Температура горения угля. Виды угля. Удельная теплота сгорания каменного угля
Температура горения угля считается тем главным критерием, который дает возможность избежать ошибок во время выбора топлива. Конкретно от данной величины зависит продуктивность котла, его хорошая работа.
Вариант определения температуры
Во время зимы вопрос обогревания жилищных помещений очень важен. В связи с систематическим ростом стоимости тепловых носителей, людям необходимо искать другие варианты выработки энергии тепла.
Лучшим способом с целью решения сложившейся проблемы будет подбор котлов работающих на твёрдом топливе, которые имеют хорошие производственные характеристики, прекрасно берегут тепло.
Удельная теплота сгорания каменного угля собой представляет физическую величину, показывающую, какое кол-во тепла способно выделяться при полном сгорании килограмма топлива. Для того чтобы котел работал долгое время, главное правильно выбирать к нему горючее. Удельная теплота сгорания каменного угля высока (22 МДж/кг), благодаря этому этот вид топлива считается хорошим для хорошей работы котла.
Характеристики и свойства древесины
Сейчас встречается направленность перехода с установок, в их основе был процесс сгорания газа, на твердотопливные отопительные домашние системы.
Не каждый знает про то, что создание комфортабельного климата в доме зависит от качества подобранного топлива. В качестве классического материала, используемого в подобных отопительных котлах, отметим древесину.
В жёстких условиях климата, отличающихся очень длительной и холодной зимой, очень тяжело обогревать древесиной жилье весь отопительный период. При резком понижении температуры окружающей среды хозяин котла вынужден его применять на грани самых больших возможностей.
Во время выбора в качестве твёрдого топлива древесины появляются большие проблемы и неудобства. Первым делом напомним, что температура горения угля намного выше, в сравнении с древесиной. Из минусов и большая скорость сгорания дров, что делает большие затруднения при работе котла отопления. Его хозяин вынужден совершать регулярный контроль наличия дров в камере сгорания, понадобится очень большое их кол-во на отопительный период.
Варианты угля
Температура горения кокса намного выше, благодаря этому этот вариант топлива считается хорошей заменой для обыкновенных дров. Отметим и хороший признак отдачи тепла, длительность процесса горения, малый топливный расход. Есть несколько разных вариантов угля, связанных со особенностью добычи, и также глубиной залегания в земных недрах: каменный, бурый, уголь.
У любого из перечисленных вариантов имеются собственные характерные качества и характеристики, которые дают возможность применять его в котлах работающих на твёрдом топливе. Температура горения угля в печи будет небольшой при эксплуатации бурого, так как в его составе содержится достаточно большое количество самых разных примесей. Что же касается показателей отдачи тепла, то их величина аналогична древесине. Хим. реакция горения считается экзотермической, теплота сгорания угля имеет больший коэффициент.
У каменного угля температура возгорания может достигать 400 градусов. Причем теплота сгорания угля этого вида очень большая, благодаря этому этот вид топлива широко применяют для обогрева жилищных помещений.
Самая большая результативность у угля. Из минусов подобного топлива отметим его дороговизну. Температура горения угля этого вида может достигать 2250 градусов. Аналогичного показателя нет ни у одного твёрдого топлива, добываемого из недр земли.
Специфики печи, работающей на угле
Такое устройство имеет особенности конструкции, подразумевает проведение реакции пиролиза угля. Кокс не относится к полезным ископаемым, он стал продуктом деятельности человека.
Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением необходимого количества энергии тепла. Какая методика создания подобного поразительного продукта? Роль заключена в установленной деревообработке, за счёт чего происходит значительное изменение ее структуры, выделение из нее очень большой влаги. Выполняется аналогичный процесс в специализированных печах. Рабочий принцип подобных устройств основывается на процессе пиролиза. Печь для получения кокса состоит из четырех базисных элементов:
- топки;
- укрепленного основания;
- дымоотвода;
- отсека вторичной переработки.
Химический процесс
После проникания в камеру происходит постепенное тление дров. Этот процесс происходит за счет наличию в камере сгорания необходимого количества газообразного кислорода, поддерживающего горение. По мере тления встречается выделение необходимого количества тепла, превращение избыточной жидкости в пар.
Дым, выдиляющийся в процессе реакции, идет в отсек вторичной переработки, там он полностью горит, происходит тепловыделение. Углевыжигательная печь делает несколько главных практических задач. При ее помощи образуется кокс, а в помещении поддерживается оптимальная температура.
Но процесс получения аналогичного топлива считается достаточно щекотливым, и при самом небольшом промедлении возможно абсолютное сгорание дров. Нужно в конкретное время доставать из печи обуглившиеся заготовки.
Использование кокса
При воплощении инновационной цепочки выходит замечательный материал, задействовать который можно для настоящего обогревания жилищных помещений во время зимнего сезона отопления. Несомненно, температура горения каменного угля будет выше, однако не во всех регионах такое горючее доступно по стоимости.
Горение кокса начинается при температуре 1250 градусов. К примеру, плавильная печь не прекращает работу собственно на древесном угле. То пламя, которое образуется при подаче в печь воздуха, очень легко расплавляет металл.
Создание идеальных условий для горения
Из-за причины большой температуры все внутренние детали печи делаются из специализированного шамотного кирпича. Для их укладки используют жаростойкую глину. При разработке особенных условий вполне можно получить в печи температуру, превышающую 2000 градусов. У практически всех видов угля есть собственный показатель точки возгорания. После достижения данного показателя главное держать температуру возгорания, постоянно подавая в топочную камеру избыточное кол-во кислорода.
Из минусов этого процесса отметим теплопотерю, ведь часть выделяемой энергии уходить будет через трубу. Это приводит к понижению температуры камеры сгорания. В ходе экспериментальных исследований ученым получилось установить для самых разных видов топлива хороший лишний объем кислорода. Благодаря выбору излишка воздуха, можно рассчитывать на абсолютное сгорание топлива. В конце концов можно рассчитывать на самые маленькие потери энергии тепла.
Заключение
Сравнительную ценность топлива оценивают по его теплотворной способности, измеряемой в калориях. Принимая к сведению характеристики различных его разновидностей, делаем вывод, что именно каменный уголь считается идеальным видом твёрдого топлива для котлов. Большинство владельцев своих систем отопления пытаются задействовать котлы, которые работают на смешанном топливе: твёрдом, жидком, газообразном.
Температура горения угля: виды углей и их свойства
Обозначение вида топлива, нужного для печи, зависит от очень многих моментов.
Одним из них считается кол-во тепла, выделяемого при горении.
В качестве горючего материала применяются уголь, древесина, торф, брикеты в виде топлива.
Специфики различных видов топлива
Рассмотрим два главных, самых популярных, вида твердотопливного сырья — дрова и уголь.
Дрова содержат большое количество влаги, благодаря этому в первую очередь происходит влажностное испарение, на что понадобится некоторое количество энергии. После испарения влаги начинается активное горение дров, но процесс продолжается непродолжительное время.
Таким образом, чтобы его поддерживать, требуется частое подкладывание дров в топочную камеру. Температура загорания древесины будет примерно 300°С.
По количеству выделяемого тепла и продолжительности горения уголь превосходит древесину. В зависимости от возраста ископаемого материала минерал делится на виды:
Состав топлива различных видов
Бурый уголь относится к молодым залежам, благодаря этому в нем содержится самое большое кол-во влаги (от 20% до 40%), летучих веществ (до 50%) и минимальное количество углерода (от 50% до 70%). Температура горения у него больше, чем дерева, и составляет 350°С. Теплота сгорания — 3500 ккал/кг.
Очень популярным видом топлива считается каменный уголь. В нем содержится минимальное количество влаги (13-15%), а содержание горючего элемента углерода превосходит 75%, в зависимости от сорта.
Температура в среднем загорания — 470°С. Летучих газов в каменном угле 40%. При горении выделяется 7000 ккал/кг.
К самым старым залежам твердотопливного ископаемого относится уголь, залегающий на большой глубине. В нем почти что нет летучих газов (5-10%), а кол-во углерода меняется в пределах 93-97%. Теплота сгорания находится в границах от 8100 до 8350 ккал/кг.
Отдельно стоит отметить кокс. Его получают из дерева путем пиролиза — сжигания при большой температуре без доступа кислорода. Готовый продукт выделяется большим содержанием углерода (от 70% до 90%). При сжигании деревянного топлива выделяется около 7000 ккал/кг.
Про специфики применения торфяных углей можно прочесть в этой публикации: https://teplo.guru/kotly/torfyanyie-briketyi.html
Процесс горения
Все зависит от вида и сорта горючее разделяется на короткопламенное и длиннопламенное. К короткопламенным относится уголь и древесный уголь, кокс.
При сжигании уголь выделяет много тепла, однако для его розжига необходимо обеспечить большую температуру более легко воспламеняемым топливом, к примеру, дровами. Уголь не выделяет дыма, горит без запаха, пламя у него невысокое.
Длиннопламенные виды топлива сгорают за два этапа. В первую очередь выделяются летучие газы, которые сгорают над слоем угля в пространстве камеры сгорания.
После выгорания газов начинает сгорать оставшееся горючее, превратившееся а в это время в древесный уголь. Древесный уголь горит на колосниках коротким пламенем. После выгорания углерода остается зола и шлаки.
Обсудим процесс сгорания топлива в печке прямого сжигания, какую применяют для отапливания частных строений. Она состоит из главных частей:
Топочная камера совмещается с поддувалом через специализированную решётку (колосники), размещенные внизу камеры сгорания. На колосники ложится горючее, а из поддувала через колосники воздух поступает в топочную камеру.
Формулы горения
Температуры возгорания различных видов топлива (нажмите для увеличения)
При загорании топлива (дрова, уголь) идет хим. реакция с выделением тепла.
Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, организуя окись углерода.
На этом процесс горения не кончается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверку камеры сгорания.
Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Появляющийся монооксид углерода (двуокись углерода) поступает в дымотвод и улетает через трубу.
Тление с небольшим притоком кислорода приводит к появлению неядовитой окиси углерода, давая одинаковое тепло.
Использование
Ключевым применением топлива считается его сжигание для выделения тепла. Тепло применяется не только для отапливания приватного дома и приготовления пищи, но также и в промышленности для оснащения тех. процессов, происходящих при большой температуре.
В отличии от печки прямого сжигания, где процесс поступления кислорода и интенсивность горения слабо изменяется, в промышленных печах большое внимание уделяют контролю над подачей кислорода и поддержанием одинаковой температуры горения.
Рассмотрим ключевую схему сгорания угля.
- Идет нагревание топлива и влажностное испарение.
- С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он даёт основное тепло.
- Уголь преобразуется в древесный уголь.
- Процесс горения древесного угля сопровождается выделением тепла, достаточного для запуска коксования следующей порции топлива.
В промышленных котлах горение древесного угля делится по самым разнообразным камерам от горения коксового газа. Это дает возможность выполнять приток кислорода для древесного угля и газа с различной интенсивностью, добиваясь нужной скорости горения и поддержания нужной температуры.
Применение кокса
Кокс в обиходе применяется для приготовления мяса на мангале.
Благодаря большой температуре горения (около 700°С) и отсутствию пламени обеспечивается одинаковый жар, достаточный для приготовления мяса без обугливания.
Также его используют как горючее для каминов, приготовления пищи на маленьких печах.
В промышленности его применяют как восстановитель при изготовлении металла. Незаменим кокс при изготовлении стекла, пластмасс, алюминия.
Сделать кокс возможно и собственными силами. Подробности: https://teplo.guru/eko/drevesnyiy-ugol-svoimi-rukami.html
Применение бурого угля
Хотя температура горения и отдача тепла бурого ископаемого меньше, чем каменного, его также используют для отапливания и приготовления пищи.
Это можно объяснить его доступной ценой.
Но более повсюду используется бурый уголь для переработки и получения разных веществ на основе химии: полукокса, горного воска, сажи, бензина.
О горении бурого угля смотрите следующее видео:
Температура горения разных видов угля
Результативность и экономичность системы отопления с котлом на твердом топливе зависит от варианта топлива. Кроме дров и отходов обработки дерева в качестве энергоносителя широко применяется уголь разных видов. Температура горения угля — один из главных показателей, но следует ли его предусматривать во время выбора топлива для печи или котла?
Уголь в печи
Уголь: разновидности и характеристики
Угли первым делом отличаются по рождению. В качестве энергоносителя применяют кокс, который получают путем пережигания древесины, и также ископаемое горючее.
Ископаемые угли — горючее, созданное природой. Они состоят из остатков древних растений и битумных масс, которые подверглись целому ряду превращений в процессе опускания под землю на большие глубины. Переустройство начальных веществ в эффективное горючее протекало при больших температурах и в условиях дефицита кислорода под толщей земли. К ископаемым видам топлива относится бурые и каменные угли, и также уголь.
Бурые угли
Среди ископаемых углей наиболее молодые — бурые угли. Собственное название горючее получило за бурый цвет. Этот вид топлива отличается достаточным количеством летучих примесей и большим содержанием влаги — до 40%. При этом кол-во чистого углерода достигает 70%.
Из-за очень высокой влажности у бурого угля низкая температура горения и низкая отдача тепла. Загорается горючее при 250°С, а температура горения бурых углей может достигать 1900 °С. Теплота сгорания составляет примерно 3600 ккал/кг.
Как носитель энергии бурый уголь в натуральном виде уступает дровам, благодаря этому его реже используют для печей и твердотопливных агрегатов в приватных домах. Но стойким спросом пользуется брикетированное горючее.
Бурые угли
Бурый уголь в брикетах — это горючее, ушедшее специальное приготовление. Благодаря уменьшению влаги увеличивается его энергетическую эффективность. Отдача тепла брикетированного топлива может достигать 5000 ккал/кг.
Каменные угли
Каменные угли старше бурых, их залежи размещаются на глубине до трех километров. В этом виде топлива содержание чистого углерода достигает 95%, а летучих примесей — до 30%. Влаги этот носитель энергии имеет не больше 12%, что благоприятно оказывает влияние на теплоэффективность полезного ископаемого.
Температура горения каменного угля в оптимальных условиях может достигать 2100°С, но в печи для отопления горючее сжигается максимум при 1000°С. Отдача тепла каменноугольного топлива составляет 7000 ккал/кг. Его тяжелее распалить — для возгорания требуется нагрев до 400°С.
Каменноугольный носитель энергии чаще других используется для обогрева жилых зданий и домов другого назначения.
Каменный уоль
Самое старинное твёрдое ископаемое горючее, которое почти не имеет влаги и летучих примесей. Содержание углерода в угле превосходит 95%.
Удельная отдача тепла топлива может достигать 8500 ккал/кг — это высший показатель среди углей. В оптимальных условиях уголь горит при 2250°С. Загорается он при температуре не меньше 600°С — это показатель для самых низкокалорийных видов. Для розжига необходимо применять дрова, чтобы создать нужный нагрев.
Характеристики угля
Уголь первым делом промышленное горючее. Его применение в печи или котле нецелесообразно и дорого. Кроме высокой отдачи тепла к положительным качествам угля относится невысокая зольность и малодымность.
Свойства кокса
Кокс подчеркивают в отдельную категорию, потому как это не ископаемое горючее, а продукт производства. Что бы его получить древесину обрабатывают специальным образом, чтобы поменять структуру и удалить остатки влаги. Методика получения хорошего и хорошего в потреблении энергоносителя известна с давних пор – раньше древесину пережигали в глубоких ямах, перекрыв доступ кислороду, а в наше время используются особенные углевыжигательные печи.
Сжигание древесины в углевыжегательной печи
При нормальных условиях хранения влажность кокса будет примерно 15%. Загорается горючее уже при нагревании до 200°С. Удельная теплотворная способность энергоносителя высока — она может достигать 7400 ккал/кг.
Температура горения кокса варьируется в зависимости от сорта дерева и условий сжигания. Например, березовые угли можно применять для разогрева кузнечного горна и металлической ковки — при насыщенной подаче воздуха гореть они будут при 1200-1300°С. В печке или котле для отопления температура в процессе горения достигнет 800-900°С, а при эксплуатации угля в мангале на улице — 700°С.
Горючее из пережженной древесины экономичен — его расход намного меньше если сравнивать с использованием дров. Кроме высокой отдачи тепла оно отличается невысокой зольностью.
Благодаря тому, что кокс горит с малым количеством золы и выделяет ровный жар без открытого пламени, он прекрасно подойдет для приготовления мяса и остальных продуктов на открытом огне. Также он может применяться для каминного теплоснабжения или готовки еды на варочной печи.
Специфики сжигания углей
Рассматривая, при какой температуре горит тот или другой вид топлива, необходимо взять во внимание, что приводятся цифры, достижимые только в оптимальных условиях. В домашней печи или твердотопливном котле подобные условия создать нереально, да и не надо. Кирпичный или железный теплогенератор не рассчитывается на этот уровень нагрева, а тепловой носитель в контуре быстро закипит.
Благодаря этому температура сгорания топлива определяется режимом его сжигания, другими словами, от численности воздуха, подаваемого в топку. Ископаемый и деревянный носитель энергии прекраснее всего горит, если подача воздуха может достигать 100%. Что бы ограничить потока воздуха применяется задвижка или заслонка, за счёт чего поддерживается идеальная для печи температура сгорания топлива — около 800-900°С.
Сжигание углей в котле
При сжигании энергоносителя в котле нельзя допустить вскипание носителя тепла в водяной рубашке — если клапан для предохранения не сработает, случится взрыв. Более того, смесь пара и воды плохо действует на циркулярный насос в системе обогрева.
Чтобы контролировать процесс горения, применяются следующие способы:
- носитель энергии загружается в топочную камеру и изменяется подача воздуха;
- угольная крошка или горючее кусочками подается умерено (по аналогичной схеме, что и в гранульных котлах).
Специфики горения
Угли отличаются по виду пламени. У горящего каменного и бурого угля языки пламени длинные, уголь и кокс относятся к короткопламенным энергоносителям. Короткопламенное горючее горит почти что без остатка, выделяя приличное количество энергии тепла.
Сгорание длиннопламенных источников энергии происходит в 2 этапа. В первую очередь выделяются летучие фракции — горючий газ, который горит, поднявшись к верхней части топочной камеры. В процессе выделения газов уголь коксуется, и после выгорания летучих веществ начинает гореть появившийся древесный уголь, организуя короткое пламя. Углерод выцветает, шлаки и зола остаются.
Заключение
Подбирая, какой носитель энергии лучше применять для котла на твердом топливе или печи, необходимо смотреть на ископаемое горючее и кокс. Температура горения не принципиальна, потому как ее во всяком случае придется лимитировать, чтобы исполнить хороший режим эксплуатации теплогенератора.
Главное оценить доступность энергоносителя и его стоимость, теплоэффективность, удобство применения. Для агрегатов для котельной очень часто применяют каменный или бурый уголь. Сжигание каменного угля в газогенераторной печи — подходящий вариант, который дает возможность применять максимум энергии тепла, снизив топливный расход и уменьшив кол-во вредных выбросов.
Газогенераторная печь для сжигания каменного угля
Печь или агрегат для котельной обязаны быть рассчитаны на работу с высокотемпературным энергоносителем.
