Разновидности угля
Существует несколько видов этого топлива, температура угля при горении у каждого типа будет разной. По происхождению различают уголь, полученный из древесины, и ископаемые экземпляры.
Ископаемое топливо сотворила сама природа. В его состав входят растительные компоненты, которые подвергались изменениям, находясь под толщей земли.
К этой категории относятся следующие типы угля:
- антрацит;
- бурый;
- каменный.
Выделяют 3 вида угля
Природные ископаемые
Самая молодая разновидностей ископаемых — бурый уголь. Этот вид топлива состоит из большого количества примесей и отличается высоким уровнем влаги (до 40%). При этом содержание углерода может доходить до 70%.
Из-за высокой влажности этот уголь имеет невысокую температуру горения и низкую отдачу тепла. Температура горения составляет 1900 градусов, а возгорание происходит при 250 градусах. Бурую разновидность редко используют для печей в частных домах, поскольку она сильно уступает дровам по качеству.
Данный уголь имеет высокую влажность Каменные ископаемые старше бурых. В природе они содержатся очень глубоко под землей. Этот теплоноситель может содержать до 95% углерода и до 30% летучих примесей. При этом ископаемое имеет невысокое содержание влаги — максимум 12%.
Находясь в печи, температура горения угля составляет 1000 градусов, а в идеальных условиях может достигать отметки в 2100 градусов. Его достаточно сложно разжечь, для этого нужно нагреть ископаемое до 400 градусов. Каменный теплоноситель — самая популярная разновидность топлива для обогрева зданий и частных домов.
Антрацит — древнейшее ископаемое, практически не содержащее примесей и влаги. Количество углерода в топливе более 95%. Температура сгорания составляет 2250 градусов при подходящих условиях. Для воспламенения необходимо создать температуру минимум 600 градусов. Необходимо применять дрова для того, чтобы создавать нужный нагрев.
Интересно: температура горения дров в печке.
Данный уголь не имеет влаги
Продукты производства
Древесный уголь не является природным ископаемым, поэтому его выделяют в отдельную категорию. Этот продукт получается в результате обработки древесины. Из нее удаляют лишнюю влагу и меняют структуру. При правильном хранении влажность в древесном топливе равна 15%.
Для того чтобы топливо воспламенилось, его необходимо нагреть до 200 градусов. Следует учитывать то, что температура горения древесного угля может отличаться в зависимости от условий и вида древесины, например:
- для ковки металла подойдут березовые угли — при качественной подаче воздуха, они будут гореть при 1200-1300 градусах;
- в отопительной котле или в печи температура древесного угля при горении составит 800-900 градусов;
- в мангале на природе показатель будет равен 700 градусов.
В этом видео вы узнаете, чем отличается каменный уголь от древесного:
Дуб
Стоит на первом месте в перечне деревьев, которые можно использовать для костра. Дуб долго горит и имеет самую высокую теплоотдачу. Однако, рубить его – дело довольно трудоёмкое, как и разжигать, кстати. Поэтому, если вам попалась дубовая сухара – доставайте бензопилу, ибо с топором или обычной пилой придётся основательно повозиться и попотеть.
Далее в тексте я намерен использовать теплотворную способность дубовых дров в качестве эталона измерения костровой мощности, и с лёгкой руки назову сие «дубовым эквивалентом», а обозначать буду как «дэ».
- Костровая мощность: 1дэ.
- Теплотворная способностьЗдесь и далее – для древесины с влажностью 12%, что вполне соответствует не очень старому сухостою.: 3758 кВт·ч/м³.
- Температура горения: 900 °C.
- Время горения: длительное.
- Пламя: неравномерное, с лёгким потрескиванием, но при всём том – довольно жаркое.
- Угли: “адские” (долго тлеют и дают нестерпимый жар).
- Сложность разжигания: высокая. Чтоб раскочегарить дубовое полено – придётся предварительно развести костерок из прочих, более быстро разгорающихся дров.
Формулы горения
При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.
Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.
На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.
Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.
Полезно знать: когда над топливом исчезают голубые язычки пламени, тогда можно закрыть заслонку дымохода, чтобы тепло не уходило через трубу на улицу.
Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.
Как сделать уголь в домашних условиях
Изготовление древесного угля в домашних условиях производится с применением подручных средств. Это наиболее простая технология, правда, не гарантирующая получение высококачественного древесного угля. Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками проводятся подготовительные работы, в число которых обязательно входят мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. Для получения качественного древесного угля подбираются поленья одного вида древесины, они очищаются от коры и рубятся на примерно одинаковые головни.
Перед тем как начать делать древесный уголь своими руками определяется способ выжигания. Наиболее популярные способы получить древесный уголь в домашних условиях это выжигание дерева:
- в земляной яме;
- в бочке;
- в печи.
Первые два выполняются на улице, последний осуществляется в два этапа – первый в печке (оптимально, если бы печь была построена на открытом воздухе), а второй на улице.
В яме
Это самый дешевый способ получить древесный уголь в домашних условиях. Для этого в земле отрывается яма глубиной 0,8-1,0 м., диаметром 0,5-0,6 м. На дне делается закладка дров для разведения огня. После того как будет разведен огонь в яму делается закладка сырья. Дрова укладываются доверху. После того как огонь охватит весь объем ямы, и дрова понемногу начнут прогорать, яма закрывается металлическим листом, а сверху насыпается влажная земля, так, чтобы полностью перекрыть доступ кислорода.
Через 12-16 часов после закрытия ямы, осторожно открывается крышка. Примерно через 1-1,5 часа головни можно вынимать
При таком способе получения древесного угля в яме выход готового продукта составляет от 25 до 35% объема заложенных дров.
В бочке
Делать древесный уголь в домашних условиях можно и в бочке. Для этого берется металлическая бочка. Для большого объема потребуется большая 200 литровая бочка, для угля объемом 3-4 кг достаточно и 50 литровой. Для работы желательно выбирать бочку с толстыми стенками, с большой горловиной и по возможности с крышкой, закрываемой на замок. Чтобы получить древесный уголь в бочке технология особо не меняется, единственное, что рекомендуется поставить ее на кирпичи, чтобы после осуществить прогрев. Бочка заполняется дровами, разжигается и после того как она разгорится, закрывается крышкой. Примерно через 12-18 часов для 200 литровой емкости рекомендуется разжечь огонь под бочкой и прогреть ее в течение 3-4 часов. После прогрева бочку можно оставить остывать.
Снимать крышку нужно осторожно, чтобы не вдохнуть угарный газ. Вынимать материал можно через 4-6 часов
При полной загрузке бочки можно получить до 40-50% объема готового топлива.
В печке
Изготовлять древесный уголь можно и в печке. Процесс состоит из двух этапов. Первый этап – это сжигание дров в печи. Это делается до того момента пока дрова полностью не прогорят. Дальше головни вынимаются из топки печи и перекладываются в ведро или керамическую емкость и закрываются крышкой. Выход при таком способе древесного угля небольшой, всего 2-2,5 кг.
Что такое длительное горение в отопительных печах
Как известно, интенсивность процесса горения топлива зависит от количества подаваемого кислорода. При достаточном его количестве топливо горит интенсивно, выделяя большое количество тепла, но сгорает закладка быстро. При ограниченном поступлении воздуха, горение может перейти в стадию тления, при котором даже языки пламени наблюдаются не всегда.
Печь на твердом топливе при наличии герметичной дверки можно перевести в режим тления
В принципе, любую печь путем манипуляций с задвижками можно перевести в режим длительного горения. Другое дело, что не все они предназначены для такого режима. Обычные печи с перекрытыми задвижками могут быть даже опасны — в режиме тления могут стать источником дыма или угарного газа. Так что лучше искать печь камин для дачи в характеристиках которой указана строчка «длительное горение» и стоит максимальное время горения одной закладки. Это может быть 6-18 часов.
Как определить поддерживает ли печь длительное горение или нет
Одна из характеристик, по которым можно отличить печь камин длительного горения для дачи от обычной отопительной — герметичное ее исполнение. Ведь надо сделать так, чтобы воздух поступал в нужном количестве. Не больше и не меньше. Второй признак — наличие нескольких регулируемых заслонок.
Заслонки, шиберы должны быть герметичны (на фото дверка зольника печи Nordika)
Герметичность проверить можно только во время топки, а вот наличие заслонок отслеживается визуально и то, насколько плотно они перекрывают доступ воздуха тоже можно посмотреть, как хорошо они двигаются. В некоторых моделях регулировка подачи воздуха происходит через зольный ящик. В таком случае надо смотреть, насколько он хорошо «ходит», насколько плотно перекрывает подачу воздуха. Хотя зольный ящик не может быть герметичным, больших отверстий он оставлять тоже не должен. Так же можно отследить наличие уплотнения на дверке, шибера на трубе. Все это критерии, по которым можно определить поддерживает ли данная печь-камин длительное горение.
С дожигом газов
Чем еще отличаются печи длительного горения от обычных? Тем, что в них может производиться дожиг газов, которые образуются в процессе горения дров. В обычных печах эти газы улетают в трубу, так как для их воспламенения требуется особый режим — высокая температура и ограниченный доступ воздуха. В печах длительного горения топливная камера может быть разделена на несколько частей. В одной горят дрова, в остальных — газы, которые образовались при разложении топлива. Подобные печи называют еще газогенераторными, так как именно в режиме тления образовывается самое большое количество газов. Что характерно, большая их часть имеет теплотворную способность выше чем у топлива, при разложении которого они образовались. Так что при использовании обычных печей значительная часть тепла упускается. Потому и считается что печь камин длительного горения для дачи и дома более выгоден, так как требуется меньшее количество топлива.
В технических характеристиках должна быть строка о том, что данная модель поддерживает режим длительного горения. Также должно быть максимальное время на одной закладке в режиме длительного горения
Минус в том, что печь камин длительного горения для дачи или дома стоит солидных денег. Ценник на модели, поддерживающие длительное горение, стартует от 400-450$, если это российский производитель и корпус из конструкционной стали. Отечественная нержавейка стоит раза в два дороже, а чугун — еще в два раза. Импортные печи-камины с функцией длительного горения, при тех же характеристиках, примерно на 70-100% дороже.
Отличие классического открытого камина от печи-камина
Классический камин открытого типа — это только дополнительный источник тепла, который обогреть помещение в холода не может. Он дает тепло в небольшом количестве, распространяется оно только во время горения топлива, причем непосредственно перед топкой. Этот вид отопительного прибора хорош для сырого летнего или осенне/весеннего дня. Зимой дать достаточное количество тепла для всего помещения он не в состоянии, так как для его работы нужна хорошая тяга, которая «вытягивает» большую часть тепла.
Одна из самых простых моделей: печь камин длительного горения для дачи и дома «Бавария». Производитель –ЭКОКАМИН (Россия)
Печь-камин имеет другие характеристики, закрытую топку. Такой агрегат может отапливать помещение самостоятельно (при правильно подобранной мощности). А печь камин длительного горения для дачи и дома еще и делает это экономно, так как использует энергию топлива по максимуму.
Полезные советы
Высокая температура горения дров – залог эффективного отопления частного дома. Даже производители ТТ-котлов и дровяных печей указывают в инструкции, что лучший КПД теплогенератора наблюдается именно при работе на максимальном режиме.
Напоследок дадим несколько рекомендаций, как добиться высокой жаропроизводительности, а значит, и экономии энергоносителя:
Если дрова вам приходится закупать, не берите низкокалорийные породы, например, иву и тополь. Первая слишком насыщена влагой, а второй отличается малой плотностью. Помните, что вы оплачиваете кубометры, а не килограммы твердого топлива.
Высушите поленья насколько это возможно. Свежесрубленное дерево достигает влажности 20—25% после минимум полутора лет сушки в открытой дровнице.
Старайтесь не эксплуатировать котел в хваленом режиме тления, который якобы помогает экономить. Как вы могли убедиться по фото, температура огня при нормальном горении составляет 800 °С, а тлеющая древесина даст не больше 450 °С. С такой теплоотдачей дом не обогреешь.
Угарный газ СО не только горюч, но и токсичен. Пытаясь экономить топливо, мы перекрываем подачу воздуха в топку и провоцируем его выделение. Мало того что потенциальное топливо без толку выбрасывается наружу, но и загрязняет окружающую среду.
Не организовывайте подачу воздуха в топку с улицы, чтоб не терять энергии на его нагрев
При выборе твердотопливного котла обращайте внимание на модели с каналом подогрева. Их легко отличить по вентилятору, установленному на верхней панели, а не в дверце зольника.
https://youtube.com/watch?v=AQszFWpURGA
Конечно, непрерывно поддерживать в камере высокую температуру невозможно, ведь потребность дома в тепле тоже меняется и зависит от многих факторов. Для накопления излишков энергии существуют теплоаккумуляторы, они же – буферные емкости. В крайнем случае приобретайте теплогенератор с принудительным наддувом, где в периоды отключения вентилятора доступ воздуха перекрывается полностью.
Почему не стоит заполнять всю решетку раскаленным углем?
Если вся решетка покрыта углем, то жар будет только прямым, а продукты будут находиться непосредственно над ним. Это хорошо, если вы готовите бургеры или хот-доги. Но многие продукты жарят как в режиме прямого, так и непрямого жара (например, кусочки курицы на кости).
Вы можете представить, во что превращается курица, если ее готовить только в режиме прямого жара? Она обугливается сверху, при этом мясо на костях остается непрожаренным. Чтобы правильно приготовить такое блюдо, сначала нужно поджарить курицу в режиме прямого жара, а потом обязательно довести до готовности в режиме непрямого жара.
Горение — углеводород
Горение углеводородов развивается по типу сильно разветвленной и потому крайне быстрой цепной реакции, и чем сложнее молекула углеводорода, тем большее число элементарных актов составляет цепь и образуется больше разнообразных промежуточных продуктов. Химизм сгорания сложных углеводородов и их смесей изучен очень мало. Тем не менее накоплен большой экспериментальный материал, позволяющий во многих случаях управлять процессом горения, вести инженерные расчеты тепловых двигателей и разрабатывать мероприятия по повышению эффективности использования топлива.
Горение углеводородов идет, как показывают исследования, тоже с образованием промежуточных продуктов — гидроксила, формальдегида и метилового спирта и, кроме того, связано с термическим разложением ( крекингом) углеводородов с выделением сажистого углерода, придающего пламени светящийся характер.
Горение углеводородов представляет собой Свободнорадикальное цепное замещение молекулярным кислородом с последующими сложными превращениями.
| Скорость разветвленной цепной реакции со в зависимости от времени реагирования т. |
Горение углеводородов имеет еще более сложный механизм, чем горение окиси углерода и водорода. Для реакций горения углеводородов характерен большой период индукции, исчисляемый минутами и даже часами. Наличие его объясняется тем, что наряду с образованием цепей происходит и их обрыв.
Горение углеводородов протекает еще более сложно. Механизм этих реакций во многих деталях еще не раскрыт. Для них характерен большой период индукции, исчисляемый минутами и даже часами, период, в который протекание реакции чрезвычайно затягивается, а температура повышается очень медленно.
Горение углеводородов протекает еще более сложно, чем горение окиси углерода, и обусловлено это тем, что этот процесс протекает с большим количеством цепей, возникающих за счет распада сравнительно сложных молекул углеводорода.
Горение углеводородов — процесс сложный, почти совершенно не изученный, вероятно вследствие многочисленных путей, по которым он может протекать в зависимости ют тех или иных условий.
Горение углеводородов в двигателе внутреннего сгорания также может быть неполным.
| Схема цепного горения водорода.| Зависимость тепловыделения и потерь тепла от температуры.| Температура воспламенения горючих газов. |
Горение углеводородов происходит, как показывают исследования, тоже с образованием промежуточных продуктов — гидроксила ОН и нестойких веществ — метилового спирта СН3ОН и формальдегида СНОН и, кроме того, связано с термическим разложением ( крекингом) углеводородов с выделением сажистого диспер-сного углерода, придающего пламени светящийся характер.
Горение углеводородов осложняется тем, что параллельно с окислением происходит термическое разложение с образованием сажистого углерода, водорода и метана. Поэтому механизм горения тяжелых углеводородов в значительной степени сводится к механизму горения метана, водорода и гетерогенному горению углерода.
Горение углеводородов представляют протекающим по следующей схеме. Оно начинается с присоединения ими кислорода с образованием спиртов и альдегидов.
Горение углеводородов развивается по типу сильно разветвленной и потому крайне быстрой цепной реакции, и чем сложнее молекула углеводорода, тем большее число элементарных актов составляет цепь и образуется больше разнообразных промежуточных продуктов. Химизм сгорания сложных углеводородов и их смесей изучен очень мало. Тем не менее накоплен большой экспериментальный материал, позволяющий во многих случаях управлять процессом горения, вести инженерные расчеты тепловых двигателей и разрабатывать мероприятия по повышению эффективности использования топлива.
Реакция горения углеводородов протекает более сложно, чем горение водорода или окиси углерода. Первая реакция протекает медленно, причем температура повышается также медленно. Возникновение индукционного периода связано с тем, что наряду с образованием происходит и обрыв цепей, что тормозит протекание реакции.
Как получить максимальную пользу?
Чтобы топливо удерживало теплотворность, его нужно правильно хранить. Хоть и выгодно закупать уголь крупными партиями, не стоит делать это на несколько лет вперед. Самый нестойкий к хранению — бурый, он пролежит без потери свойств до полугода, дольше всего хранится антрацит до полутора лет.
Для хранения угля выбирают темное, хорошо проветриваемое и защищенное от влажности место в подвале или сарае. Топливо складывают в специально сколоченные деревянные ящики или хранят в мешках.
Фото 4. Мешок с каменным углём. В такой упаковке лучше всего хранить угольное топливо.
Угольные запасы не боятся осадков, поэтому их можно оставить во дворе. Для такого хранения выбирают утрамбованную площадку, насыпают на нее уголь, уплотняют, чтобы снизить содержание воздуха, способствующее окислению.
Формулы горения
Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения) При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.
Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.
На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.
Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.
Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.
Использование древесного угля
Древесный уголь в быту используется для приготовления мяса на мангале.
Благодаря высокой температуре горения (около 700°С) и отсутствию пламени обеспечивается равномерный жар, достаточный для приготовления мяса без обугливания.
Также его применяют как топливо для каминов, приготовления пищи на небольших печах.
В промышленности его используют как восстановитель при производстве металла. Незаменим древесный уголь при производстве стекла, пластмасс, алюминия.
Обычно температура каменного угля
, находящегося в воздухе, всегдавыше 1650 °C . начинает гореть при поступлении кислорода при температуре1250 °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 металл.
Когда 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 . Кирпичи кладутся на .
Безусловно, если создать определенные условия, то, сжигая каменный уголь, можно получить температуру выше 2000 °C.
Чтобы уголь сгорал полностью, необходимо выполнить несколько операций. 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.
Стоит ли топить торфом
Торф брикетируется, поскольку перед сушкой обладает большим количеством влаги, а после этой процедуры рассыпается. Благодаря прессовке подобная проблема исключается, однако, это не может стать причиной уменьшения образования золы в больших количествах в процессе сгорания. Этот минус является существенным при использовании торфа. Чистка и уход за печью считаются трудоемкими процессами. При топке этим горючим веществом подобная задача усложняется в разы, ведь требуется постоянная процедура удаления золы в колоснике и зольнике, в ходе которой эти вредные частицы норовят разлететься по всей комнате.
