Температура горения различных видов угля

Виды углей, применяемые для отопления

Образование черного топлива в недрах занимает от нескольких сотен тысяч до миллионов лет. Чем глубже и древнее месторождение, тем выше плотность и теплота сгорания угольной массы. Энергетическая ценность горючего зависит от одного показателя – процентного содержания чистого углерода в составе ископаемого.

Перечислим разновидности углей, сжигаемых в отопительных печах, в порядке возрастания калорийности:

1. Бурый уголь содержит до 70% углерода. Оставшиеся 30% – летучие вещества (связанный кислород, азот, водород) и примеси – сера, железо, фосфор, кремний и алюминий.
2. Более плотный каменный уголь на 82% состоит из углерода, остальное – примеси и влага.
3. Антрацит – самое древнее топливо, содержащее до 95% углерода.

При сгорании бурые угли выделяют наименьшее количество тепловой энергии

Каменноугольное твердое топливо делится на виды и классы по физическим свойствам и размерам фракции. В зависимости от происхождения состав угля меняется, что влияет на его характеристики – температуру воспламенения и горения, теплотворную способность и зольность. Ниже в таблице представлена классификация каменных углей по содержанию летучих веществ, влаги и золы.

После добычи угольная смесь проходит калибровку – деление на фракции. Чем крупнее куски, тем выше цена энергоносителя и лучше происходит сжигание. Насколько отличаются и как обозначаются угли разной крупности, покажем в очередной таблице.

Мы не причисляем к общей классификации древесный уголь по нескольким причинам:

• горючее не является ископаемым, это продукт сухой переработки (перегонки) древесины;
• использование выжженного угля для обогрева жилища невыгодно экономически, дешевле купить обычных дров;
• данное топливо хорошо подходит для работы кузнечного горна, газогенератора либо сжигания в мангале.

Так выглядит горение длиннопламенной марки каменного угля

Варианты угля

Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением достаточного количества тепловой энергии. Какова технология создания такого удивительного продукта? Суть заключается в определенной обработке древесины, благодаря чему происходит существенное изменение ее структуры, выделение из нее избыточной влаги.

• камеры сгорания;
• укрепленного основания;
• дымохода;
• отсека вторичной переработки.

Производство древесного угля – перспективное направление. Его потребление постоянно растет, причем он используется как на производстве, так и для бытовых целей. Применение в быту всем знакомо: приготовление пищи на мангале и в барбекю сегодня уже практически не обходится без древесного угля. Древесный уголь многие  предпочитают закладывать в камины: это топливо не дымит, не выделяет газов (в частности, угарного) и  имеет большую теплотворную способность.

Изготовление древесного угля — перспективное направление

В промышленности древесный уголь применяют в металлургии (в нашей стране практически не практикуется), для изготовления фильтров разного назначения. Используется он при выплавке некоторых ценных металлов, кристаллического кремния, активированного угля. Находит применение в сельском хозяйстве и в медицине.

Использовать древесный уголь можно и для отопления. Особенность его горения состоит в том, что высоких языков пламени нет. Зато есть равномерный устойчивый жар. Температура горения древесного угля зависит от нескольких факторов: от плотности (из разных сортов древесины уголь  получается разной плотности), от его качества (условий выжига)  и от количества кислорода, подаваемого во время горения.

Как видим из таблицы, тепла древесный уголь выделяет, по крайней мере, не меньше, чем каменный уголь и почти в два с половиной раза больше, чем самые лучшие дрова. Почему же его почти не используют для отопления? Во-первых, в нашей стране уголь древесный производится в очень малых объемах (в мире производят 9 млн.

тонн в год, на долю России приходится 100 тыс. тонн) и имеет высокую цену. Если даже покупать его у производителей, то при закупке до 5 тонн просят 180 рублей за 10кг (18000 за тонну). Даже при экономном расходе получается достаточно дорого. Если вы живете в местах, где большое количество лесов, в которых всегда хватает сухостоя, то обеспечить себе некоторое количество древесного угля не очень сложно даже без оборудования.

Теплота сгорания древесного угля чуть больше, чем теплота сгорания качественного каменного угля

Согласно ГОСТ7657 84 древесный уголь должен иметь:

• Зольность не более 3%
• Содержание летучих веществ не более 20%

Изготавливается этот вид топлива из разных пород древесины, которые делят на две группы:

1. бук, береза, вяз, граб, дуб, клен, ясень.
2. ива, липа, ольха, осина, тополь.

В зависимости от исходного сырья, состава и качественных показателей продукта, древесный уголь  бывает марки А (из древесины первой группы) и марки Б (из смеси групп 1 и 2). Сорта и качественные характеристики приведены в таблице.

Фасуют древесный уголь обычно в мешки разного объема. Чаще это мешки бумажные двух и трехслойные, редко встречается фасовка в полиэтилен. На упаковке указывается марка, вес и объем.

Разжигать древесный уголь нужно без использования какой-либо химии: неприятный запах от нее останется до тех пор, пока гореть будет топливо. Потому берем кусок бумаги, комкаем, несколько тонких сухих лучинок выстраиваем вокруг бумаги «шалашиком», бумагу поджигаем, ждем, пока займутся лучины, сверху подкладываем немного сухих дров.

Как разжечь древесный уголь? При помощи бумаги и тонких щепок или…строительного фена

Есть способ разжечь древесные угли без бумаги, спичек и дров. Нужен только строительный фен и электрическая розетка. Все. Ни бумаги, ни спичек. Берете фен, включаете на максимум, направляете поток воздуха на сложенный горкой уголь. Первый уголек вспыхнет где-то через полминуты, потом займутся остальные, минут через пять будут гореть все.

Химический процесс

После попадания в камеру происходит постепенное тление дров. Данный процесс происходит благодаря наличию в топке достаточного количества газообразного кислорода, поддерживающего горение. По мере тления наблюдается выделение достаточного количества тепла, превращение избыточной жидкости в пар.

Дым, выделяющийся в процессе реакции, идет в отсек вторичной переработки, там он полностью сгорает, происходит выделение тепла. выполняет несколько важных функциональных задач. С ее помощью образуется древесный уголь, а в помещении поддерживается комфортная температура.

Но процесс получения подобного топлива является достаточно деликатным, и при малейшем промедлении возможно полное сгорание дров. Необходимо в определенное время извлекать из печи обуглившиеся заготовки.

Виды угля для топки печи

В зависимости от материала

Материал для печей, работающих на угле – основной критерий выбора топлива и печи. Разберем эти качества подробнее.

Для чугунной печи

Чугун по своим характеристикам легко переносит высокие температуры, поэтому такие печи, и кирпичные лучше подходят для топки их углем. Каменные угли, обозначенные литерами:

• «А» — антрацит;
• «Д» — длиннопламенный;
• «ДГ» — уголь длиннопламенный, газовый.

Мнение эксперта
Павел Круглов
Печник с 25-летним стажем

Этот уголь для печи лучше остальных видов. Печи, оборудованные системами длительного горения, для них рекомендуют использовать длиннопламенный и аналогичный газовый вид. Топливо «ДГ» наиболее подойдет для пиролизных типов печей – у них повышенное образование отработанных газов при сжигании топлива, с обедненной по кислороду атмосферы топки.

Бурые типы углей не подходят для чугунных печей – большое содержание золы потребует прочищать дымоход после 20-25 дней эксплуатации.

Для кирпичной печи

Лучший уголь для печи и котлов  — это порода под литерой «А». Но некоторые печники рекомендуют растапливать такие печи орешками длиннопламенного угля. После набора температуры засыпают антрацит.

Такой вариант позволяет поддерживать температуру в помещении и экономить дорогостоящий антрацит. Такой закладки хватает до вечера. На ночь, засыпают семечку, которая поддерживает температуру в доме на протяжении 8-10 часов.

Важно! Котлы и печи разных конструкций могут менять свои вкусы, поэтому зайдите на форум и поинтересуйтесь, какое топлива подойдет для вашей техники.

Так вы сможете не только сэкономить деньги, но и позволите каменке работать в нормальном режиме. При выборе, многое зависит от ваших возможностей. Можно приобрести топливо, марки «А» и обеспечить себя антрацитом с отличными характеристиками.

Мнение эксперта
Павел Круглов
Печник с 25-летним стажем

Но для обогрева небольших садовых домиков лучше купить кокс или даже бурые угли. Они справятся со своей задачей не хуже антрацита, но стоят на порядок дешевле. Невысокая цена лингита делает такое топливо востребованным у дачников или у сельских жителей.

Для стальной печи

Рекомендуют использовать дорогостоящий антрацит, но подойдет и коксовый тип топлива. Важнее выбрать величину его фракций и применять смешанную схему использования.

Отметим сразу – такие печи обязательно должны изготавливаться из толстой и только жаропрочной стали. Если вы сделаете печь – буржуйку из старой бочки, она может не доработать до конца отопительного сезона. Высокая температура при сжигании топлива потребует приобретать дорогие печи с деталями, толщиной от 8-10 мм. Это увеличивает массу и ее цену.

Если вы приобрели стальную печку, работающую на угле, обязательно ознакомьтесь с инструкцией. В ней, производители указывают его марки и виды.

Важно! Независимо от материала печей, перед растопкой агрегата, обязательно открываем воздушную заслонку на дымоходе, дверку топки и поддувало и выдвигаем ящик для сбора золы. Только убедившись в достаточной тяге, можно заполнить топку

Для этого рекомендуют для растопки использовать дрова, затем засыпать в отсек «орех» и перед ночью использовать «семечко».

В зависимости от назначения

Такое топливо можно использовать для отопления дома, теплицы или бани. Разберем основные места установки и выбор видов для них.

Для бани и сауны

Если вы любите запах сгоревших дров, то такое топливо вам не подойдет. Уголь сгорает без запаха и сполохов огня. Каменный уголь для печи в бане, дает для парной тяжелый и влажный пар. Добавим еще и высокий уровень токсичности золы для человека.

Это недостатки такого топлива для сауны. Но высокая температура за короткий промежуток времени – это достоинство для больших бань. Для маленькой парной лучше использовать старое, проверенное временем топливо – дрова.

Для отопления дома

Выбор зависит от величины помещения. Для небольшого садового домика подойдет коксовый или даже бурый уголь, но потребуется чаще прочищать дымоход.

Такое топливо имеет небольшую температуру разогрева, чем антрацит, но стоит на порядок ниже. Длинопламменный и длиннопламенный газовый уголь предпочтительней для обогрева средних и больших домов. Но самые высокие показатели дает использование антрацита.

Выбор зависит от денег, которые вы сможете выделить на покупку топлива. Используя смешанную закладку угля, описанную выше, можно значительно снизить затраты на приобретение угля. В отличие от печей в бане, дом требуется отапливать постоянно.

Поэтому понадобится точно рассчитать весь годовой запас угля и закупить несколько видов топлива.

Принципы топки кирпичной и железной печки

Многие считают, что протопить печь — не такое уж сложное занятие. Набросал дров, поджёг и жди, пока станет в доме тепло. На самом деле для того, чтобы протопить печь правильно, нужно знать некоторые особенности. Иначе дров сжечь можно много, а в доме будет холодно.

Перед тем как закладывать дрова в топку, необходимо очистить зольную камеру и колосниковую решётку от остатков прогоревшего ранее топлива. Это обеспечит прямое поступление воздуха через поддувало к пламени. Чтобы растопить печку, рекомендуется использовать только сухие дрова. Влажными или отсыревшими поленьями пользоваться нельзя, так как это приведёт к задымлению и большому отложению сажи в дымоходе.

Если добавлять уголь, то нужно отбирать среднего размера. Мелкие и слишком крупные фракции не подходят для домашних печей.

В начале отопительного сезона топку нужно как следует вычистить

Укладываем в топку поленья. Это можно делать двумя способами:

• шалашом (под конус) если топка большая;
• параллельно (с просветами 8–10 см).

Дрова должны составлять примерно две трети объёма топочной камеры. До верха должно оставаться свободное пространство 15–20 см. Закладку дров лучше делать прямо в центре топки или ближе к дверце печки, но не ближе к задней стенке.

Выдвигаем вьюшку на необходимый уровень. Слегка приоткрываем дверцу поддувала. С помощью спичек или тонкой щепы поджигаем кусок бересты или бумаги, уложенный перед дровами.

Как только пламя начнёт охватывать дрова, прикрываем дверцы и топки, и поддувала. Когда они начинают гореть равномерно, слегка прикрываем вьюшку.

Вьюшка позволяет регулировать процесс топки

Управляем огнём при помощи вьюшки и поддувала, которые обеспечивают доступ воздуха к огню. Дверцу топочной камеры держим закрытой. Открываем её только в случае, если нужно перемешать угли кочергой или подложить дрова.

При постоянной топке печи каменным углем при закладке сначала нужно сжечь небольшую порцию дров и уже после этого засыпать уголь слоем 5–6 см. После того как он разгорится, добавляем топливо до 15 см, тогда печь будет гореть хорошо и равномерно прогреваться.

Как определить, что дрова горят правильно:

1. Если пламя белого цвета и в отводящих каналах слышен шум, необходимо дверцу поддувала прикрыть. Это показатель сильной тяги.
2. Если пламя приобрело красный оттенок, а из дымохода наружу валит чёрный дым — тяга слишком маленькая. Приоткрываем поддувало.
3. Пламя жёлтого цвета означает оптимальное горение.

Для большей эффективности нельзя перемешивать дрова, пока они не сгорят наполовину. Только после этого их можно шевелить кочергой. Сгоревшие угли собирайте по центру топки, обложив их горящими дровами и углями. При этом лучше всего прикрыть дверцу поддувала или вьюшку.

Не рекомендуется постоянно ворошить дрова

Если пламя в топке погасло, это означает, что внутри образовался угарный газ. Скорее всего, дрова были влажными или отсырели в процессе хранения. Конечно, лучше всего их не использовать. Но если нет других вариантов, тогда закройте дверцу топки и полностью отворите вьюшку и задвижку. Снова разведите огонь и подождите 10–15 минут. За это время угарный газ выветрится. Теперь немного приоткройте дверцу и заслонки, и можно продолжать топить.

Для того чтобы хорошо протопить печь, потребуется 1,5–2 часа. Поверхность при этом нагревается до 70–80°С, реже — до 90 °C. При более высокой температуре на печи пригорает пыль и появляется неприятный запах. Из-за перегрева могут образоваться трещины на кладке и устройство быстро выйдет из строя.

После полного прогорания дров и угля закрывают вьюшку. Это обязательно для сохранения тепла в доме до следующей топки.

Завершить процесс следует, соблюдая определённые правила:

1. Когда прогорают дрова, постепенно прикрывайте поддувало и задвижку.
2. После того как в топке останутся лишь угли, надо на решётке собрать их в кучу и прикрыть поддувало вместе с вьюшкой примерно на 2/3 или 3/4.
3. Только после полного исчезновения синеньких огоньков (процесс сгорания угарного газа), угли можно раскидать по всей топке и крепко закрыть вьюшку и дверку.
4. Если по какой-то причине необходимо прекратить процесс горения печи при наличии недогоревших головешек, нужно их извлечь и потушить самостоятельно. Не имеет смысла заливать их водой. Это может привести к задымлению и образованию ненужной сырости в топочной камере.

Зимой печь протапливать лучше дважды в день. Тогда дом не будет остывать. Исключением является русская печь. Её можно топить только один раз в день, поскольку теплоотдача наступает значительно позже.

Что такое горение?

Но прежде чем разбираться, какая температура горения дров в печке, нелишним будет изучить, что же вообще такое горение.

Казалось бы, ответ на этот вопрос максимально прост. Кто же не видел открытый огонь? Однако при более подробном изучении вопроса он становится уже не столь простым. А ведь знать о нем больше нужно хотя бы для того, чтобы лучше разобраться в основном рассматриваемом вопросе.

Само горение принято делить на три этапа: разогрев, возгорание пиролизных газов и воспламенение. Изучим каждый из них.

Разогревом называют стадию, когда древесина нагревается до 120-150 градусов, она начинает обугливаться. Уголь, образующийся при этом, может самовоспламениться. Если нагреть дерево до 250-350 градусов, то начнется пиролиз – процесс распада древесины на газообразные составляющие. Дерево начинает тлеть, но пламя не появляется.

Если дополнительно повысить температуру, то газы, образуемые при пиролизе, воспламенятся. Пламя довольно быстро охватит всю зону, подвергшуюся разогреву. Огонь здесь обычно имеет светло-желтый оттенок.

Наконец, воспламенение – оно происходит, когда температура дров доходит до 450-620 градусов (зависит от ряда факторов, которые рассмотрим чуть позже). На этой стадии огонь становится самоподдерживающимся, может охватывать дополнительные участки.

Как видите, все гораздо сложнее, чем думают практики, неоднократно разводившие огонь.

Преимущества и недостатки

У ископаемого угля, который используется в качестве основного вида топлива, есть свои преимущества и недостатки. Каждый пункт обязательно должен быть рассмотрен теми потребителями, которые применяют этот материал для отопления своих домов и дач.

Среди положительных характеристик можно отметить следующие факты:

1. При сгорании уголь выделяет много полезного тепла.
2. Такое топливо может использоваться в современных котлах, которые работают по принципу «буржуйка», а также в универсальном оборудовании с системой водяного отопления.
3. У потребителя всегда есть возможность выбрать наиболее подходящий материал — каменный, бурый или же древесный уголь.
4. Такое топливо горит намного дольше, нежели обычные дрова. Как показывает практика, одной закладки вполне хватает на 12 часов активной эксплуатации котла.
5. Доступная цена. Купить качественный уголь без лишних финансовых затрат можно в любом регионе России.
6. Простота хранения. Добываемый каменный уголь практически не впитывает влагу, благодаря чему его можно хранить как под открытым небом, так и под небольшим навесом.

Основными недостатками считаются следующие показатели:

1. Загрязнение окружающей среды и неприятный запах. Во время сжигания ископаемых материалов, в атмосферу выделяется большое количество СО2. Помимо этого, дымовые газы имеют весьма резкий и неприятный запах, что может приносить массу дискомфорта обычным гражданам.
2. Отсутствие автоматизации. У мастера не будет возможности настроить работу котла на определённый временной промежуток, к тому же загружать уголь придётся вручную. Для обычного устройства необходимо минимум 3 заправки топливным материалом в день.
3. Регулярная очистка внутренних поверхностей и удаление скопившейся золы. Убирать все остатки угля необходимо ежедневно, во время этой процедуры котёл должен быть остановлен.

Все эти недостатки не являются критическими, благодаря чему ископаемый и древесный уголь активно используется не только в частной отрасли, но и промышленной. Такая популярность возникла на фоне доступной цены и отменных тепловых характеристик.

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м 3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м 3 .

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически. Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.