Теплотворная способность топлива в таблицах: дрова, уголь, пеллеты

Дрова

Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным. По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник. Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Читайте также:  Подходит ли для печи каменный уголь

Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

Дрова (естественная сушка)	Теплотворная способность кВт⋅ч/кг	Теплотворная способность мега Дж/кг
Грабовые	4,2	15
Буковые	4,2	15
Ясеневые	4,2	15
Дубовые	4,2	15
Березовые	4,2	15
Из лиственницы	4,3	15,5
Сосновые	4,3	15,5
Еловые	4,3	15,5

Факторы, влияющие на температуру горения

Максимальная температура горения древесины зависит от породы и может быть достигнута при следующих условиях:

• количество содержания влаги — не больше 20%;
• для горения используется замкнутое пространство;
• доступность кислорода в необходимом объеме.

Возможно сжигание и свежих дров, имеющих влажность от 40 до 60%, при этом:

• сырые дрова воспламеняются только в хорошо растопленной печи;
• теплоотдача понизится на 20–40%;
• произойдет увеличение расхода дров, примерно в два раза;
• на стенах печи и дымохода осядет сажа.

Результативность горения будет значительно снижена из-за необходимости повышенной температуры, идущей на испарение воды и сжигание смолы у хвойных пород. В идеальных условиях самая высокая температура горения у бука и ясеня, а самая низкая – у тополя. Бук, лиственница дуб и граб относятся к ценным породам древесины и в качестве топлива не используются. В бытовых условиях для горения древесины в печах используют березу и хвойные породы деревьев, считая, что они дают наибольшую температуру при горении.

Какие дрова горят жарче?

Как уже упоминалось, дрова являются одним из самых используемых видов топлива для обогрева домов, находящихся за пределами города. Учитывая, что все дрова горят при разной температуре, надо выбрать те, которые лучше. Главным условием для горения дров является наличие кислорода, а это в значительной степени зависит от конструкции печи. Кроме того, у каждой древесины свой химический состав и плотность. Чем плотнее дерево, тем больше от него теплоотдача. Особое значение для большей теплоотдачи древесины при горении? кроме плотности и наличия кислорода, имеет влажность дров.

Сухие горят лучше и выделяют больше тепла, чем сырые дрова. Поэтому после распила их складывают в поленницы и просушивают под навесом в течение года. Каждый, кому доводилось топить печь дровами, замечал, что одни из них горят ярко, выделяя много тепла, а другие тлеют и мало нагревают печь. Все, оказывается, зависит от жаропроизводительности дров. По этому показателю самыми подходящими породами для горения в печах являются береза, сосна и осина.

Что выделяется при горении дерева?

При сгорании дерева образуется дым, состоящий их твердых частиц (сажи) и газообразных продуктов горения. В их состав входят вещества, находящиеся в древесине. Продукты, выделяющиеся при сгорании дерева, состоят из азота, углекислого газа, паров воды, сернистого газа и окиси углерода, которая способна гореть дальше.

Подсчитано, что каждый килограмм древесины выделяет при сгорании примерно 800 г газообразных продуктов и 200 г угля. Состав продуктов горения древесины зависит и от условий, при которых происходит этот процесс. Он может быть:

• Неполный – происходит при недостаточном доступе кислорода. В результате горения выделяются вещества, которые способны вновь гореть. К ним относится: сажа, окись углерода и разные углеводороды.
• Полный – возникает при достаточном доступе кислорода. В результате горения образуются продукты – углекислый и сернистый газ, водяной пар, – которые не способны больше гореть.

Описание процесса горения

В процессе горения древесины отмечается несколько этапов:

• Разогрев – происходит при температуре не менее 150 градусов по Цельсию и в присутствии наружного источника огня.
• Воспламенение – необходимая температура от 450 до 620 градусов по Цельсию в зависимости от влажности и плотности древесины, а также от формы и количества дров.
• Горение – состоит из двух фаз: пламенной и тления. Некоторое время оба вида протекают одновременно. После прекращения образования газов горит (тлеет) только уголь.
• Затухание – возникает при прекращении подачи кислорода или когда заканчивается топливо.

Плотная древесина горит медленнее, чем менее плотная вследствие того, что имеет большую теплопроводность. При горении сырых дров много тепла затрачивается на испарение влаги, поэтому они горят медленнее сухих дров. Горение древесины — это физическое или химическое явление? Этот вопрос имеет практическое значение, и от правильной его интерпретации будут зависеть условия максимальной теплоотдачи и длительности горения. С одной стороны, это химическое явление: при горении дров происходит химическая реакция и образуются новые вещества – оксиды, выделяется тепло и свет. С другой, – физическое: во время процесса происходит увеличение кинетической энергии молекул. В итоге получается, что процесс горения древесины – это сложное физико-химическое явление. Знакомство с ним поможет правильно подобрать породы древесины, чтобы обеспечить себя длительным и устойчивым источником тепла.

Особенности дыма, возникающего при горении костра

При подбрасывании дров в костер происходит усиленный выброс дыма и окиси углерода – угарного газа. Причем дым появляется различных цветов:

• Белый – это аэрозоль, состоящая из мелких капелек воды и паров дегтя, выходит из холодной древесины. Дым имеет специфический запах копоти. По мере нагрева полена он испаряется, вспыхивает пламенем и пропадает.
• Серый – исходит из раскаленных, но не горящих поленьев и головешек. Он образуется при высокой температуре из кипящих масел и смол и конденсируется в туман. Частицы его значительно мельче, чем у белого дыма, а сам он легче и суше его.
• Черный – обгоревший деготь, называемый сажей. Он образуется во время разложения углеводородов в пламени при недостаточном окислении.

Дым от костра надолго задерживается в организме и содержит большое количество вредных веществ. Об этом необходимо помнить всем, кто любит сидеть у костра.

Свойства древесины

Различные породы деревьев обладают следующими физическими свойствами:

• Цвет – на него влияют климат и порода дерева.
• Блеск – зависит от того, как развиты сердцевидные лучи.
• Текстура – связана со строением древесины.
• Влажность – отношение удаленной влаги к массе древесины в сухом состоянии.
• Усушка и разбухание – первая получается в результате испарения гигроскопической влаги, разбухание – поглощение воды и увеличение в объеме.
• Плотность – примерно одинакова у всех древесных пород.
• Теплопроводность – способность проводить тепло через толщу поверхности, зависит от плотности.
• Звукопроводность – характеризуется скоростью распространения звука, зависит от расположения волокон.
• Электропроводность – сопротивляемость прохождению электрического тока. На нее влияет порода, температура, влажность, направление волокон.

Перед использованием деревянного сырья для определенных целей прежде всего знакомятся со свойствами древесины, а только потом оно идет в производство.

Достоинства и недостатки древесины

Древесине присущи следующие достоинства:

• отличная обрабатываемость;
• легкая гвоздимость;
• хорошо окрашивается, полируется, лакируется;
• обладает способностью поглощать звуки;
• стойкость к воздействию кислот;
• высокая способность к изгибу.

К недостаткам древесины относят:

• изменение формы и размеров в связи с усушкой и разбуханием;
• низкое сопротивление раскалыванию;
• гниение;
• порча насекомыми;
• загорание при несоблюдении правил безопасности.

Использование древесины в разных отраслях народного хозяйства

Древесина находит широкое применение в следующих отраслях:

• фанерная – шпон, фанера;
• деревообрабатывающая – плиты древесные, спички, изделия столярные, мебель;
• лесозаготовительная – сырье, используемое в лесохимической промышленности, продукция ширпотреба, дрова всех видов;
• лесопильная – различные пиломатериалы;
• лесохимическая – деготь, уголь древесный, кислота уксусная;
• целлюлозно-бумажная – бумага, картон, целлюлоза;
• гидролизная – дрожжи кормовые, спирт этиловый.

Заключение

Древесина – один из самых распространенных материалов в мире. Ее веками используют в строительстве, изготовлении мебели и для отопления жилых помещений. Конструкциями из дерева пользуются в каждой семье. Древесина все чаще используется в различных отраслях промышленности. Основными преимуществами этого материала является экологическая чистота, высокая прочность, легкая обрабатываемость, возможность использовать отходы для топлива и других целей.

Уголь

Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует в молодом материале.

В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.

Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

Вид угля	Удельная теплота сгорания материала
	кДж/кг	ккал/кг
Бурый	14 700	3 500
Каменный	29 300	7 000
Антрацит	31 000	7 400

Что такое каменный уголь

Каменный уголь – это полезное ископаемое, добыча которого необходима для жизнедеятельности человека. С его помощью осуществляются многие процессы, где требуется тепловое воздействие, добываются редкие химические элементы. Ранее им топили печи, но это уходит все дальше в прошлое.

Внешне это блестящий или матовый, неровный черный или темно-бурый экземпляр, напоминающий камень, но не являющийся таковым. В отличие от камня, он крошится в руках при нажиме и горит.

Бурый уголь

Является самым молодым видом угля. В нем даже наблюдается растительная древесная структура. Образуется напрямую из торфа на глубине порядка 1 километра.

Этот вид угля содержит достаточно большое количество влаги: от 20 до 40%. При попадании на воздух она испаряется, а уголь рассыпается в порошок. Далее речь пойдет о химическом составе именно этого сухого остатка. Количество неорганических примесей в буром угле также велико и составляет 20-45%. В качестве этих примесей выступают диоксид кремния, оксиды алюминия, кальция и железа. Также в нем могут содержаться оксиды щелочных металлов.

Много в этом угле и летучих органических и неорганических веществ. Они могут составлять до половины массы этого вида угля. Элементарный состав за вычетом неорганических и летучих веществ следующий:

• Углерод 50-75%.
• Кислород 26-37%.
• Водород 3-5%.
• Азот 0-2%.
• Сера 0,5-3%.

Каменный уголь

По времени образования этот вид угля идет следующим после бурого. Он имеет черный или серо-черный цвет, а также смоляной, иногда металлический блеск.

Влажность каменного угля значительно меньше бурого: всего 1-12%. Содержание летучих веществ в каменном угле очень колеблется в зависимости от места добычи. Оно может быть минимальным (от 2%), но может и достигать значений, аналогичных бурому углю (до 48%). Элементарный состав следующий:

• Углерод 75-92%.
• Водород 2,5-5,7%.
• Кислород 1,5-15%.
• Азот до 2,7%.
• Сера 0-4%.

Отсюда можно сделать вывод, что химическая формула угля каменного состоит из большего числа углерода, чем у бурого. Это делает данный вид угля более качественным топливом.

Антрацит

Антрацит — это самая древняя форма ископаемого угля. Ему присущ темно-черный цвет, и он имеет характерный металлический блеск. Это самый лучший уголь по количеству тепла, которое он выделяет при горении.

Количество влаги и летучих веществ в нем очень мало. Около 5-7% на каждый показатель. А элементарный состав характеризуется крайне высоким содержанием углерода:

• Углерод более 90%.
• Водород 1-3%.
• Кислород 1-1,5%.
• Азот 1-1,5%.
• Сера до 0,8%.

Больше угля содержится лишь в графите, который является дальнейшей стадией углефикации антрацита.

Древесный уголь

Этот тип угля не является ископаемым, поэтому он имеет некоторые особенности своего состава. Производят его путем нагрева сухой древесины до температуры 450-500 oC без доступа воздуха. Этот процесс называют пиролизом. В ходе него из древесины выделяется ряд веществ: метанол, ацетон, уксусная кислота и другие, после чего она превращается в уголь. Кстати, горение древесины — это тоже пиролиз, но из-за наличия кислорода воздуха загораются выделяющиеся газы. Именно этим и обуславливается наличие языков пламени при горении.

Древесина не является однородной, в ней очень много пор и капилляров. Подобная структура отчасти сохраняется и полученном из нее угле. По этой причине он обладает хорошей адсорбционной способностью и применяется наряду с активированным углем.

Влажность этого типа угля совсем небольшая (около 3%), но при длительном хранении он поглощает влагу из воздуха и процентное содержание воды повышается до 7-15%. Содержание неорганических примесей и летучих веществ регламентируется ГОСТами и должно составлять не более 3% и 20% соответственно. Элементный состав зависит от технологии получения, и примерно выглядит так:

• Углерод 80-92%.
• Кислород 5-15%.
• Водород 4-5%.
• Азот ~0%.
• Сера ~0%.

Химическая формула угля древесного показывает, что по содержанию углерода он близок к каменному, но вдобавок имеет лишь незначительное количество ненужных для горения элементов (серы и азота).

Активированный уголь

Активированный уголь — это тип угля с высокой удельной поверхностью пор, из-за чего он обладает даже большей адсорбционной способностью, чем древесный. В качестве сырья для его получения используются древесный и каменный угли, а также скорлупа кокосовых орехов. Исходный материал подвергают процессу активации. Суть его состоит в том, чтобы вскрыть закупоренные поры действием высокой температуры, растворами электролитов или водяным паром.

В ходе процесса активации меняется лишь структура вещества, поэтому химическая формула активированного угля идентична составу сырья, из которого тот был изготовлен. Влажность активированного угля зависит от удельной поверхности пор и обычно составляет менее 12%.

Классификация каменных углей

В основе классификации лежат химические и физические свойства ископаемого. Общее разделение:

1. Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
2. Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
3. Антрацит – наиболее древний и твердый представитель. Имеет самую большую температуру сгорания из всех видов.

Бурый уголь отличается от каменного:

• цветом;
• меньшим содержанием азота и углерода;
• тем, что легче горит;
• дает больше дыма;
• выделяет меньше тепла.

Минерал разделяется по степени углефикации и размерам. На основе этих параметров была придумана и внедрена маркировка, отражающая характеристики конкретного сорта ископаемого. Это удобно для использования в промышленности.

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

Перед использованием добытую породу подвергают обработке – обогащению. Это увеличение содержания углерода за счет очищения от минеральных примесей, что повышает горючесть.

Часто применяется мокрый способ – ископаемое загружают в водную среду, в которой идет расслоение на примеси и камень. Это происходит из-за того, что минеральные добавки имеют меньшую плотность. Машины для такого обогащения называются отсадочными.

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

1. Промпродукты. Используются в металлургии.
2. Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
3. Шламы – мелкая угольная пыль. Идет для нужд населения, для этого ее прессуют в брикеты.

По степени углефикации

Углефикация – процесс превращения торфа в бурый уголь или каменного – в антрацит. Это степень насыщения углеродом конкретного куска ископаемого, определяющая его свойства – горючесть, спекаемость, теплоту сгорания. Зависит от возраста – чем он меньше, тем ниже степень углефикации.

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит, низкой – блестящие угли марок М и Д, остальные типы относятся к средней степени.

По размерам

Добываемые ископаемые отличаются по длине и ширине (это называется фракция), потому существует классификация, где куски определенного размера имеют свое название, сокращенно обозначаемое одной буквой.

Иногда такое разделение называется сортом. Хотя используется буквенное обозначение, к маркам это не имеет отношения.

Классификация по размерам (фракциям):

Название	Размер, мм
Плитный (П)	Более 100
Крупный (К)	51–99
Орех (О)	25–50
Мелкий (М)	13–24
Семечко (С)	6–12
Штыб (Ш)	Менее 6
Рядовой (Р)	Несортированный, имеющий в составе куски разного размера.

Марки каменного угля

Минерал подразделяют на марки, деление основано на составе и способности к горению:

• длиннопламенные (Д);
• газовые (Г);
• газовые жирные (ГЖ);
• жирные (Ж);
• коксовые жирные (КЖ);
• коксовые (К);
• отощенные спекающиеся (ОС);
• тощие (Т);
• слабоспекающиеся (СС);
• полуантрациты (ПА);
• антрациты (А).

Каменный уголь марки Д чаще других используется в ЖКХ и энергетике благодаря следующим свойствам:

• много летучих веществ (от 39 %);
• мало серы (менее 0,5 %);
• мало золы;
• теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
• содержание воды – 15–16 %;
• высокая теплоотдача.

Камень отличается ярким блеском, добывается на территориях Красноярского края и Хакасии.

Происхождение каменного угля

Минерал начал образовываться задолго до появления человека. Примерный возраст – 400–200 миллионов лет. До сих пор у ученых нет однозначного мнения касательного того, растения какой группы образовали залежи каменного угля. Большинство считают, что это папоротниковидные.

Существуют 4 основные теории, пытающиеся объяснить, как образовался каменный уголь:

1. Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
2. Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
3. Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
4. Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче и обработке в пластах ископаемого иногда встречаются удивительные находки:

• вертикально стоящие стволы деревьев;
• огромные каменные глыбы весом до 73 кг, имеющие метаморфическое или вулканическое происхождение;
• изделия из золота и металла, что указывает на продолжающийся процесс углеобразования;
• моллюски, раковины, кольчатые черви;
• округлые предметы, напоминающие яйца динозавров.

За происхождение каменный уголь называют консервами солнечной энергии – растения способны накапливать ее в листьях, побегах.

Месторождения и добыча породы

Ископаемое широко распространено – его запасы составляют 15 % от всей суши. Тройка стран-лидеров по добыче каменного угля:

1. США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
2. Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
3. Китай. Показатель стремится к 11 %.

В России каменный уголь добывают в Кемеровской области, в Кузнецком месторождении, где находится 640 миллиардов тонн ископаемых. Открытие произошло в 1721 году М. Волковым. В 1842 году П. Чихачев оценил запасы бассейна. Во 2-й половине XIX века в Кузбассе начали добывать каменный угль.

В Якутии находится Эльгинское месторождение, его запасы составляют около 2 миллиардов тонн, в Тыве перспективны для разработки Элеготсткие залежи. Другие бассейны – Ленский, Тунгусский, Иркутский, Южно-Якутский, Печерский.

В США самые большие залежи расположены в штате Иллинойс (запас более 360 миллионов тонн).

В Казахстане находится 162 миллиарда тонн ископаемого. Одно из самых крупных месторождений – Экибастузское, другие бассейны:

• Шубарколь и Кызылтал – по 2 миллиарда тонн;
• Шоптыколь, Мамыт и Эгинсай – по 1 миллиарду тонн;
• Каражыра – 890 миллионов тонн.

Посмотреть эту публикацию в Instagram

Публикация от УГОЛЬ ДРОВА ГРУЗОПЕРЕВОЗКИ (@vezet19_124) 29 Янв 2020 в 7:26 PST

Месторождения каменного угля обозначают на карте в виде определенного символа – черного квадрата, а бурого – заштрихованного.

В республике Хакассия основное месторождение находится в Минусинской котловине. Разработки ведутся с 1904 г. Хакасский каменный уголь добывают в Изыхском и Черногорском бассейнах.

В Африке добывают минерал на территориях:

• Зимбабве;
• Мозамбика;
• ЮАР.

Страны-экспортеры каменного угля по рейтингу, объем указан в миллионах тонн в год:

• Австралия – 193;
• Китай – 91;
• ЮАР – 69,3;
• Индонезия – 66,4;
• США – 44,1;
• Россия – 41;
• Колумбия – 37,1;
• Канада – 30,6;
• Казахстан – 28;
• Польша – 23.

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

Основной элемент камня – углерод, потому он хорошо и долго горит. Помимо этого, в нем содержится вода. Соотношение элементов зависит от возраста минерала:

Название угля	% воды	% углерода	% летучих веществ	Как воспламеняется	Как горит	Теплоотдача
Бурый	До 43	До 45	До 50	Хорошо	Хорошо	Низкая
Каменный	До 12	75–95	До 32	Отлично	Хорошо	Средняя
Антрацит	1–3	85–95	Менее 9	С трудом	Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей	Высокая

Свойства:

• удельный вес – 1,5–1,7 г/см2;
• температура горения в печи – 700–1100 °С;
• блеск – выраженный, с металлическим оттенком, реже – золотистый;
• удельная теплоемкость – 1300 Дж/(кг × К);
• удельная теплота сгорания – 5700 ккал/кг;
• излом – неровный, раковистый;
• твердость угольной золы по шкале Мооса – 2;
• срок хранения каменного угля – 6–18 месяцев.

К просмотру передача, где ученый в занимательной форме рассказывает про свойства минерала:

Особенности системы отопления на угле

Обычно те, кто устанавливают себе котлы на твердом топливе, сразу же начинают понимать, что с такой системой приходится постоянно работать: это относится как к подбрасыванию каменного угля для отопления, так и к проверке показаний приборов.
Кроме того, наблюдаются частые перепады температуры из-за того, что топливо неравномерно горит. Камеру сгорания и духовку нужно чистить. Сейчас многие используют бытовые котлы на угле с длительным горением – и для отопления жилых помещений, и для обогрева коммерческих.

Температура горения угля и другие характеристики

Часто спрашивают, — какая температура горения угля?, — хоть это значение мало на что влияет. Гораздо важнее другие параметры.

• теплотворность – количество выделяемого тепла с килограмма топлива, кВт/кг;
• зольность – количество золы которая останется после сжигания угля, % к общей массе. Она снизит общую теплотворность, нам придется вычищать ее с котла и утилизировать,

Также важно:

• Спекаемость – способность углей создавать спекшуюся золу, что очень вредно.
• Влажность, как внутрипластовая, так и привнесенная, — не мокрый ли уголь? Мокрый лучше сушить предварительно в естественных условиях, чем сжигать его в котле с потерей энергии, которая уйдет на испарение этой воды.
• Выход летучих, склонность к коксованию, —  коксующиеся марки угля не подходят для отопления.

Подробней о зольности

Зольность бывает следующей.

• Внутрипластовая – это те минеральные примеси, «песок и камни», которые находятся внутри угольного пласта, в каждом кусочке угля, и их невозможно извлечь при обогащении. Хорошие угли имеют такую золу до 10%.
• Техническая – это горная порода, которая смешалась с углем при его добыче, в том числе и из больших породных пропластков внутри угольного пласта, и которую можно отделить от угля механическими методами при его обогащении. Подрубали шахтеры невзначай кровлю и почву пласта, — вот и лишние тонны, хоть зольность и повышена… Горная масса с шахты может быть и 35% зольности – совсем не подходит для домашнего сжигания.

Нужно иметь в виду, что подсыпка породы, значительно обогащает продающих уголь. Поэтому покупка угля — дело непростое. Нужно проверять топливо на наличие кусков породы, в том числе и присыпанных, непосредственно в вагоне, в автомобиле, до разгрузки. И отказываться от приобретения, если что…

Какая теплотворность у разных марок угля

Сколько мы сможем получить тепла от угля, достаточно ли его для обогрева дома?

Количество тепла в киловаттах, которое может выделяться из разных марок угля по сравнению с сухими дровами, приведена ниже, кВт/кг

• Дрова сухие – 4,0
• Угли бурые – 3,8 – 5,5
• Длиннопламенные – 6,0 -7,0
• Газовые и жирные  — 7,5
• Отощенно-спекающиеся 7,0 – 7,4
• Тощаки – 7,4 – 8,0
• Антрациты – 7,8 – 9,5

В основном для домашних котлов подходят энергетические марки угля – тощие, антрациты и полуантрациты. Именно они меньше спекаются и образуют коксовые вещества, имеют минимум золы внутри пласта и лучшую теплотворность.

Помимо марки, нужно выбрать класс крупности угля.

Класс крупности угля, почему не топят угольной пылью

Угольная пыль и угольный штыб наиболее дешевые, отлично горят, но только в специальных печах электростанций. Там они сгорают в облаке с мазутом и воздухом. А в котле, они просто запечатывают прохождение воздуха через них, поэтому горение внутри их слоя невозможно. Угольный штыб в печках не горит, разве что небольшими добавками, засыпанный поверх горящего угля.

• Топить можно семечкой, но она как правило, просыпается через колосниковые решетки всех котлов…
• Для домашнего отопления используется более дорогие фракции – орех и кулак.
• Плитный уголь еще дороже, но в домашних условиях его разбивают на более мелкие части.

В угольной золе остается много несгоревших элементов. Золу, после сжигания, рачительные хозяева просеивают на металлической решетке 5 мм, и все крупное недогоревшее отправляют обратно в котел вместе со свежей порцией. Таким образом экономится 10 – 15% топлива.

Угольную пыль пробуют смачивать в лепешки, которые сушат, и в виде окатышей подают в котел.

Как правильно топить углем

Если в зону горения не додавать кислород, то вместо углекислого газа образуется угарный – CO, КПД от неполного сжигания уменьшается на 20 – 50%. Современные котлы обеспечивают подачу вторичного воздуха, для дожига СО и сажестых частиц при высокой температуре. Со старом же оборудованием, с печками, нужен практический навык по подаче воздуха поверх горящих углей для лучшего дожига и препятствия выброса несгоревших газов в атмосферу.

Подача большого количества первичного воздуха прямо в  горящий уголь может сделать из котла кузнечный горн, повлечь за собой быстрое сгорание большой массы угля, резкое увеличение температуры выходящих газов до 1500 град и оплавление оборудования, воспламенение сажи в дымоходе, резкое падение КПД в несколько раз, из-за выноса энергии в трубу.

КПД угольного сгорания можно отслеживать по температуре исходящих газов, которая не должна повышаться. Воздуха должно быть столько, чтобы происходило полное сгорание топлива без СО и в тоже время не наблюдался рост температуры в дымоходе выше нормы. Как правило, современные угольные котлы умеют сжигать топливо нужным образом с максимальным КПД порядка 78%.

Как сделать длительное горение угля

Нормальное длительное горения с высоким КПД получается лучше на современном оборудовании. Но и на старых котла и печах, можно отыскать оптимальное примерное открытие нижних и верхних заслонок, чтобы обеспечить нормальную подачу воздуха поверх топлива, для дожига СО на теплообменнике.

Например, обычная старая угольная печка предусматривала такие регулировки:

• «поддувало закрыто»,
• «две верхние конфорки приоткрыты»,

— тогда порция угля тлеет – происходит длительное горение, но дожиг газов, как правило, полный.

В современных котлах за подобными режимами следит само оборудование.

Угольные котлы повышенной мощности (возможна большая загрузка) от известных производителей с подачей вторичного воздуха подойдут как дешевый и универсальный вариант домашнего отопления. В них можно сделать длительное горение большой загрузки угля путем перераспределения подачи воздуха.

Автоматизированные котлы, сейчас все более популярны. У них длительность горения обеспечивается угольным бункером и постоянной подачей в зону горения малых порций. Причем оборудование не обязательно слишком дорогое. Котлы с бункером, из которого топливо подгружается под собственным весом имеют демократичную цену. Котлы со шнековой подачей подороже, но умеют немного больше. Таким образом бункер позволяет не беспокоиться ежесуточно по поводу подброски топлива. Горение же идет, как правило, малыми порциями, но с полной подачей воздуха без образования больших объемов СО – Европейские экологические требования к оборудованию.

В любом случае повышенную длительность горения угля обеспечит в первую очередь оборудование под большую загрузку, — в бункер или непосредственно в топку. На этом соображении и строится выбор котла под уголь.

Какой уголь выбрать

Уголь залегает в земной коре в виде пластов. Каждый из них маркирован и имеет свои качественные характеристики. Но даже в одном пласте, но в разных районах, уголь может сильно отличаться по качеству – меняются степень метаморфизма, количество золы, летучие, сера, влажность…

Для энергетики наиболее ценны угли с высшей степенью метаморфизма, с наибольшим процентом  углерода С в составе. Это Антрациты и близкие к ним, которым присвоены марки Полуантрациты и Тощие угли.

Лучшими для отопления окажутся угли, относящиеся к антрацитам и полуантрацитам с обогатительной фабрики, фракций орех и кулак.

По регионам добычи, — лучшие энергетические угли добывались ранее в Донбассе, но в последнее время добыча сильно уменьшена, и на рынке такие угли встретить сложно. Во всяком случае лучшими для домашнего отопления считались антрациты Донбасских пластов Н2 Ремовский, Н2-1 Подремовский, Н-8 Фоминской. Известен рекорд теплотворности килограмма угля, добытого в 70-е годы с пласта Фоминской со значением 9800 кВт/ч, — фактически чистый углерод…

Сейчас дешевле приобрести угли с Кузбаса и Экибастуза, несмотря на протяженную доставку. Нужно спрашивать угли с энергетических пластов Кузбасса.

В купленном угле должно быть минимальное количество:

• штыба, пыли, которые практически не сжигаются и плохо влияют на процесс горения, заштыбовывая котел, ограничивая доступ кислорода к крупным кускам;
• породы – куски породы в угле – это брак обогащения или специальный подмесс на разных стадиях торговли.

Продавца лучше сразу предупредить о том, что вы откажетесь приобрести уголь со штыбом и породой. Заказывайте уголь фракций орех и кулак малой порцией, на проверку, как правило продавец имеет запас на весь сезон, и можно будет докупить топливо в случае его хорошего качества.

Особенности котлов на угле

Котлы, которые используют каменный уголь для отопления, обладают одним существенным достоинством на фоне других отопительных систем – это универсальность. Так, кроме угля, в такой отопительный котел можно загрузить еще и другое твердое топливо – дрова, отходы (бытовой мусор), брикеты, пеллеты, опилки и т.д.

Заметим, что угловые отопительно-варочные печки могут не только отапливать ваш дом, но на них можно готовить пищу.

А печи длительного горения имеют еще один важный плюс – это то, что между заправкой топлива проходит много времени. Так, отопление на угле может довольно долго работать без вмешательства человека. Также такие котлы просты в эксплуатации – вам нужно просто подкинуть уголь в котел. Системы достаточно экономичны, при этом имеют высокие параметры теплоотдачи. Котел можно использовать весь отопительный сезон – без перерывов.

Отопительно-варочная печь

Конечно же, котлы на угле старых образцов не смогут сравниться по теплоотдаче и производительности с новыми моделями. Современное оборудование способно эффективно обогреть помещения разных типов, при этом сжигая в два раза меньше топлива, чем старые модели.

Принцип функционирования котла на угле

Котлы на угле обладают немного иным процессом горения, чем в других системах. Внутри устройства огонь горит не снизу вверх, а наоборот. Благодаря этому увеличивается время горения одной партии угля и обеспечивается максимально полное его сгорание.

В котле происходит практически такой же процесс, как и горение обычной свечи. Уголь горит долго, тепло, которое при этом получается, — идет в теплообменник. При горении воздух приходит сверху с помощью специального вентилятора. Топочная камера в котле, который использует отопление углем в частном доме, может быть довольно больших размеров и доходить объемом до 500 литров. Это значит, что за один раз можно загрузить много разного топлива, которое будет греть дом несколько дней.

Уголь и расход угля на отопление

Конечно же, немаловажным вопросом является проблема, которая затрагивает всех, кто уже установил отопление на угле – какой уголь лучше для отопления? Многие специалисты говорят, что наиболее приемлемым видом угля выступает антрацит – каменный или бурый уголь. Такие виды угля для отопления можно приобрести практически везде и в любом количестве. Можно купить уголь для отопления в мешках, а также заказать даже несколько тонн с доставкой к месту хранения.

Для удобства транспортировки уголь часто перевозят в мешках.

Какой бывает уголь для отопления?

Заметим, что в понятие «каменный уголь» входит несколько видов ископаемых:

• Бурый уголь: обладает наиболее низком температурой сгорания, и сейчас не используется для отопления, так как неэффективен.
• Каменный уголь, марка Д: для того чтобы осуществлять угольное отопление дома, подходит идеально, так как он длиннопламенный.
• Уголь ДПК: очень часто такой вид угля называют длиннопламенным «орехом» и «кулаком». Обычно используется для обогрева небольших котельных частных домов.
• Уголь ТПКО: тощий уголь, обычно применяется для частных целей.
• Антрацит: идеально подойдет для мощных котлов.

Бурый угольНезависимая система отопления частного дома: преимущества и недостатки

Антрацит

Также используется и прессованный уголь для отопления.

Несомненно, все специалисты скажут, что самым лучшим вариантом будет антрацит. Но почему? А все из-за его свойств, так как именно этот вид угля является очень твердым и имеет отличную теплоотдачу при сгорании. Он обладает стеклянным блеском и ярким черным цветом. Содержание углерода в данном угле – практически 90%, а примесей – лишь незначительное количество. При сгорании антрацит почти не выделяет ни запаха, ни дыма. Также он не воспламеняется.

Для тех котельных, которые имеют специальные печи, уголь антрацит – идеальное решение. При сжигании 1 кг угля выделяется примерно 3 кг СО2 – поэтому в таком случае получается до 6,5 кВт/ч энергии.

Расход угля

Что касается расхода угля, то здесь используется схема подсчитывания количества дров на один отопительный сезон, так как уголь – такое же твердое топливо. Такой расчет расхода угля для отопления является самым точным и простым. Итак, наиболее простая единица измерения в быту – это ведро. В среднем, наполненное углем ведро весит около 18-ти килограмм. Если верить тем, кто постоянно пользуется отоплением на твердом топливе, то исходя из их показаний на угольное отопление дома в 200 кв.м расход составляет:

• Сентябрь-октябрь – 1 ведро в сутки (18 кг);
• Ноябрь-февраль – 10 ведер в сутки (180 кг);
• Март-апрель – 1-2 ведра в сутки (22-24 кг).

Теперь мы рассчитаем общий расход угля на отопление дома в ведрах:

60+120+400=580

То, что у нас получилось, мы умножаем на 18 кг, чтобы получить расход в килограммах: 10 440 кг. Таким образом, расход угля на отопление на один отопительный сезон составляет 10-10,5 тонн.

Но если вам не нравится такой простой метод для определения расхода угля на отопление, то можно использовать более «научный» способ, используя нормы расхода угля на отопление. Чтобы получить 1 кВт энергии, потребуется около 0,2 кг угля. В среднем за один отопительный сезон потребляется примерно 50 000 кВт энергии. Так, умножаем 0,2 кг на 50 000. Мы получаем результат, сходный с предыдущим, — 10 000 кг (10 тонн).

Характеристики разных марок угля

Но стоит заметить, что при покупке угля обязательно учитывайте и его сорт, так как каждый вид угля обладает разным уровнем энергоотдачи.

Применение каменного угля в промышленности

В отношении каменного угля, используемого в промышленности, применяется ГОСТ 32464-2013 – постановление, в котором описаны технические требования, методы определения химического состава, классификация по разным параметрам.

В основе использования ископаемого лежит реакция пиролиза каменного угля – нагревание без каких-либо реагентов. В современной промышленности все чаще используются различные химические добавки, ускоряющие реакцию. Этапы пиролиза:

• конденсация;
• полимеризация;
• ароматизация;
• алкилирование.

Отдельно выделяют:

1. Низкотемпературный пиролиз, протекающий при 500–600 °С. Это полукоксование.
2. Высокотемпературный процесс, или коксование. Идет при 900–1100 °С.

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

1. Твердые – кокс. Используется в черной и цветной металлургии.
2. Жидкие – каменноугольная смола. Из нее получают более 250 химических соединений. Основные – технические масла, синтетическое топливо, нафталин, бензол, аммиак. Из толуола делают красители, тротил и сахарин.
3. Газообразные – пиролизный газ. Альтернативный источник энергии и тепла.

При переработке ископаемого можно получить следующие продукты, используемые в промышленности:

• ванадий, серу, цинк, свинец;
• ксилол и бензол – используются в лакокрасочной промышленности;
• твердое топливо, идущее на обогрев домов и обеспечивающее работу предприятий;
• жидкое топливо – получается при сжижении твердого;
• светильный газ, применяемый для освещения;
• золу – применяется в строительстве.

Ископаемое относится к 4-му классу опасности, как легковоспламеняющееся вещество, способное к нагреву.

Для личного использования ископаемые применяют с целью получения тепла. Там, где мало древесины или сложно заготовить дрова, можно топить баню углем. Во многих домах до сих пор стоят печи. Помещения, отапливаемые с помощью каменного угля, хорошо прогреваются и приемлемы даже для суровых зим.

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому. Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь. Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

В качестве удобрения золу каменного угля не применяют – в ней мало питательных веществ, могут быть примеси тяжелых металлов. Единственное приемлемое решение – использование на высоко щелочных почвах для нормализации кислотности – зола закисляет грунт.

Некоторые люди предлагают жарить шашлык на нем, но делать этого не стоит.

Предлагаем посмотреть зарубежную передачу о том, какая ситуация сложилась с полезным ископаемым в Европе:

Итоги

Отопление дома углем – это хорошее решение, в совокупности с которым можно применять еще и угловые радиаторы отопления. За теплопотери при такой системе опасаться не нужно, такие устройства ставятся в углы, даже за котлом.

Уже не одно десятилетие котлы на угле показывают, что они достойны и состоятельны как отопительная система.

К тем неоспоримым достоинствам, которые обусловливают популярность котлов на угле, относится, несомненно, то, что здесь можно использовать не только уголь, но и другие виды топлива – древесину твердых пород, брикеты, торф, опилки и др. Котлы на угле – экономичны и имеют высокую теплоотдачу, горение – длительное, а сам котел можно использовать весь сезон отопления без затухания.

Среди недостатков отопления на угле – необходимость постоянно закладывать топливо и утилизировать отходы. Также везде будет угольная пыль, даже если работать аккуратно. Уголь приходится заготавливать.

Что такое древесный уголь

Уголь древесный является микропористым углеродистым продуктом. Химический состав материала представлен следующими элементами:

• углерод: от 80 до 90%;
• кислород: от 5 до 15%;
• фосфор: от 0,01 до 0,03%;
• водород: от 4 до 5%;
• зола: от 1 до 3%;
• летучие вещества (азот, сера): от 7 до 20%.

Химическая формула показывает, что этот материал имеет схожую с каменным углем структуру. Но в нем присутствует небольшое число элементов, не участвующих в реакциях горения. Процентное содержание различных веществ может изменяться при наличии влаги.

Получение древесного угля осуществляется посредством термообработки древесины. В химии этот процесс называется пиролизом. В процессе повышения температуры древесины большая часть влаги испаряется. При горении уменьшается процентное содержание фосфора, углерода и кислорода. В промышленных условиях данный продукт получают при помощи специального технического оборудования, что позволяет сохранять химический состав вещества.

Виды и сорта древесного угля

Выделяют 3 основные разновидности древесного угля:

1. Черный: в нем присутствует повышенное количество нелетучего углерода, воды и золы. Он отличается высокой плотностью и прочностью.Этот вид угля подразделяется на 2 сорта: первый и высший. Они различаются по физическим свойствам. Материал создается при термообработке древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза.
2. Красный: отличается высоким процентным содержанием золы. Производится из хвойных деревьев: сосна, ель, кедр, лиственница или пихта. Он имеет 2 сорта: первый и второй.
3. Белый: создается из твердой древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза. Он не подразделяется на дополнительные сорта, но обладает предельными параметрами качества, указанными в ГОСТ 7657-84.

Эта классификация активно применяется российскими производителями. Она определяет нюансы изготовления материала в соответствии с его физическими или химическими свойствами. Иностранные производители редко используют данные стандарты производства. Мировые лидеры по поставкам этого материала, располагающиеся на территории Латинской Америки в производстве применяют только эвкалипт, не указанный в мировых или государственных стандартах.

Свойства древесного угля

Химический состав древесного угля определяется температурой пиролиза. От этого процесса зависит массовая доля кислорода, водорода и летучих веществ. Во время термической обработки вещества происходит уплотнение его структуры. Снижается доля O2 и H2, что приводит к уменьшению электрического сопротивления и повышению плотности вещества.

Наличие макрорадикалов (парамагнитных центров) в составе угля обуславливает его высокие реакционные способности при взаимодействии с кислородом. Во время этого процесса происходит реакция горения. В результате выделяются низкомолекулярные продукты, включая H2O. Особенности протекания реакции влияют на удельный вес образованного древесного угля. Его среднее значение составляет 210 г – 1 л.

Данное полезное ископаемое обладает следующими физическими характеристиками:

• плотность вещества: до 380 кг/м2;
• удельная теплоемкость: до 1,21 кДж/(кг×К);
• электрическое сопротивление: до 0,5×109 Ом×см;
• теплопроводность: 0,058 Вт/(м×К);
• удельная теплота сгорания: 3,4×107 Дж/кг.

Древесный уголь представляет собой пористый материал с высоким содержанием углерода. Благодаря наличию пор он обладает сорбционными свойствами. Материал может поглощать ядовитые газы, воду и водяные пары. Благодаря наличию сорбционных свойств, вещество способно фильтровать спирты, аминокислоты и иные жидкие элементы.

Благодаря низкой зольности (до 3%), при горении данного вещества практически не образуются продукты сгорания, содержащие в себе различные химические элементы. По этой причине этот материал является одним из самых экологически чистых видов топлива и активно используется для приготовления пищевых продуктов в мангале, печи и ретортах.

Температура горения древесного угля равняется 1200—1300 °С, что позволяет применять это сырье при ковке металла в кузницах. Он располагает высокой теплопроводностью, что обеспечено низкой влажностью вещества. На этот показатель влияет температура горения древесного угля. Во время производства древесного угля своими руками или на промышленном оборудовании материал обугливается при нагревании до температуры горения. После окончания производственных циклов он приобретает блеск и синий оттенок.

Согласно ГОСТ 7657-84, это полезное ископаемое относится к малоопасным веществам (класс опасности: 4). Пыль, образующаяся во время горения материала, может оказать раздражающее воздействие на организм и вызвать заболевания органов дыхания. При неправильных условиях хранения и эксплуатации может загрязнять окружающую среду. Вещество обладает способностью к самовозгоранию.

Применение

Чаще всего древесный уголь используется в качестве органического топлива. При сгорании он выделяет большое количество теплоты, требуемой для приготовления мясных изделий в мангале для барбекю. Топливо для мангала образует стабильное пламя и не выделяет вредные газы в атмосферу во время горения. Также это полезное ископаемое применяется в быту для розжига домашних каминов. Этот материал не выделяет запахов и не загрязняет помещение.

Некоторые жители городов не знают, зачем нужен древесный уголь, если присутствуют альтернативные источники тепла. Преимуществом данного материала является его экологичность. Он не оказывает негативное воздействие на экологию или организм человека.

Существуют следующие сферы применения древесного угля в промышленных масштабах:

1. Черная и цветная металлургия: уголь используется в качестве восстановителя что обусловлено большим содержанием углерода. Этот материал является одним из самых главных компонентов шихты, использующихся при выплавке чугуна и иных сплавов железа.
2. Производство алюминия, чистого кремния для полупроводниковых устройств, стекол, хрустальных изделий, красок, пластмассовых полимеров и электродов.
3. Сельское хозяйство: производство натуральных удобрений для культурных растений и кормовых смесей для рогатого скота и птиц.
4. Приборостроение и полиграфическое производство: изготовление антикоррозийных порошков и смазок. В этих сферах применяется сырье из мягкой древесины. Смазочные материалы из этого вещества изготавливается при помощи смешивания угля с остаточной золой. Полученная смесь обрабатывается раствором из марганцевого калия и серной кислотой.
5. Производство дымного пороха: используется продукт из древесины ольхи. Он легко воспламеняется, благодаря высокому содержанию углерода. Процентное содержание угля в дымном порохе составляет от 12% до 20%.
6. Изготовление электроугольных изделий: во время технологического процесса полезное ископаемое смешивается с каменноугольной смолой. Данные детали применяются в двигателях, электрокарах и электровакуумном оборудовании.
7. Фармацевтика и пищевая промышленность: производство активированного угля, предназначенного для удаления растворенных органических веществ. Он используется в качестве адсорбента на очистных станциях для фильтрации природных вод.

Применение древесного угля ограничено сроком годности материала. Он может храниться в течение 5 – 12 лет. Срок годности продукта зависит от условий хранения. Рекомендуется содержать материал в закрытых емкостях, под навесом. Хранить продукт необходимо при температуре 200 °С.

Технология процесса производства

В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.

В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:

• сушка;
• пиролиз;
• прокалка.

Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.

Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.

Природные ископаемые

Самая молодая разновидностей ископаемых — бурый уголь. Этот вид топлива состоит из большого количества примесей и отличается высоким уровнем влаги (до 40%). При этом содержание углерода может доходить до 70%.

Из-за высокой влажности этот уголь имеет невысокую температуру горения и низкую отдачу тепла. Температура горения составляет 1900 градусов, а возгорание происходит при 250 градусах. Бурую разновидность редко используют для печей в частных домах, поскольку она сильно уступает дровам по качеству.

Однако высоким спросом пользуется бурый уголь в виде брикетов. Такой теплоноситель проходит специальную доработку. Его влажность понижается, а потому топливо становится более эффективным.

Каменные ископаемые старше бурых. В природе они содержатся очень глубоко под землей. Этот теплоноситель может содержать до 95% углерода и до 30% летучих примесей. При этом ископаемое имеет невысокое содержание влаги — максимум 12%.

Находясь в печи, температура горения угля составляет 1000 градусов, а в идеальных условиях может достигать отметки в 2100 градусов. Его достаточно сложно разжечь, для этого нужно нагреть ископаемое до 400 градусов. Каменный теплоноситель — самая популярная разновидность топлива для обогрева зданий и частных домов.

Антрацит — древнейшее ископаемое, практически не содержащее примесей и влаги. Количество углерода в топливе более 95%. Температура сгорания составляет 2250 градусов при подходящих условиях. Для воспламенения необходимо создать температуру минимум 600 градусов. Необходимо применять дрова для того, чтобы создавать нужный нагрев.

Продукты производства

Древесный уголь не является природным ископаемым, поэтому его выделяют в отдельную категорию. Этот продукт получается в результате обработки древесины. Из нее удаляют лишнюю влагу и меняют структуру. При правильном хранении влажность в древесном топливе равна 15%.

Для того чтобы топливо воспламенилось, его необходимо нагреть до 200 градусов. Следует учитывать то, что температура горения древесного угля может отличаться в зависимости от условий и вида древесины, например:

• для ковки металла подойдут березовые угли — при качественной подаче воздуха, они будут гореть при 1200-1300 градусах;
• в отопительной котле или в печи температура древесного угля при горении составит 800-900 градусов;
• в мангале на природе показатель будет равен 700 градусов.

Топливо, полученное из древесины, очень экономично. Его требуется гораздо меньше, чем дров. Этот производственный продукт идеально подойдет для приготовления мяса в мангале.

В этом видео вы узнаете, чем отличается каменный уголь от древесного:

Особенности горения

Теплоносители отличаются по типу пламени. Для бурого и каменного ископаемого характерны длинные языки пламени, а антрацит и древесное топливо являются энергоносителями с коротким пламенем. Последние выделяют много тепловой энергии и сгорают почти без остатка.

Длиннопламенное топливо горит в два этапа. Сначала происходит испарение летучих фракций, горючий газ сгорает и перемещается в верхнюю область топочной камеры. Во время выделения газа уголь коксуется, после полного выгорания примесей начинается горение кокса. Появляется короткое пламя. В заключение углерод сгорает, а зола и шлаки остаются.

Температура в мангале

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 [600-650°C], как раз, когда угли «седеют».

Температура в мангале

Идеальная температура топлива для жарки мяса — 600-700 градусов. В таком случае шашлык получится максимально сочным и прожаренным.

Профессионалы советуют определять температуру по виду теплоносителя. Оптимально, когда угольки начинают «седеть», то есть на них образуется белый пепел.

Важно не путать температуру горения угля и дров. Если в мангал поместить березовую древесину и зажечь ее, температура дойдет до отметки 1070-1570 градусов. Такой показатель не подойдет для жарки шашлыка. Мясо попросту сгорит.

Таблица температуры горения древесины

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.

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:

1. Насыщенному антрацитовому цвету.
2. Искрящейся поверхности.
3. 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.

Измерение показателей

Для того чтобы определить температуру в мангале, начинающие могут воспользоваться пирометром. Этот прибор стоит недорого и облегчит жизнь любителям дачного отдыха. Однако можно измерить показатель и без использования специальных средств. Для этого потребуется только рука. Ее необходимо поднять над мангалом на высоте 7-8 см от топлива.

В процессе необходимо подсчитать, через какое время станет максимально горячо:

• через 1 секунду — уровень температуры от 350 градусов и больше;
• 2 секунды — около 280 градусов;
• 3 секунды — 250 градусов;
• 4 секунды — отметка в 200 градусов;
• 5 секунд или больше — меньше 150 градусов.

Измерение градусов таким способом очень условно и не слишком подходит для новичков. Только опытный шашлычник с помощью руки сможет безошибочно определить, какая температура в мангале.

Использование разнообразных видов топлива очень популярно. Уголь, торф и древесину применяют не только в быту, но и в промышленных целях. На современном рынке каждый найдет подходящий теплоноситель исходя из назначения и желаемых требований.

Уголь является отличным твердым топливом, которое хорошо подходит для отопления домов 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.

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

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:

На угле могут работать печки и различные котлы

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.

Читайте также:  Электростанции использующие альтернативные источники энергии

Короткопламенное топливо:

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.

Пиролизная печь, работающая на древесном угле, способна отопить как маленькие, так и большие дома

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.

Максимальная температура горения угля (видео)

На сегодняшний день, такое применение разнообразного твердого топлива, в виде древесины, угля или торфа, является популярным. Его используют не только в быту для обогрева или приготовления пищи, но во многих отраслях промышленности.

Для домовладельцев, пользующихся для обогрева жилища различными видами твердого топлива, немалый интерес представляет такой параметр, как температура горения угля. Логически рассуждая, чем выше эта температура, тем больше тепла можно получить при сжигании топлива. Но это теория, а на практике все происходит несколько иначе. О реальном сжигании этого ценного ископаемого и пойдет речь в данном материале.

Виды углей и их свойства

Все угли, добываемые из наших недр и пригодные к сжиганию в топках котлов и печей, делятся на 3 группы:

Читайте также:  Стеллаж из ящиков для фруктов

Из всех перечисленных бурые угли считаются наиболее молодыми, включают в себя множество летучих примесей и отличаются бурым цветом, отсюда и возникло их название. Данное топливо содержит до 70% чистого углерода и до 40% влаги. По этой причине теплоотдача и температура горения бурого угля самые низкие среди прочих. Он легко загорается, поскольку низшая температура воспламенения составляет всего 250 ºС, но и теплота сгорания невысока – около 3600 ккал/кг, а температура сжигания – около 1900 ºС.

Из-за своих низких показателей теплотворной способности ископаемое в естественном виде очень редко используется в качестве энергоносителя для обогрева частных домов. Другое дело – брикетированный уголь, его теплоотдача составляет 5000 ккал/кг.

Следующими по возрасту идут каменные угли, они действительно старше и залегают еще глубже в недрах, чем бурые (до 3 км). Чистого углерода в них – до 95%, воды – 12%, а летучих примесей – до 30%. Благодаря этому теплоотдача каменного горючего составляет 7000 ккал/кг, хотя для его розжига потребуется температура 400 ºС. Данное топливо теоретически сгорает при 2100 ºС, хотя температура горения каменного угля в печи никогда не достигает таких значений. Максимум, что может быть – это 1000 ºС. На практике это самый распространенный вид топлива, применяющийся в качестве энергоносителя для обогрева зданий.

Самый древний и глубокозалегающий вид – это антрацит, на 95% и более состоящий из углерода. Примесей и влаги практически не имеет, отличается наивысшей удельной теплоотдачей (порядка 8500 ккал/кг). А вот разжечь такое топливо непросто: самый низкокалорийный сорт антрацита возгорается при температуре 600 ºС. Теоретическая температура горения – 2250 ºС. Антрацит – отличное во всех отношениях топливо с низкой зольностью и малодымное, но цена его высока.

Для справки. Каменный уголь определенного типа используется для переработки в кокс, применяемый в металлургии. И, хотя температура горения коксового угля не выше, чем у каменного, после обогащения и термической обработки при Т = 1000 ºС он превращается в кокс с наивысшей теплотой сгорания и температурой.

О сжигании угля в печах

Приведенные выше значения температур в градусах для каждого вида топлива являются теоретическими. То есть, они достижимы при идеальных условиях сгорания энергоносителя, чего в реальной жизни, да еще и в домашних условиях, не бывает. Более того, сильно перегревать кирпичную печку или металлический котел нет смысла. Они не рассчитаны на подобные режимы.

По большому счету, интенсивность горения угля в печке зависит от количества подаваемого воздуха. Угли лучше всего отдают тепло при стопроцентной подаче воздуха, но на практике этого не происходит, поскольку мы ограничиваем его количество заслонкой или задвижкой. Иначе температура в камере сжигания слишком возрастет, а так она находится в пределах 800—900 ºС.

Что касается твердотопливного котла, то чересчур интенсивный режим горения может вызвать быстрое вскипание теплоносителя и последующий взрыв. Поэтому данный вид твердого топлива сжигают в котлах двумя способами:

• традиционный, с загрузкой в топку и ограничением количества воздуха.
• с помощью дозированной подачи, реализованной в автоматических котлах.

Температура горения древесного угля

Обычный древесный уголь, получаемый выжиганием сухих дров, обладает на удивление высокими показателями. Его удельная теплотворная способность достигает 7400 ккал/кг, влажность – максимум 15% (зависит от условий хранения) а зольность настолько низка, что после сжигания почти ничего не остается. Что касается температуры горения березовых углей, то на практике ее достаточно, чтобы размягчать и ковать металл в кузнице. Это примерно 1200—1300 ºС.

Этот нехитрый вид горючего используется также для приготовления пищи на различных уличных печах. И, хотя условия горения древесного угля в мангале далеко не идеальны, его расход выходит гораздо меньше, чем обычных дров. Это обусловлено приличным выделением тепла и отсутствием зольных включений.

Выбор сырья

Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.

Заключение

Ископаемые угли – это особый вид твердого топлива, отличающийся повышенной температурой сжигания. Если планируется его постоянное применение, то оборудование должно быть адаптировано с учетом этой особенности. Топливник печи надо выкладывать из шамотного кирпича, а котел лучше приобретать с автоматической подачей.

Типы топлива для котла

В твердотопливных котлах могут использоваться: древесина, уголь различных марок, брикеты и другое твердое топливо. Отапливать дом дровами, бурым углем и брикетами очень сложно. Дело в том, что эти виды топлива содержат в себе очень много воды. Вследствие этого для поддержания горения необходимо постоянное выделение тепла. Иначе испаряющаяся вода быстро охлаждает горючее, и огонь погасает. Таким образом, эти виды топлива могут быстро сгореть, выделив некоторое количество тепла, но для поддержания медленного длительного горения совершенно не подходят, в то время как каменный уголь может медленно гореть длительное время. Это связано с тем, что углерод не летучий. Когда подача первичного воздуха ограничена, он может находиться в котле в разогретом состоянии, не остывать. Когда же первичный воздух вновь начинает поступать (теплоноситель остыл, открылась заслонка первичного воздуха), то углерод начинает окисляться, выделяя тепло.

В отоплении обычно используются длиннопламенные угли, кокс, антрацит, бурые угли. Большинство котлов оптимально функционируют на длиннопламенных углях. Кокс и антрацит горят далеко не во всяких котлах и могут использоваться в качестве добавок, но не как основное топливо. Бурые угли вообще плохо подходят для отопления, так как плохо горят, дают мало тепла и много золы. Я отапливаюсь длиннопламенным углем (ДПК – длиннопламенный каменный).

Процесс горения каменного угля

Горение ДПК угля происходит по следующей схеме. Сначала уголь нагревается. При этом из него испаряется влага, которая в виде пара выходит в дымоход. По мере роста температуры уголь начинает коксоваться. Выделяется коксовый газ. Этот газ смешивается с вторичным воздухом, сгорает в нем и дает основное тепло. Важно, чтобы этот газ горел в области дожигания котла, а не в топочной камере, где находится уголь. Если коксовый газ начинает гореть вместе с углем, то уголь нагревается слишком сильно и выделяет все больше коксового газа, процесс горения становится неуправляемым. При правильном горении отдельно идет коксование и отдельно сгорание коксового газа. Прогревшись и выделив коксовый газ, ДПК уголь превращается в кокс, который опускается на дно топочной камеры. Этот кокс попадает в поток первичного воздуха, где догорает, выделяя тепло, необходимое для коксования следующей порции ДПК угля. Регулируя подачу первичного воздуха, мы регулируем интенсивность горения образовавшегося кокса, тепло, выделяемое им, и, соответственно, интенсивность выделения коксового газа из верхних слоев угля. А именно объем сгорающего коксового газа и определяет выработку тепла котлом. Объем вторичного воздуха должен быть достаточен для сгорания коксового газа. Допустим некоторый избыток воздуха.

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

• кругляка деревьев любых пород;
• соломы;
• торфа;
• подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

• экологичность;
• неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
• удобство хранения даже под открытым небом;
• равномерность и длительность горения;
• относительно невысокая стоимость;
• возможность использования для различных отопительных устройств;
• подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.

Вид топлива	Тепловая способность, ккал/кг
Пеллеты	4500
Дрова	2500
Уголь древесный	7500
Каменный уголь	7400
Мазут	9800
ДТ	10200
Природный газ	8300

Брикеты

Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются хорошей альтернативой получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий.

В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

Жидкое и газообразное топливо

Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая:

Топливо	q
	МДж/кг	ккал/кг
Жидкое
Бензин	44-47	10500-11200
Дизельное автотракторное	42,7	10 200
Керосин	44-46	10 500-11 000
Нефть	43,5-46	10 400-11000
Спирт	27,0	6450
Топливо для РЖД (керосин+жидкий кислород)	9,2	2200
Топливо для реактивных двигателей самолетов (ТС-1)	42,9	10 250
Газообразное
Ацетилен	48,1	11 500
Водород	120	28 600
Газ природный	41-49	9800-11700
Метан	50,0	11950
Окись углерода (II)	10,1	2420

Производство коксового газа

Коксовый газ – продукт термического разложения молекул угля, получают его одновременно с коксом при перегонке угля в камерных печах. Данный процесс осуществляется при температуре 900-1200 С. При этом количество произведенного газа напрямую зависит от установленной температуры и продолжительности цикла. При высокотемпературной переработке, продолжительностью 13-14 часов, в зависимости от исходных особенностей угля, производится примерно 74-78 % твердого кокса, 15-18 % газа.

Получение и применение коксового газа

Основным потребителем коксового газа является металлургия, преимущественное большинство коксохимических заводов расположено на металлургических предприятиях или вблизи них. В данной отрасли 50-60% от всего поставляемого объема задействовано в мартеновских цехах.

Применяется данное топливо также в керамической и стекольной отрасли. Используется в виде топлива для паровых котлов и на предприятиях нарезки металла. Во многих городах России коксовый газ используется в городском газоснабжении.

Широкое распространение коксовый газ получил в виде транспортного топлива для автомобилей и железнодорожного транспорта.

Состав и свойства коксового газа

Состав и свойства коксового газа могут незначительно отличаться в зависимости от условий коксования и качества исходного материала.

Примерный состав:

• водород Н2 – 50-60%;
• метан СН4  – 20-30%;
• оксид углерода СО – 5-7 %;
• диоксид углерода СО2 – 2-3 %;
• азот N2  – 2 – 3,5 %.

Свойства:

• плотность при температуре 0 °C и атмосферном давлении 760 мм.рт ст.: 0,45 – 0,50 кг/м3;
• теплоемкость: 1,35 кДж;
• теплота сгорания: 17,5 мДж/м3;
• температура воспламенения: 600 – 650 °C.

Коксовый газ токсичное и взрывоопасное вещество. Концентрация взрывоопасных веществ от 6 до 30 %.

Формула вещества

Как выяснилось выше, в состав коксового газа входят такие вещества, как водород (Н2), метан (CH4), аммиак (NH3) и этилен (C2H4). В качестве примера целесообразным будет привести следующий состав очищенного коксового газа:

Компонент	Н2	СН4	СО	N2	СН	О2
Содержание, %	55,5	27,6	8,2	6,0	2,0	0,7

Важно отметить, что состав рассматриваемого газа строго входит в зависимость от температурного режима процесса коксования и его продолжительности. Также огромную роль играет качество угля, подвергаемого переработке. Таким образом, чем выше температурный режим процесса коксования, тем больше уровень разложения углеводородов, а значит, и выше содержание в газе водорода и окиси углерода. Соответственно, содержание двуокиси углерода, наоборот, будет ниже.

Необходимость очистки коксового газа

На сегодняшний день достаточно остро стоит проблема необходимости очистки коксового газа, ведь данный состав неблагоприятно влияет на экологический аспект жизнедеятельности. Таким образом, современное общество стремится к усовершенствованию соответствующих технологий. Очистка коксовых газов необходима для эффективности деятельности заводских механизмов, потому что цианид водорода, содержание которого в коксовом газе достаточно велико, служит основной причиной коррозии профессионального оборудования. Кроме того, при образовании коксового газа в обязательном порядке выделяется аммиак. Данное вещество предельно пагубно воздействует не только на трубопроводы, но и на окружающую среду, ибо в конечном итоге попадает именно туда. Результатом рассмотренных операций является высокий уровень потери продуктов химического происхождения для того или иного завода, а также значительная степень выброса газов и отходов жидкого происхождения в атмосферу.

Очистка от коксового газа

Коксовальный газ, выводимый из печей (прямой газ), непригоден к использованию. После производства, газ поставляется на химический завод, где подлежит очистке  и улавливанию продуктов сухой перегонки угля и влаги.

Прямой коксовый газ до улавливания содержит примерно 300-500г/нм3 водяных паров, 100-125г/нм3 смолы, 30-40г/нм3 бензольных углеводородов, 7-1 г/нм3 аммиака, 5-20г/нм3 сероводорода и частичные вкрапления сероуглерода, окислы азота, циана.

От излишней влаги и некоторой доли смолы коксовый газ очищается путем конденсации или вымораживания. Остатки смолы осаживаются на электрофильтрах.

Бензол поглощается каменноугольным или соляровым маслом. Аммиак и сера улавливаются из газа для дальнейшей переработки в лекарственные препараты.

Улавливание остальных примесей в первую очередь обусловлено сохранением оборудования и газопроводов, так как излишнее содержание данных веществ может стать причиной выхода оборудования из строя, забивания труб и гидравлических ударов.

Горение и сжигание коксового газа

Коксовый газ обладает высокой теплотворной способностью, характеризующейся в 14-18 МДж/м3, что делает его наиболее эффективным газообразным топливом.

Объемная доля горючих компонентов в составе газа составляет 93%, что обусловливает высокие показатели КПД.

Преимущества использование коксового газа в виде топлива:

• сгорание топлива без остатков;
• не требует  использования тяговых устройств;
• простой контроль и регулировка процессов;
• легкий запуск и остановка процессов.

Нагнетатели коксового газа

Нагнетатели коксового газа используются для преодоления сопротивления аппаратуры при подаче газа от коксовых печей для его дальнейшей обработки и транспортировки.

Бывает два вида нагнетателей:

• с электроприводами;
• с паровым турбопроводом.

Чаще всего коксохимические предприятия оснащены нагнетателями с электроприводами в целях экономии ресурсов, однако, паровые нагнетатели имеют более совершенную систему отсасывания.

Газопровод коксового газа

Использование газа в различных отраслях требует его бесперебойной поставки, поэтому система газопровода полностью автоматизирована и оснащена газгольдерами, которые поддерживают необходимое давление и распределяют газ по сети с учетом потребности.

Газгольдеры делятся на два вида: низкого давления (используются для подачи переменного объема) и высокого давления (обеспечивают постоянный объем подаваемого газа).

[spoiler title=”Источники”]

• http://PechnoeDelo.com/toplivo/teplotvornaya-sposobnost-topliva.html
• https://FB.ru/article/436019/gorenie-drevesinyi-svoystva-drevesinyi-produktyi-goreniya-drevesinyi
• https://zakamnem.ru/vidy/kamennyj-ugol
• https://1Ku.ru/obrazovanie/26420-iz-chego-sostoit-ugol-kakova-ximicheskaya-formula-uglya/
• https://otoplenie-doma.org/ugol-dlya-otopleniya.html
• http://teplodom1.ru/otoplraznoe/1426-gorenie-uglja-kak-im-topit-dlitelnoe-szhiganie.html
• https://lesoteka.com/izdeliya/drevesnyj-ugol
• https://TrubyMaster.ru/temperatura-gorenija-kamennogo-uglja-v-pechi/
• https://villadacha.ru/barbecue/temperatura-v-mangale.html
• https://hw4.ru/heating-water-solid-fuel-heater-fuel-types
• https://www.chemistry-expo.ru/ru/ui/17109/
• https://FB.ru/article/288305/koksovyiy-gaz-sostav-primenenie-proizvodstvo

[/spoiler]