Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Содержание

Сравнительный анализ топлива используемого для частного дома

Чтобы узнать, чем дешевле отопить дом, нужно сравнить все доступный виды топлива.

Отопление обычными дровами

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Простой легкодоступный способ отопления. Особенно выгодно, если в доме осталась дровяная печь или плита (грубка). В этом случае нет необходимости устраивать дополнительную систему отопления, если, конечно, она справляется со своими функциями. В другом случае необходимо устанавливать твердотопливный котёл и выполнить разводку отопительных труб.

Если дом находится недалеко от леса или посадки, тогда есть смысл использовать именно этот способ отопления.

Плюсы и минусы твердотопливных котлов

  1. Безопасность в эксплуатации при условии соблюдения техники безопасности.
  2. Универсальность. Способность использовать разные виды топлива.
  3. Способность переоборудования котла для разных условий работы.
  4. Кроме отопления помещения, они могут выполнять функцию нагрева воды.
  5. Простота в эксплуатации.
  1. Большая масса, а в некоторых случаях и большой объём котла.
  2. Периодически нужно чистить котёл, а это грязная и пыльная работа.
  3. Необходимо следить за наличием топлива и добавлять его.

Основным параметром является КПД (коэффициент полезного действия), который составляет в твердотопливных котлах – 75%.

Кроме таких котлов, существуют современные твердотопливные печи или камины, которые не требуют разводки системы труб, но и объём обогрева является ограниченным.

Дрова — это самый легкодоступный и дешёвый вид топлива, однако, если большой процент населения перейдёт на отопление дровами, то их стоимость резко вырастет.

Дерево отличается между собой характеристиками пород и это влияет на качество его как топлива.

  • Хвойные породы (ель, сосна, кедр, туя). Такие дрова характеризуются высоким содержанием смол, что обеспечивает длительный период сгорания с большим выделением тепла. Но при этом сгорание дров сопровождается обильным выделением дыма.
  • Мягкие породы (ива, тополь, осина, липа) быстро сгорают, выделяют мало тепла и не образуют жара, малоэффективны для отопления.
  • Твёрдые породы (дуб, бук, граб, вяз, акация, береза) наиболее эффективны. Они долго горят, выделяют большое количество тепла и образуют долго тлеющий жар. Такие породы обеспечат стабильно высокую температуру на длительный период времени.

Плюсы и минусы дров, как топлива

  1. Доступность.
  2. Не высокая цена.
  3. Создают комфортный микроклимат в помещении.
  4. Независимость от магистральных коммуникаций.
  1. Требуется дополнительное место для складирования.
  2. Необходимость регулярно добавлять дрова.
  3. Необходимость периодически чистить печь или котёл.
  4. Требуется установка трубы для отвода дыма.
  5. Большие затраты труда (дрова нужно наколоть и сложить).

Отопление евродровами

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Евродрова представляют собой брикеты или пеллеты, изготовленные из прессованной сухой древесины разных пород. Опилки, стружка и прочие древесные отходы прессуются в удобную форму. При изготовлении такого вида топлива не используются клеящие смолы и, за счёт этого, не образуется копоть.

  • При сгорании выделяется большое количество тепла, больше, чем при использовании твёрдых пород древесины соответствующей массы.
  • Продолжительное время горения.
  • Малое содержание влаги.
  • Удобно разжигать в печи.
  • Уровень выделения углекислого газа ниже, чем в обычных дровах.
  • После сгорания остаётся небольшое количество отходов.

К недостаткам можно отнести:

  • Необходимость дополнительного места для складирования.
  • Возможно, понадобится небольшое переоборудование котла.

Качество брикетов зависит от следующих факторов:

  1. Плотность прессовки.
  2. Отсутствие в составе посторонних примесей.
  3. Соблюдение технологии производства.
  4. Степень качества производственного оборудования.

Основным преимуществом такого топлива является сохранение окружающей среды, в частности, лесов. В любой сфере, где для производства используется древесина, остаётся много отходов, которые можно использовать для отопления дома.

Отопление углём

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Уголь широко применяется, особенно в местностях, где отсутствует газопровод. Для отопления частного дома используют каменный и бурый уголь. Каменный уголь разделяется на газовый, длиннопламенный и антрацит. При сгорании длиннопламенного угля и газового выделяется много дыма. Антрацит обладает низким уровнем влажности, что обеспечивает выделение высокой температуры при сгорании.

Для сжигания угля используются специальные котлы. Их особенностью является то, что кроме угля можно использовать и другие виды твёрдого топлива.

Теплотворность твердых материалов

К этой категории относится древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикетное и пылевидное топливо. Основная составная часть твердого топлива — углерод.

Особенности разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при условии соблюдения двух условий — сухости древесины и медленном процессе горения.

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности
Куски дерева распиливают или рубят на отрезки длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружались в топку

Идеальными для дровяного печного отопления считаются дубовые, березовые, ясеневые бруски. Хорошими показателями характеризуется боярышник, лещина. А вот у хвойных пород теплотворность низкая, но высокая скорость горения.

Как горят разные породы:

  1. Бук, березу, ясень, лещину сложно растопить, но они способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
  2. Ольха с осиной не образуют сажи и «умеют» удалять ее из дымохода.
  3. Береза требует достаточного количества воздуха в топке, иначе будет дымить и оседать смолой на стенках трубы.
  4. Сосна содержит больше смолы, чем ель, поэтому искрит и горит жарче.
  5. Груша и яблоня легче других раскалывается и отлично горит.
  6. Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
  7. Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
  8. Липа с тополем быстро прогорают.

Рекомендуем: Как делается отделка и облицовка камина мрамором?

Показатели ТСТ разных пород сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м3 природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь является природным материалом растительного происхождения. Добывается он из осадочных пород. В этом топливе содержится углерод и другие химические элементы.

Кроме типа на теплоту сгорания угля оказывает влияние и возраст материала. Бурый относится к молодой категории, за ним следует каменный, а самым старшим считается антрацит.

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности
По возрасту горючего определяется и влажность: чем моложе уголь, тем больше в нем содержание влаги. Которая также влияет на свойства этого типа топлива

Процесс горения угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, колосники котла при этом покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы — наличие серы в составе топлива. Этот элемент при соприкосновении с воздухом трансформируется в серную кислоту.

Производителям удается максимально снизить содержание серы в угле. В результате ТСТ отличается даже в пределах одного вида. Влияет на показатели и география добычи. Как твердое топливо может использоваться не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.

Наибольшая топливная способность наблюдается у коксующегося угля. Хорошими характеристиками обладает и каменный, древесный, бурый уголь, антрацит.

Характеристики пеллет и брикетов

Это твердое топливо изготавливается промышленным способом из различного древесного и растительного мусора.

Измельченная стружка, кора, картон, солома пересушивается и с помощью специального оборудования превращается в гранулы. Чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, в нее добавляют полимер — лигнин.

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности
Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияют высокий спрос и особенности процесса изготовления. Использоваться этот материал может только в предназначенных для такого вида топлива котлах

Брикеты отличаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба типа горючего делятся на виды по сырью: из кругляка, торфа, подсолнечника, соломы.

У пеллет и брикетов есть существенные преимущества перед прочими разновидностями топлива:

  • полная экологичность;
  • возможность хранения практически в любых условиях;
  • устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
  • равномерное и длительное горение;
  • оптимальный размер гранул для загрузки в отопительное устройство.

Экологичное топливо — хорошая альтернатива традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и неблагоприятно действуют на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что стоит учитывать при организации места хранения.

При желании, можно наладить изготовление топливных брикетов собственноручно, подробнее – в этой статье.

Топливо и его горение

Основным источником энергии для металлургической промышленности является топливо.

Под топливом понимают вещество, горение которого сопровождается выделением значительного количества тепла и которое отвечает следующим требованиям:

  1. запасы должны быть достаточными для того, чтобы их было экономически выгодно добывать и попользовать;

  2. продукты сгорания должны легко удаляться из  зоны горения;

  3. продукты сгорания должны быть безвредны для окружающего мира и самих тепловых устройств;

  4. процесс горения должен быть легко управляем.

Этим требованиям отвечают органические соединения, содержащие углерод С и водород Н и их соединения.

Все виды топлива подразделяют на естественное и искусственное, каждое из которых в свою очередь подразделяются на твердое, жидкое, газообразное.

Химический состав топлива.

Топливо состоят из горючей массы и балласта. К горючим компонентам относятся С, Н, S (сера органическая и колчеданная). В состав топлива входят азот N (не горит, теплоноситель), кислород О (окисляет горючие компоненты).

Кроме этого в топливе всегда присутствуют вода и зола. Вода, содержащаяся в топливе, подразделяется на гигроскопическую, химически связанную и внешнюю, которая механически удерживается в топливе и теряется при сушке.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, состоящая из Al2O3, Fe2O3, Si2O3, CaO и др.

Элементарный анализ топлива.

Индекс

Состав

C

H

O

N

S

A

W

О

органическая масса

     

Г

горючая масса

   

С

сухая масса

 

Р

рабочая масса

Состав рабочего топлива:

СР + HР + OР + NР + SР + AР + WР = 100%

Пересчет состава топлива с любой массы на рабочее топливо выполняется по одному из следующих выражений:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Теплота сгорания топлива.

Количество выделившегося тепла при сжигании топлива связано с химическим составом топлива.

Количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива, называется теплотой сгорания топлива Q. Ее размерности: кДж/кг (ккал/кг), кДж/м3 (ккал/м3) или кДж/кмоль (ккал/кмоль).

В технике различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания топлива. Под низшей теплотой сгорания понимают то количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива до продуктов полного сжигания при условии, что вода, содержащаяся в продуктах сгорания, находится в виде пара, охлажденного до 20оС.

Теплота сгорания топлива определяется по следующим формулам:

для твердого и жидкого топлива:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

для газообразного:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности,

где CP, HP, CO, H2 и т.д. – составляющие топлив, %;

4, 187кДж = 1ккал.

Условное топливо.

Для удобства планирования, учета и сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, которое характеризуется низшей теплотой сгорания

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности.

Для перевода натурального топлива в условное находится эквивалент данного топлива:

для твердого и жидкого:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

для газообразного:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности.

Перерасчет расхода натурального топлива Вр на условное Ву осуществляется по формуле:

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Газообразное топливо.

Газообразное топливо по сравнению с твердым и жидким топливом обладает следующими преимуществами:

  1. возможностью лучшего смешения газа с воздухом и, следовательно, сжиганием с меньшим избытком воздуха;

  2. легкостью подогрева перед сжиганием;

  3. отсутствием золы;

  4. транспортабельностью и удобством учета расхода газа;

  5. простотой обслуживания горелочных устройств.

Недостатки: взрывоопасность, малая объемная масса (требуются большие емкости для хранения).

Природный газ – наиболее дешевое топливо. Его основным горючим компонентом является метан CH4 = 95%.

Искусственные газы:

  1. коксовый газ – продукт коксования углей;

горючие компоненты – Н2 = 46-60%; СН4 = 20-30%; Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворностиМДж/м3;

  1. доменный (колошниковый) газ получают в процессе доменной плавки, содержит около 30% СО; МДж/м3.

Жидкое топливо.

Естественное жидкое топливо – нефть. Как топливо ее используют редко.

Искусственное жидкое топливо – это продукты переработки нефти: бензин, лигроин, керосин, газойль и др. Остаток переработки – мазут. Мазут – топливо металлургической промышленности и энергетики. Перед сжиганием мазут нагревают до 70-80оС с целью понижения его вязкости. Состав мазута – это соединения углеродов. С = 85-88%; Н2 = 10%; Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворностиМДж/кг.

Твердое топливо.

Это каменный и бурый угли, антрацит, горючие сланцы, торф.

Основной метод переработки угля – коксование, заключающийся в сухой перегонке топлива путем нагрева угля без доступа воздуха при температурах 900-1100оС в коксовых печах. Получается спекшийся кокс, пористый, механически прочный, применяемый в металлургии, в основном для выплавки чугуна. Содержание С=75-85%; Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворностиМДж/кг.

Почему брикеты и пеллеты эффективнее дров?

Здесь все дело в плотности и влажности этих видов топлива. Плотность брикетов выше чем у дров за счет прессования под высоким давлением. Влажность меньше, так как мелкое сырье проще и легче просушить чем поленья. К примеру, это показатель у пини-кей составляет 4-6%, у дров естественной сушки 30-40%.

Также, некоторое сырье, как например лузга подсолнечника, увеличивает теплотворность евродров. Однако и зольность будет выше, а значить будут дополнительные расходы на чистку дымоходом.

Таблица теплоотдачи различного топлива

Вид топлива Тепловая способность, ккал/кг
Пелетты 4500
Брикеты 4900
Дрова 2500
Уголь древесный 7500
Торфяной брикет 3800
Каменный уголь 7400
Мазут 9800
Дизельное топливо 10200
Природный газ 8300

С точки зрения экологии

Как упоминалось выше, на дрова уходит очень много деревьев. Несмотря на то что их запасы значительные, сейчас прирост меньше скорости вырубки. Особенно это актуально для ценных и долго растущих пород: дуба, граба, ясеня.

Пеллеты и брикеты делаются из отходов, которые зачастую просто выбрасываются, сваливаются на перегнивание или сжигание. Это стружка, ветки, больные деревья и тд. Таким образом можно значительно оптимизировать вырубку деревьев у увеличить их восстановление. Многие компании даже платят за утилизацию своих отходов.

В некоторых странах выращивают особые быстрорастущие породы лозы, которые перерабатывают на цепу и прессуют в брикеты. Тем самым увеличивают свою энергонезависимость и минимизируют вред природе.

Состав и строение [ править | править код ]

Суббитуминозный (бурый) уголь является плотной, камнеподобной углистой массой от почти чёрного до светло-бурого цвета, всегда с бурой чертой. В нём нередко заметна растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный . Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари.

При обработке гидроксидом калия дает темно-бурую жидкость. При сухой перегонке образует аммиак, свободный или связанный с уксусной кислотой. Удельный вес 0,5—1,5. Средний химический состав, за вычетом золы и серы: 50—77 % (в среднем 63 %) углерода, 26—37 % (в среднем 32 %) кислорода, 3—5 % водорода и 0—2 % азота. Основные примеси в буром угле те же, что и в любом другом ископаемом угле.

Подавляющее большинство бурых углей по вещественному составу относятся к гумитам. Сапропелиты и переходные гумусово-сапропелевые разности имеют подчинённое значение и встречаются в виде прослоев в пластах, сложенных гумитами. Большинство бурых углей слагается микрокомпонентами витринита группы (80-98 %) и только в юрских бурых углях Средней Азии преобладают микрокомпоненты группы фюзинита (45-82 %); для нижнекарбоновых бурых уголь характерно высокое содержание лейптинита .

Бурые угли характеризуются повышенным содержанием фенольных, карбоксильных и гидроксильных групп, наличием свободных гуминовых кислот, содержание которых снижается с повышением степени метаморфизма от 64 до 2-3 % и смол от 25 до 5 %. На некоторых месторождениях мягкие бурые угли дают высокий выход бензольного экстракта (5-15 %), содержащего 50-75 % восков, и имеют повышенное содержание урана и германия.

Среднее содержание минерального остатка (золы) бурых углей составляет 20-45 % от массы сухого вещества. С повышением содержания золы теплотворная способность углей снижается, сложнее проектировать котельные установки тепловых электростанций и других устройств для сжигания углей. Основными компонентами золы углей являются диоксид кремния (около 30-60 %), оксид алюминия (порядка 10-20 %), а также, оксиды кальция (7-15 %) и железа (8-15 %). Присутствие в золе больших количеств оксидов щелочных металлов заметно снижает температуру плавления золы, что необходимо учитывать при проектировании топочных устройств. Элементный состав золы сильно зависит не только от доминирующих пород исходных растений, но и от условий формирования угольного пласта (глубина залегания, подземные водоемы, состав почвы на данной глубине и пр.). Для удобства проведения теплотехнических расчетов и проектирования устройств для сжигания углей существуют справочные таблицы с параметрами углей различных пород и их зольных остатков.

Теплообменники жидкотопливных котлов

Теплообменник — устройство, в котором происходит сгорание топлива и нагрев теплоносителя. В современных котлах он имеет развитое оребрение, позволяющее отбирать максимальное количество тепла в процессе горения. Появились и конденсационные ЖТКО с дополнительной секцией теплообменника, позволяющей утилизировать вторичное тепло отходящих газов. Циркуляция теплоносителя организована по принципу «водяной рубашки».

Теплообменники могут быть изготовлены из чугуна либо стали. Чугунные дороги, тяжелы, боятся термических и механических ударов, зато при аккуратном обращении очень долговечны, служат не менее полувека.

Даже стальные теплообменники жидкотопливных котлов весьма тяжелы, не говоря уж о чугунных, поэтому ЖТКО выпускаются только в напольном исполнении.

Существуют и комбинированные теплообменники из чугуна и стали

Цены на топливо

Благодаря сводкам сравнительного анализа определяют перспективу использования метана или солярки. Цена газа в централизованном газопроводе имеет склонность к повышению. Она может оказаться выше даже дизельного топлива. Именно поэтому стоимость сжиженного углеводородного газа почти не поменяется, а его использование останется единственным решением при установке независимой системы газификации.

Существует несколько видов наименования горюче-смазочных материалов (ГСМ): твёрдого, жидкого, газообразного и некоторых других легковоспламеняющихся материалов, в которых при тепловыделяющей реакции закисления ГСМ его химическая теплоэнергия переходит в температурное излучение.

§ 13. Жидкое и газообразное топливо

Жидкое топливо. К жидкому топливу, используемому для сжигания в печах и очагах, относятся сырая нефть и нефтяные остатки, которые получают на местах ее добычи, а также продукты переработки нефти, более легкие сорта нефтяного топлива (соляровое масло, керосин).

Плотность легких сортов нефтяного топлива около 0,8 г/см 3 ; тяжелых — 0,9 г/см 3 . Плотность мазута от 0,9 до 0,93 г/см 3 . Содержание серы в мазуте незначительно — от 0,5 до 0,8%. Теплотворная способность всех перечисленных видов жидкого топлива примерно одна и та же и равна 10000 ккал/кг.

Крупные котельные установки в большинстве случаев переведены на жидкое топливо. В домовых мелких очагах и бытовых печах сжигание мазута и других видов нефтяного топлива происходит до сих пор весьма примитивно и неудовлетворительно. Горение сопровождается обильным выделением черной копоти, которая проникает и распространяется по всему помещению, при этом она загрязняет воздух и комнатную обстановку. В последнее время начинают входить в употребление безнапорные горелки на жидком топливе.

Газообразное топливо. К газообразному топливу относится природный и искусственный газ.

Различают два способа получения природного газа: из газовых месторождений, содержащих газ без нефтяных добавок (Шебалинское, Ставропольское, Саратовское, Дашавское, Ухтинское месторождения); из месторождений жидких нефтяных источников в сопровождении горючего газа (Баку, Грозный, Майкоп, Ишимбаево и т. д.).

Природный газ, теплотворная способность которого высокая и равна 8500 ккал/м 3 , экономически целесообразно транспортировать на значительные расстояния.

В химический состав природных газов входят как горючие части — метан (СН 4), водород (Н 2) и окись углерода (СО) — так и негорючие, которые называются балластом — азот (N 2) и углекислота (СО 2). Один из наиболее часто встречающихся газов входящих в состав природных горючих газов, — метан (СН 4). Теплотворная способность метана 8500 ккал/м 3 .

Особенностью другого газа — бутана (С 4 Н 10), входящего также в состав горючих газов, является то, что он при нормальном атмосферном давлении и минусовой температуре (-10°С) переходит в жидкое состояние.

Природные газы ядовиты и не имеют запаха, поэтому для быстрого обнаружения их в воздухе к газам перед подачей их в городскую сеть подмешивают пары жидкостей, обладающих резким запахом.

Искусственный газ, реже применяемый в быту, получают из твердого топлива в специальных газогенераторных установках. Теплотворная способность искусственного газа значительно ниже теплотворной способности природного газа и равна примерно 1400 ккал/м 3 .

Виды топлива и теплотворная способность

Топливом называется вещество (или несколько веществ), которое в результате своего сгорания способно выделять тепловую энергию. Этот вид энергии чаще всего преобразовывается специальными тепловыми двигателями в кинетическую энергию. Кинетическая энергия, в свою очередь, заставляет транспортное средство двигаться.

Топливо может быть классифицировано в зависимости от его физического состояния. Оно может быть твёрдым, жидким или газообразным. К твёрдым видам топлива можно отнести древесину, торф и уголь. К жидким видам – керосин, бензин, нефть или мазут. Что касается газообразных топливных веществ, то таковыми являются разнообразные горючие газы.

Уделяя внимание составу разных видов топлива, нужно заметить, что твёрдые и жидкие виды состоят из горючей массы и негорючей массы. Горючая масса топлива сгорает в процессе его применения. К негорючей массе, которую часто ещё называют балластом, относится влага и зола

Также существует определение органической массы твёрдого топлива. В данную массу входят такие элементы, как углерод, водород, азот, кислород, а также органическая сера. Нужно отметить, что органическая масса определяет топливо без учёта балластовых примесей

К негорючей массе, которую часто ещё называют балластом, относится влага и зола. Также существует определение органической массы твёрдого топлива. В данную массу входят такие элементы, как углерод, водород, азот, кислород, а также органическая сера. Нужно отметить, что органическая масса определяет топливо без учёта балластовых примесей.

Также, для характеристики твёрдых видов топлива используются понятия сухой и рабочей топливной массы. Сухая масса получается в результате сушки топлива, то есть удаления влаги из его рабочей массы. Такая сушка проводится при температуре 103-105 градусов по Цельсию. Рабочая же масса топлива описывает состояние топлива перед его непосредственным сжиганием. Данная характеристика весьма важна при проведении разнообразных теплотехнических расчётов.

Состав газообразного топлива включает в себя смеси разнообразных негорючих и горючих газов. К горючим газам следует относить: водород, окись углерода, этилен, метан, сероводород и другие подобные газы. Негорючими же газами являются: азот и углекислый газ.

Одним из самых востребованных расчётов является определение расхода топлива. Этот параметр зависит не только от качества и вида топлива, но и от КПД и эффективности двигателя, в котором оно сгорает. При известном среднем расходе топлива можно подсчитать общий расход и затраты. Для этого пригодиться калькулятор расхода топлива.

Состав твёрдых и жидких видов топлива может быть выражен в процентах по весу. Если же рассматриваются газообразные виды топлива, то его состав выражается в процентах по объёму.

Независимо от вида топлива, главнейшей его характеристикой является теплотворная способность. Она определяет количество тепла (в килокалориях), которое выделяется при сгорании одного кубометра газа или одного килограмма жидкого или твёрдого топлива. Выражается данная величина, соответственно, либо в килокалориях на кубометр, либо в килокалориях на килограмм. Для сравнения теплотворной способности разных видов топлива существует понятие условного топлива. Натуральным же называется топливо, сравниваемое с условным. Если его теплотворность выше, то в таком случае натуральное топливо является высокоэффективным.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

  1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
  2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Сущность процесса горения

Если нагревать древесину, то при 120–150 ˚С она становится темного цвета. Это медленное обугливание, превращение в древесный уголь. Доведя температуру до 350–350 ˚С, увидим термическое разложение, почернение с выделением белого или бурого дыма. Нагревая дальше, выделяемые пиролизные газы (СО и летучие углеводороды) загорятся, превратившись в языки пламени. Прогорев какое-то время, количество летучих веществ снизится, и угольки будут продолжать гореть, но уже без пламени. На практике для поджигания и поддержания горения древесина должно разогреться до 450–650 ˚С.

https://youtube.com/watch?v=CWXiiIyC4XA

В дальнейшем температура горения печного топлива в топке составляет от приблизительно 500 ˚С (тополь) до 1000 и выше (ясень, бук). Эта величина сильно зависит от тяги, конструкции печи и многих других факторов.

Цвет древесины при горении может изменяться в зависимости от температуры

Сравнительные характеристики различных видов топлива

Вид топлива

Влаж- ность, %

Золь- ность, %

Сера, %

Теплота сгорания, мДж/кг

Удель- ный вес, кг/м3

Кол-во СО2 в дымовых газах

КПД уст-ки, %

Ущерб экологии

Стоимость тепла, руб/Гкал

Природный газ

3-5

0,1-0,3

35-38

0,8

95

Отсутствует

199

ПЕЛЛЕТЫ

8-10

0,4-0,8

0-0,3

19-21

550-700

90

Отсутствует

523

Дрова

8-60

2

0-0,3

16-18

300-350

60

Отсутствует

652

Каменный уголь

10-40

25-35

1-3

15-17

1200-1500

60

70

Высокий

960

Электроэнергия

4,86

100

Отсутствует

988

Мазут

1-5

1,5

1,2

42

940-970

78

80

Высокий

1093

Дизтопливо

0,1-1

1

0,2

42,5

820-890

78

90

Высокий

1420

Информация компании «Альтернативная энергия»

Природный газ

Экономически газовое отопление выгоднее всего. Однако если в прямой доступности нет газовой магистрали, а отапливать дом необходимо, пеллетный котёл станет наилучшим вариантом. Для установки такого котла, в отличии от газового, никаких согласований и затрат на подключение не потребуется.

В простейшем случае требуется помещение, оборудованное в соответствии с противопожарными требованиями к котельным на твердом топливе. С точки зрения экологического воздействия пеллетные котлы практически не наносит вреда окружающей среде, уровень СО в продуктах сгорания древесных гранул такой же, как и у природного газа.

Уголь или дрова

Традиционные виды топлива способны составить конкуренцию пеллетам, их цена относительно невысока, да и с покупкой проблем нет. Однако помимо сложностей с доставкой и складированием эти виды топлива требуют постоянных, ежедневных усилий по обслуживанию котла: загрузке топливом, очистке и удалению золы, которую надо ещё куда-то девать в таких количествах. Та небольшая часть топлива, которая остаётся после сгорания пеллет в виде золы, содержит минимум вредных соединений и может быть использована в качестве удобрения на грядках.

Дизельное топливо

При сжигании этого топлива участку рядом с домом достанется едва ли не вся таблица Менделеева. Затраты на приобретение котла в этом случае 2-3 раза ниже, но ежемесячные расходы на солярку больше раз так в 7-8. Доставлять и хранить дизтопливо в количествах, требуемых для отопления, ещё сложнее, чем уголь. А от сопутствующего подобному типу топлива запаха избавиться в принципе невозможно. Кстати, запах горения древесных гранул достаточно приятен и безвреден.

Электроэнергия

Как правило, даже новые посёлки в наше время подключаются к энергосети достаточно быстро. Вопросом преткновения обычно становится выделяемая на участок квота энергопотребления, определяемая состоянием внешних инженерных сетей и сговорчивостью энергосбытовой компании. При использовании электроотопления можно быть уверенным только в одном: цена за киловатт, а значит и издержки на отопление, вне зависимости от экономической ситуации будет только расти. Что она и делает все последние годы.

В итоге, если не брать в расчёт природный газ, пеллетные установки наиболее современный, комфортный, экологически чистый и перспективный тип отопления. Достаточно высокие изначальные затраты на приобретение котла с лихвой окупаются в течение первых двух-трёх лет, после чего он начинает приносить своему владельцу постоянную и существенную экономию, читай прибыль.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

расчет теплотворной способности

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров. Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении. При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины, на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

  • Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
  • Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности – вы можете использовать следующую формулу:

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

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
Оцените статью