Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

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

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.

Таблица теплотворности

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива

Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л)

Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива. Зная эти показатели, нужно учитывать их при проектирование котельной на твёрдом топливе. Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит от его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.), а также от его влажности и зольности.

Вид топлива	Ед. изм.	Удельная теплота сгорания	Эквивалент
кКал	кВт	МДж	Природный газ, м3	Диз. топливо, л	Мазут, л
Электроэнергия	1 кВт/ч	864	1,0	3,62	0,108	0,084	0,089
Дизельное топливо (солярка)	1 л	10300	11,9	43,12	1,288	—	1,062
Мазут	1 л	9700	11,2	40,61	1,213	0,942	—
Керосин	1 л	10400	12,0	43,50	1,300	1,010	1,072
Нефть	1 л	10500	12,2	44,00	1,313	1,019	1,082
Бензин	1 л	10500	12,2	44,00	1,313	1,019	1,082
Газ природный	1 м 3	8000	9,3	33,50	—	0,777	0,825
Газ сжиженный	1 кг	10800	12,5	45,20	1,350	1,049	1,113
Метан	1 м 3	11950	13,8	50,03	1,494	1,160	1,232
Пропан	1 м 3	10885	12,6	45,57	1,361	1,057	1,122
Этилен	1 м 3	11470	13,3	48,02	1,434	1,114	1,182
Водород	1 м 3	28700	33,2	120,00	3,588	2,786	2,959
Уголь каменный (W=10%)	1 кг	6450	7,5	27,00	0,806	0,626	0,665
Уголь бурый (W=30…40%)	1 кг	3100	3,6	12,98	0,388	0,301	0,320
Уголь-антрацит	1 кг	6700	7,8	28,05	0,838	0,650	0,691
Уголь древесный	1 кг	6510	7,5	27,26	0,814	0,632	0,671
Торф (W=40%)	1 кг	2900	3,6	12,10	0,363	0,282	0,299
Торф брикеты (W=15%)	1 кг	4200	4,9	17,58	0,525	0,408	0,433
Торф крошка	1 кг	2590	3,0	10,84	0,324	0,251	0,267
Пеллета древесная	1 кг	4100	4,7	17,17	0,513	0,398	0,423
Пеллета из соломы	1 кг	3465	4,0	14,51	0,433	0,336	0,357
Пеллета из лузги подсолнуха	1 кг	4320	5,0	18,09	0,540	0,419	0,445
Свежесрубленная древесина (W=50…60%)	1 кг	1940	2,2	8,12	0,243	0,188	0,200
Высушенная древесина (W=20%)	1 кг	3400	3,9	14,24	0,425	0,330	0,351
Щепа	1 кг	2610	3,0	10,93	0,326	0,253	0,269
Опилки	1 кг	2000	2,3	8,37	0,250	0,194	0,206
Бумага	1 кг	3970	4,6	16,62	0,496	0,385	0,409
Лузга подсолнуха, сои	1 кг	4060	4,7	17,00	0,508	0,394	0,419
Лузга рисовая	1 кг	3180	3,7	13,31	0,398	0,309	0,328
Костра льняная	1 кг	3805	4,4	15,93	0,477	0,369	0,392
Кукуруза-початок (W>10%)	1 кг	3500	4,0	14,65	0,438	0,340	0,361
Солома	1 кг	3750	4,3	15,70	0,469	0,364	0,387
Хлопчатник-стебли	1 кг	3470	4,0	14,53	0,434	0,337	0,358
Виноградная лоза (W=20%)	1 кг	3345	3,9	14,00	0,418	0,325	0,345

Источник : Neftegaz.RU

Береза

Это королева норвежских лесов. Береза имеет заслуженно высокий ранг в Норвегии, такой высокий, что другие хорошие сорта деревьев находятся в тени и многие предпочитают только ее.

С точки зрения обработки береза просто мечта лесоруба по сравнению с елью и сосной. Веточки тоненькие, листья не прилипают к перчаткам и инструментам, как иголки. В печи березовые дрова ведут себя бесподобно. Коэффициент горения у них высок, они не выбрасывают искры в комнату и превращаются в яркие угольки. В дополнение ко всему береста легко разгорается и помогает при розжиге.

Но у березы есть и свои требования: она нуждается в хорошей просушке и быстро портится, если ее атакуют грибок и плесень. Если непросушенную березу оставить лежать на земле, она быстро загниет.

Предлагаем ознакомиться Чем отмыть сажу с кирпича: моющие средства, вода, сода

Береза растет активнее всего до 50 лет и редко живет больше 200 лет. Береза пушистая может вырасти до 20 метров, береза повислая — до 30 метров. Средняя плотность древесины составляет 500 килограммов сухого сырья на один кубометр.

Горение топлива

В случае адиабатического сгорания горючей смеси можно определить выделяющееся тепло, а также состав продуктов. При известном составе компонентов топлива, при неизменном объеме, давлении, можно рассчитать тепловой эффект химической реакции. Благодаря термодинамическому расчету можно получить только некоторые сведения о процессе: температуру продуктов, равновесный состав.

Для полного описания горения, включая скорость процесса, критические условия, необходимо рассматривать связь между переносом вещества и энергии.

При предварительном перемешивании окислителя и горючего процесс осуществляется по всему пространству, его именуют объемным горением. В неперемешанных системах наблюдается диффузионное горение, когда горючее отделено от окислителя.

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

Расходы с электрокотлом

Теперь рассмотрим возможности электрокотла. В данном случае необходимо понимать, хватит ли Вам выделенного лимита мощности? Во-вторых, уже практически повсеместно осуществляется двухтарифный учет электроэнергии.

Давайте рассмотрим два варианта: однотарифный и двухтарифный.

Однотарифный вариант

Соответственно, стоимость 1кВт/ч тепла от электрического котла составляет 4,04 рубля. В данном случае экономии можно добиться, используя автоматику, чтобы не перетапливать помещение понапрасну.

Двухтарифный вариант

В двухтарифном варианте, совместно с электрическим котлом, устанавливается накопительная емкость соответствующего объема. В данном случае котел в основном работает в ночное время, на максимальной мощности, по ночному тарифу.

Он отапливает помещение, а избыток тепла идет в бак-накопитель. Затем в дневное время помещение отапливается за счет накопленного в ночное время по ночному тарифу тепла.

Иногда этого тепла не хватает и котел не отапливает дом, иногда этого тепла получается с избытком, поэтому принимаем во внимание, что отопление происходит только по ночному тарифу. Стоимость 1кВт/ч электричества в Московской области на 2021 год (по ночному тарифу) составляет 1,26 рублей

Стоимость 1кВт/ч электричества в Московской области на 2021 год (по ночному тарифу) составляет 1,26 рублей.

КПД электрического котла равен 1. В этом случае стоимость 1кВт/ч тепла от электрического котла равна 1,26 рублей.

То есть, стоимость будет составлять аналогичную цифру стоимости электричества по ночному тарифу и будет равна 1,26 рублей.

Теплотворность твердых материалов

К этой категории относится древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикетное и пылевидное топливо. Основная составная часть твердого топлива — углерод.

Особенности разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при условии соблюдения двух условий — сухости древесины и медленном процессе горения.

Куски дерева распиливают или рубят на отрезки длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружались в топку

Идеальными для дровяного печного отопления считаются дубовые, березовые, ясеневые бруски. Хорошими показателями характеризуется боярышник, лещина. А вот у хвойных пород теплотворность низкая, но высокая скорость горения.

Как горят разные породы:

1. Бук, березу, ясень, лещину сложно растопить, но они способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
2. Ольха с осиной не образуют сажи и «умеют» удалять ее из дымохода.
3. Береза требует достаточного количества воздуха в топке, иначе будет дымить и оседать смолой на стенках трубы.
4. Сосна содержит больше смолы, чем ель, поэтому искрит и горит жарче.
5. Груша и яблоня легче других раскалывается и отлично горит.
6. Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
7. Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
8. Липа с тополем быстро прогорают.

Рекомендуем: Как делается отделка и облицовка камина мрамором?

Показатели ТСТ разных пород сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м3 природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь является природным материалом растительного происхождения. Добывается он из осадочных пород. В этом топливе содержится углерод и другие химические элементы.

Кроме типа на теплоту сгорания угля оказывает влияние и возраст материала. Бурый относится к молодой категории, за ним следует каменный, а самым старшим считается антрацит.

По возрасту горючего определяется и влажность: чем моложе уголь, тем больше в нем содержание влаги. Которая также влияет на свойства этого типа топлива

Процесс горения угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, колосники котла при этом покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы — наличие серы в составе топлива. Этот элемент при соприкосновении с воздухом трансформируется в серную кислоту.

Производителям удается максимально снизить содержание серы в угле. В результате ТСТ отличается даже в пределах одного вида. Влияет на показатели и география добычи. Как твердое топливо может использоваться не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.

Наибольшая топливная способность наблюдается у коксующегося угля. Хорошими характеристиками обладает и каменный, древесный, бурый уголь, антрацит.

Характеристики пеллет и брикетов

Это твердое топливо изготавливается промышленным способом из различного древесного и растительного мусора.

Измельченная стружка, кора, картон, солома пересушивается и с помощью специального оборудования превращается в гранулы. Чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, в нее добавляют полимер — лигнин.

Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияют высокий спрос и особенности процесса изготовления. Использоваться этот материал может только в предназначенных для такого вида топлива котлах

Брикеты отличаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба типа горючего делятся на виды по сырью: из кругляка, торфа, подсолнечника, соломы.

У пеллет и брикетов есть существенные преимущества перед прочими разновидностями топлива:

• полная экологичность;
• возможность хранения практически в любых условиях;
• устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
• равномерное и длительное горение;
• оптимальный размер гранул для загрузки в отопительное устройство.

Экологичное топливо — хорошая альтернатива традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и неблагоприятно действуют на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что стоит учитывать при организации места хранения.

При желании, можно наладить изготовление топливных брикетов собственноручно, подробнее – в этой статье.

ГАЗ

Природный газ — это смесь газов, которые образуются под землей во время разложения органических веществ, поэтому он является полезным ископаемым.

При 101,325 кПа и 20 °C природный газ обретает газообразное состояние, из за чего, как правило, природный газ под недрами земли находится в газообразном состоянии, т.е. в виде отдельных скоплений, газовых залежей. Но также он встречается в виде газовых шапок нефтегазовых месторождений или в растворённом состоянии, например, в нефти или воде. 92-98 % природного газа составляет метан (CH4), при этом в его состав также могут входить более тяжёлые углеводороды, такие как, этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и другие неуглеводородные вещества, такие как, водород (H2), сероводород (H2S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не).

Стоит упомянуть, что природный газ, в чистом виде, не имеет никакого запаха и цвета, что повышает риск отравления при его утечке. Для того, чтобы определить источник утечки газа специалисты начали добавлять в него специальные вещества — одоранты, например, этилмеркаптан, который имеет сильный неприятный запах гнилой капусты, прелого сена и тухлых яиц.

ПЛЮСЫЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Низкое количество выбросов вредных веществ в атмосферу при сгорании.

Низкая стоимость

По сравнению с другими видами топлив, газ является наиболее дешёвым видом топлива, с учётом затрат на транспортировку, хранение и сопутствующих трудозатрат.

Высокая теплотворность

Высокая теплотворная способность по сравнению с другими видами топлив.

Нейтрально:Автономность При наличии газовой магистрали, когда газовые трубы уже подведены к вашему дому с улицы — вам всего лишь остаётся их подключить к котлу и больше не беспокоиться о пополнении топлива. Но при отсутствии газовой магистрали вы будете вынуждены закупать газ с помощью газовых баллонов (газгольдеров) по 50 литров, которые в свою очередь необходимо будет менять каждые 1-2 сутки.

Трудозатраты

При наличии газовой магистрали трудозатраты минимальны. При отсутствии газовой магистрали вам придётся позаботиться о транспортировке, хранении и замене газовых баллонов.

Складское помещение

При отсутствии газовой магистрали вам придётся выделить помещения для хранения газовых баллонов. Для создания автономной системы отопления, снижения трудозатрат и исключения отдельного складского помещения следует установить газгольдеры больших объёмов, под землёй, и наполнять их перед началом сезона отопления.

Дымоход

Если у котла камера сгорания открытая, то для отвода отработавших газов потребуется монтаж полноценной системы дымоотвода, а если камера сгорания закрытая, то достаточно будет коаксиального дымохода.

Опасность для окружающих

Если у газовых котлов камера сгорания открытая, то определённое количество отработавших газов могут попасть в комнату, в которой находится котёл, что может привести к отравлению угарным газом у окружающих людей. В отличие от газовых котлов с закрытой камерой, где вероятность попадания отработавших газов виден к минимуму.

Энергонезависимость

Все газовые котлы с закрытой камерой сгорания нуждаются в постоянном электропитании, в отличие от газовых котлов с открытой камерой сгорания.

МинусыВзрывоопасность Высокая вероятность взрыва при нарушении техники безопасности, эксплуатации, монтажа и обслуживания.

Сложность монтажа

В связи с высокой взрывоопасностью, для монтажа системы отопления требуются соответствующие разрешающие документы и квалифицированные сотрудники.

Отдельное пространство

У помещения, в котором будет расположен газовый котёл, повышается уровень пожароопасности и взрывоопасности, что накладывает определённые ограничения при проектировании дома.

Шум

По сравнению с электрическими котлами газовые котлы создают шум при работе.

Стоимость монтажа

Высокая стоимость монтажа для создания автономной системы отопления, при отсутствии газовой магистрали.

Как посчитать количество угля на зиму

Количество угля, необходимого на обогрев дома, зависит от многих параметров:

• от отапливаемой площади и от материала, из которого построен дом;
• от того, как он утеплен и какие стоят окна, насколько плотно пригнаны двери;
• от типа отопления и вида котла, типа угля;
• от суровости зим в вашем регионе и их средней продолжительности и т.п.

Сколько угля нужно на зиму? Зависит от площади дома, из чего он построен, как утеплен, от типа котла и еще от многих факторов

Предлагаем ознакомиться Копчение рыбы на углях

Хозяева 2-3 комнатных квартир в том же регионе на «прокорм» твердотопливным котлам покупают 1,5-2 тонны. В другом регионе для отопления деревянного дома 80 м2 из бруса покупают по 5 тонн угля и дров, но зимы у них суровые – до -40оС полтора месяца и остальное время -20оС.

Чтобы определиться, на сколько хватит тонны угля именно вам, рекомендуют купить несколько мешков выбранной марки (причем в том месте, где планируете закупать) и смотреть, сколько его требуется в сутки для поддержания комфортной температуры. Учтите «забортную» температуру и сравните ее со средней на протяжении зимы.

Дрова

Самый первый вид топлива, который продолжает оставаться наиболее популярным. Дровами называют фрагменты древесины определённого размера, предназначенные для сжигания в различных устройствах с целью получения тепловой энергии. Чаще всего имеют вид круглых частей целого ствола, однако при большой толщине деревьев, послуживших сырьём, заранее колются на поленья или чурки.

Дрова занимают большую часть объёма всего топливного рынка для котлов в частном владении. Такую всенародную любовь они заслужили благодаря ряду преимуществ:

1. Низкая стоимость. Россия относится к странам, богатым лесными ресурсами, поэтому цена на дрова оказывается низкой даже в тех регионах, где природного леса почти нет или он весь уже вырублен. В населённых пунктах, которые находятся неподалёку от районов лесозаготовок цена порой ещё ниже благодаря минимальным расходам на транспортировку и возможностью приобрести топливо у заготовителя.
2. Экологичность. В отличие от нефти, угля и газа древесина является возобновляемым природным ресурсом. По прошествии определённого времени новые деревья заполняют собой старые вырубки. При грамотном подходе к лесному хозяйствованию можно выйти на отсутствие убыли лесных массивов.
3. Удобство хранения и заготовки. Единственное, от чего нужно беречь дрова – это от влаги. Для этого достаточно сооружения простых навесов и правильного складирования в поленницу. Дрова неспособны воспламеняться самостоятельно без посторонних источников тепла, поэтому требования пожарной безопасности ничем не отличаются от принятых для домашнего хозяйства в целом.
4. Нетребовательность к устройству котла. Дрова горят в любых устройствах. Для их сжигания достаточно простейшей буржуйки, сопряжённой с баком для воды. Более сложные конструкции имеют высокий КПД, когда тепло, получаемое от дров, используется максимально эффективно.

Пожалуй, у этого топлива всего два минуса, хотя они довольно существенны:

1. Из-за габаритов и структуры дров их приходится заготавливать для закладки в котлы вручную. Поэтому распил и раскол – необходимые предварительные процедуры эксплуатации котла на дровах. В связи с этим автоматическая подача дров затруднена.
2. Тепловыделение природной древесины меньше, чем конкурентного сырья, прошедшего стадии переработки. Всё дело в высоком уровне природной влажности. Часть тепла тратится на испарение жидкости.

Чтобы приобрести максимально сухие дрова, старайтесь купить лес в конце зимы или ранней весной. Вам продадут свежий спил, где сок максимально ушёл вглубь. В течение лета и осени эти дрова должны вылежаться, поэтому к следующему отопительному сезону они как раз подсохнут как следует.

Теплотворность идеально сухой древесины составляет около 5 кВт-ч/кг. Однако в реальных условиях получить такой показатель можно только в специальных сушильных печах – такие дрова намного дороже. Теплотворность большинства лиственных пород составляет 4,2 – 4,3 кВт-ч/кг.

Выбирая дрова в качестве топлива, стоить помнить о следующем:

• Дрова лиственных пород горят качественнее, чем хвойных. Это происходит из-за большего количества влаги сосновых и еловых чурбаках. Зато хвойные поленья легче раскалываются на чурки.
• Бук и дуб хорошо подходят для котлов длительного горения, так как выделяют мало сажи и содержат немного влаги. Однако их трудно расколоть.

• При топке котла дровами он потребует регулярной – не реже одного раза в год перед отопительным сезоном – прочистки от сажи и копоти, которые ухудшают теплообмен.
• Самые «горячие» дрова – сухая берёза, а также распространённая на юге белая акация.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

Если уголь используется в твердотопливном котле, тогда нельзя допустить вскипание теплоносителя. Основная опасность связана с тем, что предохранительный клапан может просто не сработать, а это чревато большим взрывом. К тому же смесь воды и горячего пара плохо воздействует на функциональные способности циркуляционного насоса. Специалистами были разработаны два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Расчет горения смеси природного и доменного газов.

Исходные данные для расчета

1. Состав сухого природного и доменного газов, %

Газ	CO	CO2	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	H2	N2	O2	∑
Природный	—	0,5	85,0	4,0	2,5	1,5	1,5	—	5,0	—	100
Доменный	27	12,7	0,3	—	—	—	—	1,4	58,6	—	100

1. Коэффициент расхода воздуха: n = 1,14;

2. Содержание влаги в доменном газе: Wд.г. = 44г/м3;

3. Содержание влаги в природном газе: Wп.г. = 0г/м3 (газ сухой);

4. Теплота сгорания смеси: ;

5. Температура подогрева воздуха и газа: tВ = 600оС = 873К;

tГ = 400оС = 673К;

1. Температура уходящих продуктов сгорания (дыма): tП.Г. = 840оС = 1113К;

2. Расчет ведется на 1м3 газа.

Расчет состава природно-доменной смеси.

1. Пересчет состава сухого доменного газа на влажный.

Объемный процент водяных паров во влажном доменном газе:

.

Коэффициент пересчета состава сухого доменного газа во влажный (рабочий):

.

Рабочий состав доменного газа:

;

;

;

;

.

Таблица 1. Состав рабочего доменного газа.

Газ	СН4	СО2	H2	CO	N2	H2O	∑
Доменный	0,285	12,039	1,337	25,596	55,553	5,19	100

2. Определение теплоты сгорания газов .

Природного газа:

.

Доменного газа:

.

3. Расчет состава смеси природного и доменного газов.

Принимаем долю доменного газа в природно-доменной смеси (ПДС) за x, тогда доля природного газа будет равна y = (1-x). Составляем уравнение:

,

где – исходная теплота сгорания смеси газов, МДж/м3.

Находим, что

.

у = (1-х) = 1-0,747 = 0,253.

Состав смешанного газа, %.

;

Таблица 2. Состав природно-доменной смеси.

CO	CO2	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	N2	H2	H2O	∑
20,48	9,1196	21,7877	1,0314	0,7448	0,4641	41,0975	1,0185	3,8769	100

Проверка:

Погрешность: 0,004%.

4. Плотность ПДС и воздуха.

Плотность ПДС.

.

Плотность воздуха.

5. Расход воздуха, необходимого для сжигания единицы топлива.

Теоретический расход воздуха (n = 1).

Действительный расход воздуха (n = 1,14).

6. Расчет количества и состава продуктов сгорания.

Объем углекислого газа в ПГ:

Объем водяных паров в ПГ:

Объем азота в ПГ:

Объем избыточного кислорода в ПГ:

Общее количество ПС:

Состав ПС:

Таблица 3. Состав продуктов сгорания.

Продукты сгорания	СО2	Н2О	N2	O2	∑
%	13,1626	12,8199	71,9703	2,0472	100

Плотность ПС:

7. Материальный баланс процесса горения.

Приход, кг	Расход, кг	Невязка баланса, %
1. Газ:	Продукты сгорания:
2. Воздух:
Всего: 5,728кг	5,723кг

8. Определение калориметрической температуры горения.

Находим начальную энтальпию продуктов сгорания по формуле, где известно физическое тепло подогретого газа и воздуха.

Физическое тепло газа:

где – теплоемкость подогретого газа при t = 400oC, найденная по формуле:

где:

1. теплоемкости , и т.д., а также Св – теплоемкость подогретого воздуха берем из таблицы №4 (Расчет горения газообразного топлива. Методические указания к курсу «Теплотехника», Алматы – 1983г.);

2. теплоемкости для газов метанового ряда берем из таблицы №5 (там же).

Физическое тепло подогретого воздуха:

.

Начальная энтальпия продуктов сгорания:

.

По величине , используя таблицу №7 (там же), находим приближенное значение .

Определяем энтальпию продуктов горения при этой температуре:

Значения , и т.д. находим из таблицы №6 (там же).

Полученное значение , значит, .

Находим – энтальпию продуктов сгорания при 2000оС:

Получилось, что , т.е. действительно калориметрическая температура лежит в интервале (), которая равна:

.

Использованная литература: Расчет горения газообразного топлива. Методические указания к

курсу «Теплотехника». – Алматы.: Минвуз Казахской ССР, 1983. – 32с.