Теоретическая температура горения угля находится в диапазоне 1000 … 2300 ° C и зависит от многих факторов — условий горения, теплотворной способности, влажности и т. д. Фактический нагрев в центре горящего пламени в топке котла. или печь редко превышает 1200 градусов. Но домовладельцу не нужно нагнетать тепло от плиты или труб на хрустящую раскаленную добела поверхность. Цель состоит в том, чтобы эффективно использовать энергию этого ценного минерального ресурса, обеспечивая необходимое количество тепла в течение длительного периода времени.
Виды углей, применяемые для отопления
Образование черного топлива в недрах Земли занимает от нескольких сотен тысяч до миллионов лет. Чем глубже и старше отложение, тем больше плотность и теплотворная способность углеродной массы. Энергетическая ценность топлива зависит от одного параметра: процентного содержания чистого углерода в составе ископаемого топлива.
Перечислим виды угля, сжигаемого в отопительных печах, в порядке теплотворной способности:
- Бурый уголь содержит до 70% углерода. Остальные 30% составляют летучие вещества (кислород, азот, водород) и примеси — сера, железо, фосфор, кремний и алюминий.
- Более плотный каменный уголь на 82% состоит из углерода, остальное — это загрязнения и влага.
- Антрацит — старейшее топливо, содержащее до 95% углерода.
Во время горения бурый уголь выделяет наименьшее количество тепловой энергии.
Ссылка. Отсутствуют первое и последнее звено в цепи. Во-первых, биомасса — растения и деревья — создает низкокалорийный торф, который лежит близко к поверхности и подходит для производства брикетов. Цепочка дополнена натуральным графитом, который состоит из чистейшего углерода.
Каменный уголь подразделяется на типы и классы в зависимости от его физических свойств и размера фракции. В зависимости от происхождения состав угля меняется, что влияет на его свойства — температуру воспламенения и горения, теплотворную способность и зольность. В таблице ниже представлена классификация каменного угля по содержанию летучих веществ, влаги и золы.
После добычи угольная смесь калибруется путем разделения на фракции. Чем толще комки, тем выше цена на электроэнергию и тем лучше сгорание. В таблице ниже мы представляем различия в градации углерода и способы их различения.
Внимание. Если помимо марки топлива должна быть указана доля крупности, то обозначению основного класса присваивается буквенный индекс. Пример: GO — газовая крышка, AP — антрацит — плита. Обозначение для коричневого ореха, смешанного с мелким, — это спецификация.
Мы не включаем древесный уголь в общую классификацию по нескольким причинам:
- топливо не минеральное, это продукт сухой переработки (перегонки) древесины;
- использовать жженый уголь для обогрева дома невыгодно, дешевле покупать обычные дрова;
- Это топливо, которое подходит для использования в кузнице, газогенераторе или печи.
Так выглядит горящий длиннопламенный уголь
Температура воспламенения и другие параметры
Сжигание угля — это химическая реакция окисления углерода, которая происходит при высокой начальной температуре с интенсивным выделением тепла. Проще говоря: уголь нельзя воспламенить, как бумагу, он требует предварительного нагрева до температуры 370-700 ° C, в зависимости от типа топлива.
Ключевой момент. Эффективность сжигания угля в печи или бытовом твердотопливном котле определяется не максимальной температурой, а полнотой сгорания. Каждая молекула углерода соединяется с двумя молекулами кислорода в воздухе, образуя углекислый газ CO2. Этот процесс отражен в химической формуле.
Если количество подаваемого кислорода ограничено (накрыть зольник, перевести топку в режим тления), вместо СО2 образуется окись углерода СО, которая выбрасывается в дымоход, и эффективность сгорания значительно снижается. Для достижения высокой эффективности должны быть созданы благоприятные условия:
- Бурый уголь загорается при 370 ° C, каменный уголь при 470 ° C, антрацит при 700 ° C. Требуется предварительно прогреть каменку дровами (брикетами из опилок).
- Воздух в топку подается в избытке, с запасом прочности 1,3-1,5.
- Горение поддерживается высокой температурой раскаленного угольного слоя на решетке. Важно обеспечить прохождение кислорода по всей толщине топлива, так как воздух проходит через зольник благодаря естественной тяге дымохода.
Внимание. Исключение составляют самодельные печи Bubafonja и цилиндрические котлы верхнего горения, в которых воздух вдувается в топку сверху вниз.
Теоретическая температура горения и удельная теплоемкость различных видов топлива представлены в сравнительной таблице. Видно, что в идеальных условиях любое топливо выделяет максимальное количество тепла при взаимодействии с нужным количеством воздуха.
На практике создать такие условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Фактическая температура горения бурого угля в котле с нормальной камерой сгорания составляет 700 … 800 ° С, каменного угля и антрацита 800 … 1100 ° С.
Если количество кислорода слишком велико, энергия будет тратиться на нагрев воздуха, и он просто вылетит в трубу, и эффективность печи значительно упадет. А температура огня может достигать 1500 ° C. Процесс похож на обычный огонь — большое пламя и мало тепла. Пример эффективного сжигания угля ретортной горелкой в автоматическом котле показан на видео ниже:
Отопление углем – практические советы
Полное сгорание угля требует особого подхода к вопросу. Цель состоит в том, чтобы добиться максимальной эффективности источника тепла, не перегревая теплоноситель и не вызывая возгорания из-за чрезмерно высокой температуры.
Антрацит — самый теплотворный коксующийся уголь
Мы рекомендуем вам учитывать наши рекомендации при выборе оборудования:
- Не рекомендуется топить только дровяные котлы и заводские стальные печи высококалорийным углем — каменным и антрацитом. Сильное тепловыделение и сильный нагрев могут деформировать стенки топки (обычно они имеют толщину 3 мм).
- Котлы ТТ с решеткой, заполненной водой, не подходят для отопления углем. Из-за разницы температур светящийся спеченный слой прочно прилегает к водопроводным трубам, очень сложно пропустить воздух и дополнительно очистить устройство.
- Если у нас калиброванный каменный уголь фракции 25-50 мм (в классификации — грецкий орех), лучшим выбором будет котел с автоматической подачей топлива. Котел оборудован ретортной горелкой и вентилятором, регулирующим нагнетание воздуха с помощью электронного контроллера. Время бесперебойной работы до 7 дней.
- Идеальное решение — купить шахтный котел или обычный угольный котел. Теплогенератор оснащен подвижными решетками, которые можно вращать с помощью внешней ручки. Устройство поддерживает удаление золы из камеры сгорания в нижнюю камеру.
- Обогреватели, оснащенные вентилятором или дымоходом, удобнее и безопаснее, чем котлы с механическими регуляторами на цепи. При критическом повышении температуры автоматика перекрывает подачу воздуха и вентиляционный канал закрывается заслонкой. Обычная крышка зольника не прилегает плотно, в камеру просачивается кислород и продолжается медленное горение.
- Топить открытый камин углем — занятие бесполезное. Вы не получите много тепла, в комнате будет только грязь и неприятный запах.
- Для дополнительной безопасности крайне желательно установить на котел дополнительный вентиль. В случае перегрева и закипания элемент выпускает часть охлаждающей жидкости из корпуса котла и одновременно наполняет ее холодной водопроводной водой.
К каждому типу угля нужно приспособиться. Неизвестное топливо лучше заливать небольшими порциями, регулируя тягу задвижкой и наблюдая за повышением температуры. Проработав все нюансы горения данного вида, топку заполняем на 2/3.
Важное замечание по эксплуатации кирпичной печи с топкой. Никогда не открывайте горелки после загрузки новой партии угля, используйте боковую дверцу. В отсутствие кислорода из топлива выделяется пиролизный газ, который выходит через горелку после ее открытия.
Напоследок о сжигании угольной пыли
Мелкая фракция, оставшаяся от сырого угля, также является полноценным топливом. Проблема в загрузке — большая часть пыли попадает прямо в зольник. Если вы загрузите его на дрова, подача кислорода будет прекращена, и горение ухудшится. В таких случаях можно использовать 3 метода:
- Дедушка. Угольная пыль смешивается с водой, изготавливаются гранулы и сушатся на солнце.
- Брикетирование. Если у вас много пыли, есть смысл изготовить или заказать шнековый пресс для формования угольных брикетов в домашних условиях.
- К мелкой фракции добавить воду и загрузить ее в печь в старых полиэтиленовых пакетах.
Последний метод является наиболее простым и быстрым в реализации. К пыли добавляется вода в соотношении 1: 10, вещество тщательно перемешивается и укладывается в пакеты. Топят котел дровами до рабочей температуры, затем в топку загружают 2-3 такие порции. Видео объясняет этот метод более подробно:
