Топлинни стойности на различни горива: сравнение на топлинните стойности + таблица за топлинните стойности

Плюсове и минуси на котлите на течно гориво

Всъщност вече споменахме всички предимства и недостатъци на котлите на течно гориво, но за всеки случай нека ги повторим:

Плюсове:

• Висока степен на автоматизация, възможност за създаване на максимален топлинен комфорт.
• Пълна автономност от други енергийни източници (освен електричество, но нуждата от него е малка, можете да се справите с генератор)

Недостатъци:

• Високи експлоатационни разходи.
• Необходимо е да се осигури вместимост на склада за гориво и да се избегне замръзване на горивото и тръбопроводите.
• Вентилаторните горелки са доста шумни, чува се работата им през стената.
• GTBO трябва да бъде разположен в добре проветриво отделно помещение, за предпочитане да не е свързано с жилищните помещения - "ароматът" на дизеловото гориво е неудържим.

Модерното котелно помещение за течно гориво е чисто помещение; няма да видите локви от "слънчево масло" по пода. Но специфичната миризма на гориво все още се усеща.

И така, кой ще инсталира котел на течно гориво в дома си? Първо, някой, който няма и в близко бъдеще не се очаква да положи газопровод. Второ, човекът, който не е беден и предпочита да плаща повече пари, но може да живее в комфортни условия. Третият е човек, чиято къща не разполага с достатъчно електрическа енергия, за да организира алтернативно отопление, и отоплението с дърва не е удобно за него.

В заключение трябва да се отбележи, че маслените котли са доста сложни и изискват професионална поддръжка. Поради това монтажът, свързването и обслужването трябва да се извършват от подходящо квалифицирани специалисти.

Топлинни стойности за твърди горива

Тази категория включва дървесина, торф, кокс, шистов нефт, брикети и прахообразни горива. Основната съставна част на твърдите горива е въглеродът.

Особености на различните видове дървесина

За да получите най-доброто от дървата за огрев, трябва да се уверите, че те са сухи и не горят твърде бавно.

Парчетата дървесина се нарязват на парчета с дължина до 25-30 cm, за да могат лесно да се подават в огнището.

Идеалната дървесина за отопление с дърва е дъб, бреза или ясен. Глогът и леската са добри примери. От друга страна, иглолистните дървета имат ниска калоричност, но висока степен на изгаряне.

Как горят различните видове дърва:

1. Букът, брезата, ясенът и лешникът трудно се разтопяват, но поради ниското съдържание на влага могат да горят влажни.
2. Елшата и трепетликата не образуват сажди и "умеят" да ги премахват от комина.
3. Брезата се нуждае от достатъчно количество въздух в горивната камера, в противен случай тя ще дими и ще отлага катран по стените на комина.
4. Борът съдържа повече смола от смърча, затова искри и гори по-силно.
5. Крушовите и ябълковите дървета се разцепват по-лесно от другите и изгарят добре.
6. Кедърът постепенно се превръща в тлеещ въглен.
7. Черешата и брястът са опушени, а яворът се чупи трудно.
8. Липата и тополата горят бързо.

Стойностите на TST за различните видове силно зависят от плътността на конкретния вид. 1 кубичен метър дърва за огрев се равнява на около 200 литра течно гориво и 200 m3 природен газ. Дървата и дървата за огрев са категоризирани като такива с ниска енергийна ефективност.

Влияние на възрастта върху свойствата на въглищата

Въглищата са естествен материал от растителен произход. Добива се от седиментни скали. Това гориво съдържа въглерод и други химически елементи.

Освен от вида, топлината на горене се влияе и от възрастта на материала. Лигнитните въглища са в най-младата категория, следвани от каменните въглища, а антрацитните са най-старите.

Възрастта на горивото определя съдържанието на влага: колкото по-млади са въглищата, толкова повече влага съдържат. Това се отразява и на свойствата на този вид гориво.

Процесът на изгаряне на въглища е съпроводен с отделяне на вредни за околната среда вещества, а скарата на котела се покрива с шлака. Друг неблагоприятен фактор за атмосферата е наличието на сяра в горивото. Този елемент се превръща в сярна киселина при контакт с въздуха.

Производителите успяват да намалят съдържанието на сяра във въглищата, доколкото е възможно. В резултат на това TST варира дори в рамките на един и същи вид. Географското положение на добива също оказва влияние върху ефективността. Не само чистите въглища, но и брикетираната шлака могат да се използват като твърдо гориво.

Коксуващите се въглища са с най-висока горивна стойност. Въглищата, дървените въглища, лигнитните и антрацитните въглища също имат добри характеристики.

Характеристики на пелетите и брикетите

Това твърдо гориво се произвежда промишлено от различни видове дървесина и растителни отпадъци.

Нарязаните дървени стърготини, кори, картон и слама се изсушават и превръщат в пелети с помощта на специално оборудване. Добавя се полимер - лигнин, за да се направи масата вискозна.

Пелетите имат разумна цена, която се влияе от голямото търсене и особеностите на производствения процес. Този материал може да се използва само в котли, предназначени за този вид гориво.

Брикетите се различават само по формата си и могат да се зареждат във фурни и котли. И двата вида гориво се разделят на видове според суровината: от кръгли въглища, торф, слънчоглед, слама.

Пелетите и брикетите имат значителни предимства пред другите видове гориво:

• пълна екологосъобразност;
• способност за съхранение при почти всички условия;
• устойчивост на механични въздействия и гъбички;
• равномерно и продължително горене;
• оптимален размер на пелетите за зареждане в отоплителното устройство.

Екологичното гориво е добра алтернатива на традиционните източници на топлина, които не са възобновяеми и оказват неблагоприятно въздействие върху околната среда. Но пелетите и брикетите са с повишен риск от пожар, който трябва да се вземе предвид при организиране на пространството за съхранение.

Ако е необходимо, е възможно да се произведе производство на горивни брикети в собствените си ръце, по-подробно - в тази статия.

Технология на производствения процес

В древността хората са използвали технологията за изгаряне на дървени въглища, за да произвеждат гориво от въглища. Слагали са дърва за огрев в специални ями и са ги покривали с пръст, като са оставяли малки дупки. От индустриалната революция насам процедурата по овъгляване се извършва с автоматизирано оборудване, което може да контролира реакциите на карбонизация на веществата и да нагрява материала до температура на изгаряне.

В промишлените приложения този материал се произвежда в малки количества. Преди производството на дървени въглища е необходимо да се изберат подходящите суровини, да се закупи специализирано оборудване и да се определи технологията на производство. Индустрията използва три основни метода за производство на дървени въглища

• сушене;
• пиролиза;
• калциниране.

Получените продукти се пакетират, брикетират и маркират. В ГОСТ 7657-84 е описано как се произвеждат дървени въглища в производството. Той дава описание на схемите на технологичния процес и определя точното количество температура, необходимо за нагряване на суровината.

Въглищата могат да се произвеждат в домашни условия, като се създава домашна индустрия. Най-често тази суровина се произвежда в домашен парцел. Преди да се направят дървени въглища, е необходимо да се подреди помещението в съответствие с правилата за безопасност, да се избере производствената технология и да се оценят перспективите за развитие на бизнес проекта.

Избор на суровина

Според ГОСТ 24260-80 "Суровини за пиролиза и дървени въглища" за създаването на дървени въглища е необходима дървесина от широколистни дървета. Тази група включва бреза, ясен, бук, клен, бряст и дъб. Използват се и иглолистни дървета: смърч, бор, ела, лиственица и кедър. В по-малка степен се използват иглолистни дървесни видове като круша, ябълка, слива и топола.

GOST 24260-80 Дървесни суровини за пиролиза и овъгляване. Спецификации

1 файл 457.67 KB Суровината трябва да има следните размери: дебелина - до 18 cm, дължина - до 125 cm. Дървесината не трябва да има голямо количество гниене на беловината (до 3 % от общата площ на дървесината). Това намалява твърдостта на материала и увеличава съдържанието на пепел в него. Наличието на големи количества вода не е разрешено. Това вещество причинява пукнатини по повърхността на дървения материал.

Сушене на дървесина

По време на процеса на сушене необработеният дървен материал се поставя в инсталация за изгаряне на дървени въглища. Дървесината е изложена на въздействието на димните газове. При топлинната обработка температурата на дървесината се повишава до 160 °C. Количеството вода, съдържащо се в дървесината, оказва влияние върху продължителността на процеса. В резултат на процеса на сушене се получава материал със съдържание на влага 4-5 %.

Пиролиза

Пиролизата е реакция на химическо разлагане, при която материалът се нагрява при липса на кислород. Дървесината се нагрява до 300 °C. Пиролизата отстранява H2O от суровината, което води до овъгляване на материала. Допълнителната термична обработка превръща дървесината в гориво с дял на въглерода от 75%.

Калциниране

След пиролизата продуктът се калцинира. Тази процедура е необходима, за да се отделят смолите и нежеланите газове. Закаляването се извършва при 550 °C. След това продуктът се охлажда до 80 °C. Това охлаждане е необходимо, за да се предотврати спонтанното запалване на продукта при контакт с кислород.

Характеристики и свойства на дървесината

Тенденцията е да се преминава от газови системи към системи за битово отопление на твърдо гориво.

Това, което не е широко известно, е, че добрият микроклимат в къщата зависи от качеството на избраното гориво. Традиционният материал, който се използва в такива котли, е дървото.

В суровите климатични условия с дълги и студени зими е трудно да се отоплява домът с дърва през целия отоплителен сезон. Ако температурата падне рязко, собственикът на котела е принуден да използва котела на границата на максималния му капацитет.

Изборът на дървесина като твърдо гориво е свързан със сериозни проблеми и неудобства. На първо място, имайте предвид, че температурата на горене на въглищата е много по-висока от тази на дървата. Сред недостатъците е и високата скорост на изгаряне на дървесината, която създава сериозни трудности при експлоатацията на отоплителния котел. Собственикът му е принуден да осъществява постоянен контрол върху наличието на дърва за огрев в пещта, като за отоплителния сезон се изисква достатъчно голямо количество от тях.

Брикети.

Брикетите са твърдо гориво, образувано в процеса на компресиране на дървесни отпадъци (стърготини, трески, дървесен прах), както и на битови отпадъци (слама, люспи), торф.

Твърди горива: брикети

Брикетите са лесни за съхранение, при производството им не се използват вредни свързващи вещества, така че този вид гориво е екологично чист. При горене те не искрят, не отделят димящи газове, горят равномерно и плавно, като по този начин осигуряват достатъчно дълъг процес на горене в котелната камера. В допълнение към котлите на твърдо гориво те се използват в домашни камини и за готвене (например на скара).

Съществуват 3 основни вида брикети:

1. Брикети RUF. Те са оформени като "тухли" с правоъгълна форма.
2. Брикети NESTRO. С цилиндрична форма, може да бъде и с отвори отвътре (пръстени).
3. Брикети Pini & Kay. Фасетирани брикети (4,6,8 ръба).

Коефициент на възстановяване на топлината

Коефициентът на оползотворяване на топлината е съотношението между количеството топлина, погълнато от котела за оползотворяване, и топлината на горивото, изгоряло в пещта.

Коефициентът на оползотворяване на топлината на съвременните газови котли със затворена горивна камера и управлявано от процесора подаване на газ и въздух надхвърля 99%.

Коефициентът на оползотворяване на топлината на всички атмосферни котли не надвишава 90 % поради факта, че по време на горенето в атмосферните котли не се използва част от топлия въздух, който се взема от помещението, нагрява се в пещта от енергията, освободена от горивото, до температура над 100° и се изхвърля в комина.

Коефициентът на оползотворяване на топлината при котлите на твърдо гориво не надвишава 80 % поради високата температура в реактора (пещта) и трудното ѝ регулиране.

По този начин калоричността на газообразните горива в съвременните котли със затворена камера достига до 98 %, изчислена въз основа на калоричността (ако се използва кондензационен котел). Използването на течни горива е ограничено до 77 %, а на твърди горива - само до 68 %.

Опасни примеси в дървесината

При химическата реакция на горене дървесината не изгаря напълно. След изгарянето остава пепел, т.е. неизгорялата част от дървесината, а влагата се изпарява от дървесината по време на горенето.

Качеството на горене и калоричността на дървесината се влияят в по-малка степен от пепелта. Съдържанието на пепел е еднакво за всички видове дървесина и възлиза на около 1 %.

Но влагата в дървесината може да причини много проблеми по време на процеса на горене. Непосредствено след рязането дървесината може да съдържа до 50 процента влага. При изгарянето му по-голямата част от енергията, отделена от огъня, се изразходва за изпаряване на влагата от дървото, което не върши никаква полезна работа.

Изчисляване на калоричността

Влагата в дървесината драстично намалява калоричността на дървата за огрев. Горещите дърва не само не изпълняват функцията си, но и не могат да поддържат правилната температура на горене. Органичните вещества в дървата за огрев не изгарят напълно; при горенето на дървата за огрев се образува по-голямо количество дим, който замърсява както комина, така и помещението на пещта.

Какво представлява влагата в дървесината и на какво влияе тя?

Физическата величина, която описва относителното количество вода, съдържащо се в дървесината, се нарича съдържание на влага. Влажността на дървесината се измерва в проценти.

При измерването могат да се вземат предвид два вида влажност:

• Абсолютната влажност е количеството влага, което дървесината съдържа в момента спрямо напълно изсъхналата дървесина. Такива измервания обикновено се правят за строителни цели.
• Относителната влажност е количеството влага, което се съдържа в момента в дървесината, спрямо собственото ѝ тегло. Такива изчисления се правят за дървесината, използвана като гориво.

Например, ако е записано, че относителната влажност на дървото е 60%, то абсолютната му влажност се изразява като 150%.

За изчисляване на калоричността на дърва за огрев при известна влажност можете да използвате следната формула:

Въз основа на тази формула можем да кажем, че иглолистните дърва за огрев с относителна влажност 12 % имат калоричност 3940 килокалории на килограм, докато широколистните дърва за огрев със същата влажност имат калоричност 3852 килокалории на килограм.

За да разберете какво представлява относителната влажност от 12 процента, това е влажността, която се абсорбира от дървесина, която е била изсушена навън за дълъг период от време.

Лигнит

Лигнитът е най-младата твърда скала, образувана преди около 50 милиона години от торф или лигнитни въглища. По същество това са "неузрели" каменни въглища.

Името на този минерал идва от цвета му - от кафяво-червени до черни нюанси. Лигнитът се счита за гориво с ниска степен на карбонизация (метаморфизъм). То съдържа 50 % или повече въглерод, но също така и много летливи вещества, минерални примеси и влага, така че гори много по-лесно и произвежда повече дим и миризма на изгаряне.

В зависимост от съдържанието на влага лигнитните въглища се разделят на класове 1B (съдържание на влага над 40 %), 2B (30-40 %) и 3B (до 30 %). Добивът на летливи вещества от лигнитните въглища е до 50 %.

Лигнитът има склонност да губи структурата си и да се напуква при продължителен контакт с въздуха. Сред всички видове въглища това е най-некачественото гориво, тъй като генерира много по-малко топлина: калоричността му е само 4000-5500 kcal/kg.

Лигнитът се отлага на малка дълбочина (до 1 км), така че добивът му е много по-лесен и евтин. Въпреки това в Русия те се използват много по-рядко като гориво от каменните въглища. Поради ниската си цена лигнитните въглища все още се предпочитат от някои малки и частни котли и когенерационни централи.

В Русия най-големите находища на лигнитни въглища се намират в Канско-Ачинския басейн (Красноярски край). Цялата област разполага със запаси от почти 640 милиарда тона (около 140 милиарда тона са подходящи за открит добив).

Солтонското находище, единственото находище на въглища в Алтай, е богато и на запаси от лигнитни въглища. Прогнозните му запаси възлизат на 250 милиона тона.

Ленският въглищен басейн, разположен в Якутия и Красноярския край, съдържа около 2 трилиона тона лигнитни въглища. Освен това този вид минерал често се отлага заедно с каменни въглища - така той се добива и в находищата на Минусинския и Кузнецкия въглищен басейн.

Таблици на стойностите на топлината на изгаряне

Вход

• Няма разлика между по-ниски и по-високи стойности на топлината на изгаряне на въглерод, въглероден оксид и сяра, тъй като при изгарянето на тези вещества не се образува вода.
• Стойностите на Btu/lb са изчислени от MJ/kg (1 MJ/kg = 430 Btu/lb).

Дърва за огрев

Това са разпилени или нарязани парчета дървесина, които произвеждат топлинна енергия, когато се изгарят в готварски печки, котли или други устройства.

Дървата се нарязват на отделни парчета с дължина до 30 см, така че да могат лесно да се зареждат в камината. За да се повиши ефективността на използването им, дървесината трябва да е възможно най-суха, а процесът на горене да е сравнително бавен. В много отношения дървата за огрев от твърда дървесина, като дъб и бреза, леска и ясен, както и глог, са подходящи за отопление на помещения. Поради високото съдържание на смола, високата скорост на горене и ниската калоричност иглолистните дървета са много по-лоши в това отношение.

Трябва да се разбере, че калоричността се влияе от плътността на дървесината.

Как се произвеждат дърва за огрев

Снабдяването с дърва за огрев обикновено започва в края на есента или началото на зимата, преди да се образува постоянна снежна покривка. Дървените трупи се оставят на площи с дървени трупи за първоначалния процес на сушене. След известно време, обикновено през зимата или ранната пролет, дървата за огрев се изнасят от гората. Това се дължи на факта, че през този период не се извършва селскостопанска работа, а замръзналата земя позволява по-голямо натоварване на автомобила.

Но това е традиционният ред. Сега, благодарение на голямото развитие на технологиите, дървата за огрев могат да се добиват през цялата година. Предприемчиви хора могат да ви донесат вече разпилени и нарязани дърва за огрев всеки ден срещу разумно заплащане.

Как да режем и сечем дърва за огрев

Нарежете донесените трупи на парчета с подходящ размер за горивната камера. След това дървените трупи се разделят на трупи. Разцепените дървени трупи с напречно сечение над 200 см се нарязват със секач, а останалите - с брадва.

Коловете се нарязват на трупчета, така че напречното сечение на полученото трупче да е около 80 квадратни сантиметра. Този вид дърва за огрев ще горят дълго време в печката за сауна и ще отделят повече топлина. По-малките трупи с квадратно сечение се използват за подпалки.

стека

Нарязаните трупи се поставят в огнище. Тя не е само за съхранение на гориво, но и за сушене на дърва за огрев. Добрият куп дърва за огрев се поставя на открито място, изложено на вятъра, но под навес, който предпазва дървата от валежи.

Най-долният ред дърва за огрев в двуетажната къща е поставен върху дънери - дълги пръти, които не позволяват на дървата за огрев да влязат в контакт с влажната почва.

Дървата за огрев се изсушават до приемливо съдържание на влага за около една година. Освен това дървесината в трупите изсъхва много по-бързо, отколкото в трупите. Нарязаните дърва за огрев достигат приемливо съдържание на влага само за три месеца през лятото. След едногодишно сушене дървесината в купчината трупи ще достигне влажност от 15 процента, което е идеално за изгаряне.

Свойства на дървесината

Различните видове дървесина имат следните физични свойства:

• Цвят - той се влияе от климата и вида на дървесината.
• Блясък - зависи от това как са развити сърцевидните лъчи.
• Текстура - свързана със структурата на дървесината.
• Влага - съотношението на отстранената влага към сухото тегло на дървесината.
• Сушене и набъбване - първото е резултат от изпаряване на хигроскопичната влага, а набъбването - от абсорбиране на вода и увеличаване на обема.
• Плътност - всички дървесни видове имат приблизително еднаква плътност.
• Топлопроводимост - способността за провеждане на топлина през дебелината на повърхността, зависи от плътността.
• Звукопроводимостта се характеризира със скоростта на разпространение на звука и зависи от разположението на влакната.
• Електропроводимостта е съпротивлението при преминаване на електрически ток. Влияние оказват видът, температурата, влажността, посоката на влакната.

Преди да започнем да използваме дървесина за определени цели, първо трябва да се запознаем със свойствата на дървесината и едва след това да започнем да я произвеждаме.

Отоплението на дома в огледалото на числата

Котлите на пелети имат доста висока ефективност именно поради възможността за най-пълно изгаряне на дървесни пелети. По същество това са преработени и пелетизирани отпадъци от дървообработването: дървени стърготини, кори, клони.

Основните предимства на пелетното котелно оборудване са евтиното гориво, екологичността, практичността и ефективността.

Котлите, работещи с пелети, са освободени от основния недостатък на другите котли на твърдо гориво, тъй като позволяват котелното помещение да бъде напълно автоматизирано, т.е. подаването на гориво, управлението на горивния процес и изхвърлянето на димните газове без човешка намеса. Използването на традиционните дърва и въглища не дава такава възможност.

Съвременните котли на пелети осигуряват достатъчно дълъг период на работа в автоматичен режим, чиято продължителност е ограничена само от обема на капацитета, от който се подава горивото. Почистването на работните повърхности на котлите се извършва не по-често от веднъж месечно и не изисква привличането на експерти, което намалява разходите за обслужване на инсталацията.

В представената таблица е направено сравнение на различните видове горива по различни показатели.

Сравнителни характеристики на различните горива

Природен газ

Отоплението с природен газ е най-икономичният начин за отопление на дома ви. Въпреки това, ако няма налична газова мрежа и е необходимо да се отоплява къщата, най-добрият вариант е котел на пелети. За инсталирането на такъв котел, за разлика от газовия котел, не се изискват никакви разрешения и разходи за свързване.

В най-простия случай е необходимо помещение, оборудвано съгласно изискванията за противопожарна защита на котли на твърдо гориво. По отношение на въздействието върху околната среда котлите на пелети са почти безвредни за околната среда, като нивото на CO в продуктите от изгарянето на дървесни пелети е същото като това на природния газ.

Въглища или дърва

Конвенционалните горива могат да се конкурират с пелетите, цената им е сравнително ниска и няма проблеми с получаването им. Освен проблемите с доставката и съхранението обаче тези горива изискват постоянни, ежедневни усилия за обслужване на котела: захранване, почистване и отстраняване на пепелта, която все пак трябва да има къде да се изхвърля в такива големи количества. Малката част от горивото, която остава след изгарянето на пелетите под формата на пепел, съдържа минимално количество вредни съединения и може да се използва като тор за постелята.

Дизелово гориво

С изгарянето на това гориво един парцел земя до къщата ще получи почти цялата таблица на Менделеев. Разходите за закупуване на котела в този случай са 2-3 пъти по-ниски, но месечните разходи за дизелово гориво са повече от 7-8 пъти. Доставката и съхранението на дизелово гориво в количествата, необходими за отопление, са още по-трудни от тези на въглищата. А миризмата, свързана с този вид гориво, е невъзможно да се премахне по принцип. Между другото, миризмата на горящите дървесни пелети е доста приятна и безвредна.

Електричество

Обикновено дори в по-новите жилищни комплекси връзката с електрическата мрежа е сравнително бърза в наши дни. Обикновено тясното място е квотата за потребление на енергия, която се определя от състоянието на външната мрежа и кооперативността на компанията за комунални услуги. При електрическото отопление едно е сигурно: цената на киловат, а оттам и разходите за отопление, само ще се увеличават независимо от икономическата ситуация. Това се случва през последните няколко години.

В крайна сметка, като изключим природния газ, пелетните инсталации са най-модерният, удобен, екологичен и перспективен вид отопление. Сравнително високата първоначална цена на котела се изплаща повече от добре в рамките на първите две-три години, след което той започва да носи на собственика си постоянни и значителни икономии, прочетете печалба.

Създаване на оптимални условия за горене

Поради високата температура всички вътрешни части на пещта са изработени от специални огнеупорни тухли. Те се подреждат с огнеупорна глина. Възможно е да се достигне температура от над 2000 градуса по Целзий в печката за сауна, като се създадат специални условия. Всеки вид въглища има своя собствена точка на запалване

След като се достигне тази точка, е важно да се поддържа температурата на запалване чрез непрекъснато подаване на прекомерно количество кислород в пещта.

Един от недостатъците на този процес е загубата на топлина, тъй като част от освободената енергия изтича през комина. Това води до понижаване на температурата в горивната камера. При експериментални изследвания учените са успели да установят оптималния излишък на кислород за различните горива. Чрез подбор на излишния въздух може да се очаква пълно изгаряне на горивото. В резултат на това може да се очаква минимална загуба на топлинна енергия.