Температура горения каменного угля. температура горения древесного и каменного угля в различных устройствах

Как обезопаситься

Но «лбастики» не просто так кушают свой бездрозжевой хлеб. Попутно с обнаружением всякой пакости, они обнаруживают и пути, как количество этой пакости уменьшить. Вот какие советы можно почерпнуть из многочисленных работ по этому поводу:

Применять стабильное сгорание топлива. Лучше готовить на газу, а не на дровах. Тогда вредных веществ выделяться будет меньше. Древесный уголь так же лучше предпочесть дровам.
При готовке на гриле, дым — один из источников загрязнения готовящегося продукта. Если дым удалять, минуя продукт, то содержание бензпирена в продукте уменьшается вдвое.
Избегать капания жира и прочих биологических веществ даже на угли. Жир сгорает, но не полностью, отсюда идет повышенное образование загрязнителей. Это как раз тот самый, вкусный дымок. Уменьшение бензпирена почти на 90%.
Готовка в фольге позволяет почти полностью обезопасить продукт от попадания на него бензпирена.
Применение микроволновки, например, для полного или частичного приготовления блюда, наилучший способ для понижения содержания гадости в итоговом блюде.
Не пережаривать до образования корочки, использовать более низкие температуры для приготовления пищи.

В общем, предупрежден, значит вооружен. Именно по этой причине, наслушавшись и начитавшись всяких исследований, я решил опробовать относительную новинку на нашем рынке — вертикальный мангал.

Виды дров

Сосновые дрова имеют большую удельную теплоту сгорания, чем березовые. Но у нее больше плотность, поэтому при сгорании одного метра кубического будет выделять большее количество тепла, чем сосновых.

Удельная теплота сгорания березовых дров аналогична по значению ольхе, осине, дубу. К группе лиственных пород относят вяз, клен, ясень, липу, яблоню, вишню, орех, акацию. Для них характерна высокая плотность. Именно поэтому удельная теплота сгорания сухих березовых дров позволяет применять их при топке бань.

Из хвойных пород самыми распространенными являются сосна и ель. Несмотря на то что можжевельник также является хвойником, их практически не используют в качестве топлива.

Высокая удельная теплота сгорания сосновых дров объясняется их смолистостью. Данное качество позволяет использовать хвойные в качестве отличного растопочного материала. Смолы при сгорании выделяют существенное количество копоти, в результате чего достаточно быстро забивается дымоход. При подборе определенной конструкции печи, выходе рационального режима горения, можно избежать избыточной копоти.

Высокая удельная теплота сгорания сухих дров сосны и ели на протяжении многих веков используется жителями таежной зоны для обогрева жилищ.

Существует подразделение пород по плотности на три группы:

мягкими являются ель, сосна, осина, кедр, липа, пихта;
средними по твердости считают сливу, можжевельник, березу, вяз;
твердыми породами признают яблоню, ясень, граб, клен, дуб.

Для практического применения важно владеть информацией о нескольких параметрах. Теплотворная способность дров разных пород на единицу веса почти одинакова, но более тяжелая и плотная древесина выделяет при сгорании большее количество теплоты

К примеру, березовые дрова способны дать на 20-30 процентов больше тепла, чем его сосновые аналоги.

Кроме того, эта величина связана с влажностью древесины. Чем суше древесина, тем большее количество тепла от нее можно получить. Профессионалы считают оптимальной величиной влажность в диапазоне 20-25 процентов.

Почему удельная теплота сгорания сырых дров меньше? В них содержится около 50 процентов влаги, поэтому они в три раза меньше отдают тепла, чем сухие.

Для многих владельцев частных домов не последним показателем является стоимость дров. Сосна и ель доступнее, поэтому именно такие дрова приобретает большая часть населения.

Количество дров на зиму

Один из парадоксов мироздания: чем обыденнее и привычнее объект естественного происхождения, тем сложнее его математическое описание. Для того, чтобы вычислить объем Галактики или звезды достаточно помнить школьный курс геометрии. Если же кому-то очень понадобится узнать точный объем бревна – без методов дифференциального исчисления обойтись невозможно. От ошибки астронома обывателю ни жарко, ни холодно; а вот при неправильном расчете запасов топлива на зиму холод в доме обеспечен.

Вроде все просто: продолжительность отопительного сезона в днях умножаем на площадь дома и на среднесуточный расход дров. Не верьте этой простоте, она обманчива и требует множества уточнений. На самом деле необходимо учесть еще высоту потолка, т.е. не площадь, а объем. Самое интересное начинается, когда речь заходит о среднесуточном расходе дров. Эта величина зависит от калорийности топлива, КПД печи, климатических условий, теплопотери и многих других факторов, включая радиус кривизны рук мастера. Последний параметр – величина иррациональная, способная свести эффективность отопления к нулю. Если задаться целью вывести универсальную формулу для точного расчета – материала вполне хватит не на один десяток диссертаций. Гораздо быстрее навести справки у соседей или бывших хозяев дома.

Если вы планируете установить твердотопливный котел, рассчитать его «аппетит» проще – основные технические характеристики известны. Проще всего получить ориентировочную цифру, воспользовавшись формулами или онлайн-калькуляторами, размещенными на специализированных сайтах.

Попробуем подсчитать.

В качестве эталона возьмем дом общей площадью 150 кв. м и утепленный соответственно СНиП. В самый холодное время для обогрева помещения понадобится порядка 100 Вт/м². Примем средний расход энергии за 50 Вт/м². Отопительный сезон длится 7 месяцев (214 дней). При непрерывном отоплении получаем:

150 м²•50 Вт/м²•24 ч•214 дн = 38,52 МВт•ч, что приблизительно соответствует 33 Гкал.

Удельная низшая теплота сгорания абсолютно сухих дров составляет 4440 ккал/кг. При естественной сушке в течение около двух лет остаточная влажность древесины составляет 20%, удельная теплота сгорания – 3400 ккал/кг. КПД твердотопливного котла примем за 70%.

Вычисляем необходимое количество дров: 33000ккал•1000/3400ккал/кг/ 0,7/0,730 кг/м³≈19 м³, где 0,730 кг/м³, – плотность дубовой древесины. В перерасчете на клен или березу искомая величина составляет 21,3 м³, на сосну – 26,4 м³. На практике дров может понадобиться меньше или больше, в зависимости от состояния теплоизоляции дома и особенностей погоды.

Всезнающая статистика утверждает, что для отопления небольшого утепленного бревенчатого дома в средней полосе России вполне достаточно 4-6 кубометров дров на сезон. Наиболее экономически оправдан запас дров на два-три сезона: текущий +1-2 следующих. В таком случае вам наверняка хватит топлива даже на самый затяжной холодный период. Еще один довод: дрова, как и хороший алкоголь, со временем становятся только лучше.

«Помилуй бог, какие дрова? Мы – цивилизованные люди, у нас есть газ!» – такая позиция в корне неверна. Во-первых, потому, что нам выпало счастье жить в самой удивительной стране мира. здесь испокон веков наблюдаются два варианта развития событий: маловероятный и наихудший. Во-вторых, цивилизованный мир возвращается к проверенным и, главное, возобновляющимся источникам энергии. Дрова, солома и торф – все то же самое, что и сотни лет назад, с поправкой на современные технологии.

Иметь твердотопливный котел и хотя бы годичный запас дров в газифицированном доме – не блажь, а вполне разумное решение. Оптимизм – хорошо, но вдвое лучше – оптимизм, подкрепленный стратегическими запасами.

Также можно воспользоваться нашим онлайн калькулятором расчета количества колотых дров для отопления загородного дома, коттеджа или бани.

Температура воспламенения и другие параметры

Процесс горения угля – это химическая реакция окисления углерода, протекающая при высокой начальной температуре с интенсивным выделением теплоты. Теперь попроще: угольное топливо не может воспламениться подобно бумаге, для возгорания требуется предварительный нагрев до 370-700 °С в зависимости от марки горючего.

Если ограничить количество поступающего кислорода (прикрыть поддувало, перевести ТТ-котел в режим тления), вместо СО2 образуется угарный горючий газ СО, выбрасываемый в дымоход, КПД горения существенно снизится. Чтобы добиться высокой эффективности, нужно обеспечить благоприятствующие условия:

Бурые угли воспламеняются при температуре +370 °С, каменные – 470 °С, антрациты – 700 градусов. Требуется предварительный нагрев отопительного агрегата с помощью дров (опилочных брикетов). Воздух в топливник подается с избытком, коэффициент запаса составляет 1.3-1.5. Горение поддерживается за счет высокой температуры раскаленного слоя углей, лежащих на колосниковой решетке

Важно обеспечить проход кислорода через всю толщу топлива, поскольку воздух движется через зольник благодаря естественной дымоходной тяге. Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице

Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха

Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице. Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха.

На практике создать подобные условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Реальная температура горения бурых углей в обычном ТТ-котле лежит в пределах 700…800 °С, каменных пород и антрацитов – 800…1100 градусов.

Если переборщить с количеством кислорода, энергия начнет расходоваться на подогрев воздуха и попросту вылетать в трубу, КПД печи заметно упадет. Причем температура огня может достигать и 1500 °С. Процесс напоминает обычный костер – пламя большое, тепла мало. Пример эффективного сжигания каменного угля ретортной горелкой на автоматическом котле представлен в видеосюжете:

Полноценное сжигание угольного топлива требует особого подхода к вопросу. Задача – достичь максимального КПД источника тепла, не перегреть теплоноситель и не устроить пожар из-за слишком высокой температуры.

Антрацит — самый калорийный коксующийся уголь

К каждому типу угля нужно приноровиться. Незнакомое горючее лучше засыпать мелкими порциями, регулируя тягу шибером и наблюдая за ростом температуры. Когда вычислите все нюансы горения данной марки, заполняйте топливник на 2/3.

Температура горения угля считается тем основным критерием, который позволяет избежать ошибок при выборе топлива. Именно от этой величины напрямую зависит производительность котла, его качественная работа.

Последствия разогрева дерева

Процесс, когда на участок породы воздействует наружный источник тепла и появляется огонь. Это может быть бумага, подожженная спичкой, или что-то другое. Какая температура возгорания бумаги? Бумага способна воспламеняться, если имеется источник зажигания самостоятельно, выделяя свет, тепло.

При температуре 120-150°С дерево начинает обугливаться. Образуется самовоспламе-няющийся уголь.

Когда градусы достигнут отметки 250-350°С, материал начнет термически разлагаться на составляющиеся. Поверхность дерева станет тлеть, но пламя нельзя увидеть. Появиться бурый дым. Порода уже нагрелась и готова к переходу в новую стадию.

Воспламенение

Начальный этап процесса горения, при котором термохимические реакции ускоряются. Активизируется при температуре от 460 градусов и выше.

Требуется дополнительная затрата энергии, чтобы испарилась вода. Также теплопроводность замедляется. Массивное округлое дерево горит хуже. Прямо-угольное с небольшим сечением – хорошо. Нестроганая поверхность дерева воспламеняется скорее в сравнении с гладкой

Также важно, чтобы поступало достаточно кислорода. Иначе ждать огня придется долго

Самовоспламенение

Процесс возможен без влияния внешних источников. Например, определенный участок породы подвергается перегреву. Он начинает обугливаться. Древесный уголь взаимодействует с кислородом. Над поверхностью появляется горючая смесь.

Высокая температура воспламеняет образование. Тлеющий древесный уголь появляется на ворсинках досок. Чтобы избежать самовозгорания, особенно, если порода находиться возле источников огня, нужно убирать неровности. Тогда чрезвычайной ситуации не произойдет.

Продукты сгорания

В процессе газообразные частицы и твердые превращаются в дым. Их состав зависит от породы дерева. Это соединения химических элементов с кислородом.

Продуктами горения являются:

углекислый газ;
пары воды;
азот;
окись углерода;
сернистый газ.

Перечисленные продукты гореть в дальнейшем не могут. Кроме одного исключения. Им является окись углерода. Твердые частицы дыма – это сажа. Состав продуктов зависит от условий горения. Оно может быть полным, и нет.

Если воздуха мало, появляется едкий дым. Он очень опасен для человека. Часто его вдыхание в больших количествах приводит к летальному исходу.

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути:

для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Порода древесины	Сосна	Берёза	Ель	Осина	Ольха	Ясень
Теплотворная способность свежесрубленного дерева (влажность около 50%), кВт м 3	1900	2371	1667	1835	1972	2550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30%), кВт м 3	2071	2579	1817	1995	2148	2774
Теплотворная способность древесины, пролежавшей под навесом не менее 1 года (влажность 20%), кВт м 3	2166	2716	1902	2117	2244	2907

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Варианты угля

Температура горения древесного угля значительно выше, поэтому данный вариант топлива является отличной альтернативой для обычных дров. Отметим и прекрасный показатель теплоотдачи, продолжительность процесса горения, незначительный расход топлива. Существует несколько разновидностей угля, связанных со спецификой добычи, а также глубиной залегания в земных недрах: каменный, бурый, антрацит.

У каждого из указанных вариантов есть свои отличительные качества и характеристики, которые позволяют использовать его в твердотопливных котлах. Температура горения угля в печи будет минимальной при использовании бурого, так как в его составе содержится достаточно большое количество разнообразных примесей. Что касается показателей теплоотдачи, то их величина аналогична древесине. Химическая реакция горения является экзотермической, теплота сгорания угля имеет высокий показатель.

У каменного угля температура воспламенения достигает 400 градусов. Причем теплота сгорания угля данного вида довольно высока, поэтому данный вид топлива широко используют для обогрева жилых помещений.

Рекомендуем: Светофильтры на пластиковые окна: дизайн, установка, уход

Максимальная эффективность у антрацита. Среди недостатков такого топлива выделим его высокую стоимость. Температура горения угля данного вида достигает 2250 градусов. Подобного показателя нет ни у одного твердого топлива, добываемого из земных недр.

Варианты угля

Виды углей и их свойства

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

бурые;
каменные;
антрацит.

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.

Как хранить уголь

При покупке сразу большого количества топлива нужно знать, как его хранить. Если соблюдать правила хранения, уголь не потеряет свои изначальные свойства.

Срок хранения

Приобретать твердое топливо выгодно сразу в большом количестве. Но, как и любой другой горючий материал, уголь имеет срок хранения, который зависит от месторождения и марки.

Интересно, что каменный уголь может миллионы лет находиться в земных недрах без потери своего качества. Однако после добычи он немедленно начинает взаимодействовать с окружающей средой. Наиболее опасна для него встреча с кислородом – то есть окисление. Оно разрушает структуру сырья и приводит его в негодность.

Чем крупнее куски угля, тем больше времени потребуется на окисление. Например, каменный уголь фракции выше 100 мм может храниться без потери качественных характеристик до 3 лет, с размером кусков до 100 мм – около 1 года, а топливо мелкой фракции – меньше 24 месяцев. Фракция 20-40 мм, которую вы можете приобрести в нашей компании, сохраняет свое качество в течение одного сезона. То есть, заготавливать такой уголь на несколько зим не имеет смысла.

Требования к помещению

Идеальное место для хранения – темное, закрытое и хорошо проветриваемое. Материал можно расфасовать в мешки или ящики из дерева. Уголь можно положить во дворе. Для этого используют площадку, в которую засыпают уголь, утрамбовывают для снижения воздушной прослойки. Для продления сроков хранения желательно закрыть топливо крышкой или полиэтиленом.

Рассмотрим на конкретном примере. На отопительный сезон надо 3,5 тонны угля (около 4,5 кубов). Значит, нужно помещение 4 м2 и еще участок для прохода. Желательно, чтобы в помещении была резервная площадка (не меньше 5% от площади). Она понадобится для освежения каменного угля при долгом хранении и охлаждении, если он разогрелся.

Лучше всего, если помещение для хранения угля будет рядом с котельной. Так не придется таскать тяжелые ведра на большие расстояния. В нем должны быть обустроены дренажные сооружения для отвода талых, дождевых и грунтовых вод.

Склад нельзя оснащать разными коммуникациями – газопроводом, источниками тепла, электрическими линиями. Кроме того, он не должен стоять там, где проходят подземные коммуникации – электрические кабели, трубопроводы и так далее.

Всегда нужно помнить о том, что каменный уголь может воспламениться. Именно поэтому при хранении этот фактор обязательно учитывается. Размещать топливо нужно, хорошо уплотняя мелкие кусочки. Ведь самовозгорание, которое возникает из-за проникновения воздуха в слои угля, может спровоцировать пожар. Самовозгорание может возникнуть в местах соприкосновения разных видов топлива, разных марок углей. Также нельзя выгружать свежий уголь на площадку, которая плохо очищена от остатков старого топлива.

Хранение угля в помещении или под навесом помогает сохранить качественные характеристики топлива на больший срок. Но не всегда есть возможность хранить его в закрытых условиях.

Хранение угля на улице

Лучше всего, если вы найдете сухое и темное место для складирования топлива. Это может быть сарай, навес и другие хозяйственные постройки. Можно приобрести специальный бункер – металлический ящик с закрывающимся люком. Подойдут и холщовые мешки (в них будет удобнее переносить уголь к котлу).

Не страшно, если уголь будет храниться и под открытым небом. Что касается осадков – они топливу не страшны. Но для того, чтобы уголь не потерял своих свойств, нужно придерживаться нескольких рекомендаций по складированию материала.

Итак, если вы вынуждены хранить уголь на улице:

Выбирайте под материал ровную, очищенную от мусора площадку. Она обязательно должна располагаться в незатопляемом, несколько возвышенном месте (чтобы при весеннем половодье или в дождливое время вода не подмачивала уголь снизу). Грунт под материалом должен быть сухим или мерзлым.
Желательно, чтобы основание под углем было твердым. Можно выложить его кирпичами, плиткой, в конце концов – постелить доски или уложить деревянные паллеты.
Выбирая площадку, убедитесь, что рядом нет и не предполагается открытых источников огня. Также проследите, что рядом с углем не будет находиться оборудование, которое работает при высоких температурах (например, сварка).
Перед тем, как засыпать на площадку материал, постелите под ним брезент. Так уголь будет сухим, без снега и листвы.
Периодически пересыпайте и ворошите материал (особенно во время заморозков). Это необходимо для того, чтобы уголь на открытом воздухе не смерзался.

Как видите, данный материал достаточно прихотлив к условиям хранения. Однако это компенсируется его высокой эффективностью.