Сравнение углей по теплотворности

Отопление дома в зеркале цифр

Пеллетные котлы отличаются достаточно высоким КПД именно благодаря возможности наиболее полного сжигания древесных гранул. По сути, это переработанные и гранулированные отходы деревообрабатывающего производства: опилки, кора, сучья.

Дешевизна топлива, экологическая чистота, практичность и эффективность — вот основные преимущества пеллетного котельного оборудования.

Работающие на пеллетах котлы избавлены от серьезнейшего недостатка других твердотопливных котлов, они позволяют полностью автоматизировать работу котельной, то есть осуществлять подачу топлива, контролировать процесс горения и удалять продукты сгорания без вмешательства человека. Использование традиционных дров и угля такой возможности не дает.

Современные пеллетные котлы обеспечивают достаточно продолжительный срок работы в автоматическом режиме, длительность которого ограничена лишь объёмом ёмкости, из которой осуществляется подача топлива. Чистка рабочих поверхностей котлов проводится не чаще, чем раз в месяц и не требует привлечения специалистов, что снижает расходы на обслуживание установки.

В представленной таблице производится сравнение различных видов топлива по различным показателям.

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 по состоянию на 2011 год

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.

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.

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.

Пеллеты


Рисунок 6. Прессованные пеллеты для печей Пеллеты – это небольшие топливные гранулы, которые тоже производят прессованием отходов деревообрабатывающей промышленности и других видов хозяйственной деятельности. Сперва исходники превращают в древесную пыль, затем тщательно просушивают и гранулируют в спецформах. Гранулы, в основном, используются в печах, которые рассчитаны именно на этот вид топлива.

В зависимости от сырья, пеллеты делят на такие виды:

  • древесные – из отходов деревообработки;
  • соломенные;
  • гранулы, которые делают из шелухи подсолнухов;
  • торфяные.


Рисунок 7. Горящие пеллеты Достоинства топливных гранул аналогичны преимуществам евробрикетов. Но у пеллет есть и оригинальный плюс – мелкие габариты позволяют использовать их в котлах с автозагрузкой топлива.

Минус в том, что в большинстве случаев гранулы подходят только для оборудования, которое изначально рассчитано на гранулы. Хотя применение прессованных миниблоков возможно и в обычных печах. Но для этого требуется определённая модернизация агрегатов.

Состав и характеристики топлив

Топливом может быть названо любое вещество, способное при горении (окислении) выделять значительное количество теплоты. По определению, данному Д. И. Менделеевым, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения тепла».

В таблицах ниже представлены основные характеристики различных видов топлив: состав, низшая теплота сгорания, зольность, влажность и т. д.

Примерный состав и теплотехнические характеристики горючей массы твердого топлива

Топливо Состав горючей массы, % Выход летучих веществ,VГ, % Низшая теплота сгорания,МДж/кг Жаро- производи- тельность,tmax, °С RO2 max* продуктовсгорания, %
Дрова 51 6,1 42,2 0,6 85 19 1980 20,5
Торф 58 0,3 6 33,6 2,5 70 8,12 2050 19,5
Горючий сланец 60—75 4—13 7—10 12—17 0,3—1,2 80—90 7,66 2120 16,7
Бурый уголь 64—78 0,3—6 3,8—6,3 15,26 0,6—1,6 40—60 27 19,5
Каменный уголь 75—90 0,5—6 4—6 2—13 1-2,7 9—50 33 2130 18,72
Полуантрацит 90—94 0,5—3 3—4 2—5 1 6—9 34 2130 19,32
Антрацит 93—94 2—3 2 1—2 1 3—4 33 2130 20,2

* — RO2 = CO2 + SO2

Характеристики жидких топлив, получаемых из нефти

Топливо Состав горючей массы, % Зольностьсухоготоплива,AС, % Влагарабочеготоплива,WР, % Низшаятеплотасгораниярабочеготоплива,МДж/кг
Углерод CГ Водород HГ Сера SГ Кислород и азотOГ + NГ
Бензин 85 14,9 0,05 0,05 43,8
Керосин 86 13,7 0,2 0,1 43,0
Дизельное 86,3 13,3 0,3 0,1 Следы Следы 42,4
Солярное 86,5 12,8 0,3 0,4 0,02 Следы 42,0
Моторное 86,5 12,6 0,4 0,5 0,05 1,5 41,5
Мазут малосернистый 86,5 12,5 0,5 0,5 0,1 1,0 41,3
Мазут сернистый 85 11,8 2,5 0,7 0,15 1,0 40,2
Мазут многосернистый 84 11,5 3,5 0,5 0,1 1,0 40,0

Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания в топки или в двигатели внутреннего сгорания, называется рабочим.

Название «горючей массы» носит условный характер, т. к. действительно горючими ее элементами являются только углерод, водород и сера. Горючую массу можно характеризовать как топливо, не содержащее золы и в абсолютно сухом состоянии.

Зольность топлива. Золой называют твердый негорючий остаток, остающийся после сжигания топлива в атмосфере воздуха. Зола может быть в виде сыпучей масы с плотностью в среднем 600 кг/м3 и в виде сплавленный пластин и кусков, называемых шлаками, с плотностью до 800 кг/м3.

Влажность топлива определяется по ГОСТ 11014-2001 высушиванием навески при 105 — 110 °С. Максимальная влажность достигает 50% и более и определяет экономическую целесообразность использования данного топлива. Влага снижает температуру в топке и увеличивает обхем дымовых газов.

Состав и теплота сгорания горючих газов

Наименование газа Состав сухого газа, % по объему Низшаятеплотасгораниясухого газаQнс, МДж/м3
CH4 H2 CO CnHm O2 CO2 H2C N2
Природный 94,9 3,8 0,4 0,9 36,7
Коксовый (очищенный) 22,5 57,5 6,8 1,9 0,8 2,3 0,4 7,8 16,6
Доменный 0,3 2,7 28 10,2 0,3 58,5 4,0
Сжиженный (ориентировочно) 4 Пропан 79, этан 6, изобутан 11 88,5

Низшей теплотой сгорания рабочего топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом теплоты, затраченной на испарение как влаги, содержащейся в топливе, так и влаги, образующейся от сгорания водорода.

Высшей теплотой сгорания рабочего топлива называю теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, считая, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются.

Расчёта расхода дров котлом длительного горения

Чтобы вычислить расход дров в твердотопливном котле длительного горения на сутки, пользуются следующей формулой.

V = 24Q / (q х 0.01КПД) V – означает объём дров, необходимый на 1 час, м³; Q – необходимая мощность для отопления, кВт; q – тепловая отдача определённой породы древесины с конкретной степенью влажности, кВт/м³;КПД – это эффективность котла, в %.

Допустим, вы приобретаете пиролизный котёл на твёрдом топливе с теплоотдачей в 75 %. Загружаете поленья из сухой сосны. Подсчёт будет выглядеть следующим образом.

V = 24 х 5 / (2166 х 0.01 х 75) = 0,074 м³.

Пробы провести правильный расчёт расхода топлива в пиролизном котле, требуется помнить про нюансы его работы. Коэффициент полезного действия 75-80 % отображают в формуле, если дрова имеют влажность максимум 25 %. В случае, если показатель больше, то эффективность котла понижается до 70 %.

Расход дров в твердотопливном котле длительного горения на месяц делается следующим образом:

0,074 х 30 = 2,22 м³

Однако это не конечный результат, так как в формуле задействован показатель теплоты сгорания для «чистого» м³, а по настоящему дрова в поленнице занимают больше места из-за плотности укладки. Чтобы верно осуществить расчёт дров в кубах, требуется узнать количество складометров.

Провести эти вычисления поможет ГОСТ 3242-88, где указан норматив. В связи с ним сложенные дрова необходимо обмерять, высчитывать складометры, а затем их переводить в плотные метры, м³. перевод производится через умножение объёма поленницы на значение полнодревесности.

Коэффициенты полнодревесности для перевода складочной меры вплотную

Длина, м Хвойные породы Лиственные породы
Круглые Расколотые Смесь расколотых и круглых Круглые Расколотые Смесь расколотых и круглых
Тонкие Средние Тонкие Средние
0,25 0,33 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 0,79 0,77 0,74 0,71 0,69 0,67 0,66 0,64 0,62 0,61 0,81 0,79 0,76 0,74 0,72 0,71 0,703 0,68 0,67 0,65 0,77 0,75 0,73 0,71 0,70 0,69 0,68 0,66 0,64 0,63 0,77 0,75 0,73 0,72 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,75 0,72 0,69 0,65 0,63 0,61 0,60 0,58 0,56 0,55 0,80 0,78 0,75 0,72 0,70 0,68 0,67 0,65 0,63 0,62 0,76 0,74 0,71 0,69 0,68 0,67 0,65 0,63 0,62 0,60 0,76 0,74 0,71 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,64 0,63

Так как в нашем случае стоит обратная задача, то вычисленный выше топливный объём требуется делить на один из коэффициентов, который соответствует настоящим условиям.

Допустим, взять колотые дрова длиной 0,5 м. Для хвойных пород необходимо брать показатель 0,73. В конце вычисляем реальный расход твёрдого топлива из сухой сосны за месяц для жилища площадью 100 м²:

2,22 м³ / 0,73 = 3,04 м³

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

Сравнительный анализ топлива используемого для частного дома

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

Отопление обычными дровами

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

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

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.

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.

  Биотопливо для камина своими руками

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

При какой температуре происходит горение каменного угля?

Обычно температура каменного угля, находящегося в воздухе, всегда выше 1650 °C. Древесный уголь начинает гореть при поступлении кислорода при температуре 1250 °C.

Считается, что плавильную печь лучше всего топить древесным углем. Его можно собрать из самых разных конструкционных материалов. Пламя каменного угля при подаче воздуха способно расплавить даже горит каменный уголь, температура может даже превышать 1650 °C. Обычные дрова горят при температуре менее 1150 °C.

Высокая температура стала причиной изготовления внутренних элементов печи, где происходит сжигание угля, из особого огнеупорного кирпича. Кирпичи кладутся на огнеупорную глину.

Безусловно, если создать определенные условия, то, сжигая каменный уголь, можно получить температуру выше 2000 °C.

Чтобы уголь сгорал полностью, необходимо выполнить несколько операций вроде поддува. Прежде всего нужно, чтобы температура предварительного нагрева максимально приближалась к точке воспламенения. Заметим, что различное топливо отличается своей температурой начала горения. Оно имеет различное значение:

  • каменный уголь – 470 °C;
  • антрацит – 700 °C;
  • бурый уголь – 370 °C;
  • торф – 225 °C;
  • дрова – 300 °C.

Поддержка температуры воспламенения осуществляется раскаленным топливом, находящимся на колоснике.

Сгорание топлива

Очень важно организовать беспрерывную подачу кислорода к топливу. Чтобы оно сгорало полностью, делается избыточная подача воздуха

Иными словами, объем воздуха должен превышать теоретическое значение. Отрицательной стороной такой подачи является потеря тепла, часть которого просто уходит через трубу.

Как результат, температура топки начинает снижаться. Поэтому учеными был рассчитан избыточный объем воздуха для самых разных видов топлива.

Как заготавливать дрова

Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки. По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса. Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.

Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.

Как пилить и колоть дрова

Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные – обычным топором.

Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.

поленница

Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.

Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги – длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.

Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.

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:

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:

для газообразного:

,

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

.

Для перевода натурального топлива в условное находится эквивалент данного топлива:

для твердого и жидкого:

для газообразного:

.

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

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%; МДж/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%; МДж/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%; МДж/кг.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коммуникации
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector