работу почти что на максимуме собственных возможностей.

При этом применение дров связано с некоторыми неудобствами. Первым делом, это довольно низкая температура и быстрое сгорание. В процессе горения древесины температура подымается всего до 200-400°C, показатели отдачи тепла при этом могут достигать существенных величин. Однако из-за скорости сгорания такой вид топлива выполняет конкретные трудности, требуя строгого контроля за наличием в камере сгорания. Данный факт является самым важным недостатком, потому как просит очень большого запаса дров на зиму.

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.

1. Идет нагревание топлива и испарение влаги.
2. С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он дает основное тепло.
3. Уголь превращается в кокс.
4. 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.

Характеристики и свойства древесины

Сейчас встречается направленность перехода с установок, в их основе был процесс сгорания газа, на твердотопливные отопительные домашние системы.

Не каждый знает про то, что создание комфортабельного климата в доме зависит от качества подобранного топлива. В качестве классического материала, используемого в подобных отопительных котлах, отметим древесину.

В жёстких условиях климата, отличающихся очень длительной и холодной зимой, очень тяжело обогревать древесиной жилье весь отопительный период. При резком понижении температуры окружающей среды хозяин котла вынужден его применять на грани самых больших возможностей.

Во время выбора в качестве твёрдого топлива древесины появляются большие проблемы и неудобства. Первым делом напомним, что температура горения угля намного выше, в сравнении с древесиной. Из минусов и большая скорость сгорания дров, что делает большие затруднения при работе котла отопления. Его хозяин вынужден совершать регулярный контроль наличия дров в камере сгорания, понадобится очень большое их кол-во на отопительный период.

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.

Изготовить древесный уголь возможно и самостоятельно. Подробности:

Температура горения деревянного и каменного угля в самых разных устройствах

Первостепенным параметром, дающим возможность не совершить ошибку в своем выборе топлива и отопительные агрегаты, считается температура горения угля, потому как ее величина обуславливает уверенную работу котла и его продуктивность.

Вопрос обогревания своего жилья во время зимы стоит особенно остро. В условиях непрерывного подорожания источников энергии люди вынуждены искать альтернативные способы выработки тепла. Прекрасным выходом из ситуации в получившейся ситуации считается применение котлов работающих на твёрдом топливе, обладающих хорошими параметрами производства и теплосбережения.

Однако для их полноценной эксплуатации нужна заготовка твёрдого топлива. Лучшей его вариацией считается уголь, обеспечивающий хорошие показатели работы печи. Взвешенный выбор этого топлива считается залогом хорошей работы котла.

Бёреза

Про дрова из берёзы тоже можно сказать, что они — вторые по мощности после дуба. Своими жаровыми характеристиками они фактически не уступают лиственничным. Однако, заметно лучше колятся и пилятся, да и разгораются куда проще. Ко всему прочему — имеют бересту, которая является одной из лучших природных растопок. Ну и само собой — берёза попадается заметно чаще в наших краях, чем дубы и лиственницы, а в некоторых местах и вовсе произрастает массово. Кстати, даже будучи свежей («зелёной» и сырой) — весьма недурно горит, ибо содержит относительно малое количество влаги, правда и жару даёт поменьше, чем сушняк. Это нередко выручает в сырой местности, где засохшие или заваленные берёзы быстро гниют, и качественные сухие берёзовые дрова — редкость. Между прочим, даже в сухих лесах берёзовые сухары нередко бывает сложно найти, ибо дерево это после усыхания не сбрасывает кору, и почти всегда становится трухлявым.

• Костровая мощность: 0,80дэ.
• Теплотворная способность: 3016 кВт·ч/м³.
• Температура горения: 816 °C.
• Время горения: длительное.
• Пламя: ровное, с лёгким потрескиванием, в случае влажной древесины — шипит, может иногда «стрелять». Дымит в самом начале (пока прогорает кора).
• Угли: «термоядерные» (долго тлеют и дают сильный жар).
• Сложность разжигания: средняя или лёгкая — зависит от того, сырая берёза или сухая. Первая разгорается весьма муторно, иногда приходится иметь порядочное количество хорошей растопки. Сухая берёза — совсем другое дело. Она способна быстро заняться от собственных щепок и бересты.

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.

Когда выкладывать на гриль продукты для жарки

Когда угольные брикеты покроются тонким слоем золы (а древесный уголь раскалится по краям), жар от углей будет очень сильным. Для большинства продуктов, которые готовят на гриле, такая температура оказывается слишком высокой.

Распределите угли по вашему усмотрению, уложите решетку для жарки и закройте крышку гриля

Важно, чтобы гриль прогревался в течение 10–15 минут, тогда решетка хорошо раскалится, и на ней можно будет быстро обжаривать продукты. Кроме того, когда решетка прогрета, ее легко очистить

Жар нагреет остатки пищи, приставшие к решетке, и вы сможете их легко удалить специальной щеткой.

Коротко о главном

Подводя итоги можно понять, чтобы добиться максимальной теплоотдачи от сжигаемых дров, необходимо:

• Подбирать древесину с наибольшей плотностью.
• Подготавливать дрова заранее, занимаясь распиловкой стволов и разрубкой поленьев.
• Понижать влажность в древесине, выдерживая её в штабелях под навесом в течение минимум одного года.
• При сжигании в печи обеспечить к огню приток кислорода в необходимом количестве, стараясь не превышать требуемый порог.

Соблюдение всех заданных условий будет гарантом, что температура сгорания древесины достигнет своего максимального значения, но не пропадёт в дымоходе. При разумном подходе вся теплоотдача останется в жилом помещении и оптимально его обогреет.

Источник