Температура и другие характеристики горения угля

В последнее время все яснее вырисовывается тренд возвращения к старым традициям, по крайней мере в бытовой сфере. Каждый хозяин желает иметь в своем доме печь или камин, которые он отождествляется с домашним очагом. Тепло, уют и комфорт, которые могут подарить нам печи и камины, несопоставимы ни с чем. К тому же в частных домах зачастую уже налажена отопительная система, поэтому печь или камин являются больше декоративным инструментом, призванным нести умиротворение, покой и радость.

Устройство и принцип работы

Дрова, во многих регионах страны, в последнее время, усердно дорожают. Не везде есть условия, когда межа личного приусадебного участка упирается в лес, в котором и лесник хороший знакомый и бензопила не убогая китайская поделка, а фирменный шведский или канадский агрегат. В общем, не всем везет с дровами и, порой, ценник на доставку готовых дров заставляет подумать о чем то возвышенном и неземном. Вот тогда то и приходят в голову различные мысли об альтернативном топливе, например, об угле.

В настоящий момент, на рынке представлено великое множество различных банных печей, использующих в качестве топлива каменный уголь. Объединяет их единая основа конструкции, в которую положен ряд общих принципов:

  • Топка. Оформлена массивным топочным коробом с колосниковой решеткой в подошве топочного пространства и топочной дверцей с лицевой стороны печи;
  • Зольник. Может быть исполнен в виде классического зольника и зольника-совка;
  • Каменка. Короб, в котором содержится каменная засыпка, аккумулирующая и излучающая тепло в пространство банного помещения;
  • Дымоход, имеющий свод, в котором происходит концентрация и первичное накопление топочных и дымовых газов истекающих через гильзу и далее исходящих в трубу, имеющую непосредственную прямую связь с атмосферой.

Угольная печь работает по принципу конвекции воздушных масс, то есть обеспечивается эффективная циркуляция внутренних объемов воздуха обогревающих помещение бани с одновременным образованием и качественным отводом дымовых газов.

Основным искусством инженерной мысли, это одновременное обеспечение хорошей тяги и качественного и экономного нагрева внутреннего объема банного помещения.

Внимание! Принципом использования печи на угле в бане является категорический запрет на применении ее в качестве источника тепла в банях по черному. Причин много: образование токсичных трудноудаляемых продуктов горения, выделение каменноугольной смолы и сажи.

Полезные советы для начинающих истопников

Первым делом печь нужно подготовить к растопке, убедиться, что она исправна. Это особенно важно в дачных домах, где печкой пользуются редко во время очередного визита хозяев.

Придерживайтесь этих рекомендаций:

  1. Осмотрите печку и убедитесь, что в кладке нет трещин. Если таковые имеются, в помещение может проникать угарный газ. Помимо этого, в процессе нагревания трещины способны расползаться, еще сильнее повреждая кладку.
  2. Удостоверьтесь в наличии побелки на трубе.
  3. Не ставьте горючие, легко воспламеняющиеся предметы вблизи от раскаленных печных стенок, соблюдайте дистанцию минимум в полметра. Не кладите рядом с печью сухие дрова.
  4. При регулярном использовании чистите трубу от 2 до 3 раз в месяц.
  5. Удаляйте золу из печи в преддверии ее растопки. Залейте шлак с золой водой и выгребите кочергой. Очистите наружные стенки печки при помощи сухой тряпки, чтобы избежать неприятного запаха при нагревании.
  6. Не пользуйтесь для растопки кусками битума, строительными отходами и пластиком.
  7. Не открывайте одновременно поддувало и дверку печки.
  8. Чтобы печка не перегревалась, топите ее несколько раз за день, не больше чем по 2 часа. Используйте для этого сухой, средний по размеру уголь. Перед загрузкой очищайте его от пыли. Применение влажного топлива чревато образованием пара в процессе нагревания, который трансформируется в конденсат и оседает на стенках трубы. Он смешивается с сажей и охлаждает конструкцию.
  9. Не пользуйтесь для розжига горючими жидкостями. Не оставляйте печку без присмотра.

Виды угля

Подобное топливо представляет собой породу, состоящую из углеродного соединения и негорючих компонентов, которые при сгорании образуют золу. В различных регионах находятся залежи с разным количеством примесей.

В зависимости от уровня удельной теплоты сгорания, влажности и возраста примесей, выделяют следующие виды топлива:

Виды угля

Лигнит

Молодой тип угля с удельной теплотой сгорания не более 2,8 тыс. ккал/кг. Сырье отличается рыхлой структурой и высоким процентом образования золы. Лигнит обеспечивает работу промышленных объектов – заводов, фабрик, электростанций, но плохо подходит для бытового использования в качестве топлива.

Бурый уголь

Виды угля

Продукт переходной фазы между черным лигнитом и каменным углем. В процессе сжигания образует большой объем золы и коксующих производных. Теплотворная способность топлива составляет 5 тыс. ккал/кг. При средней влажности в 50% сырье используется для промышленных котельных и химических производственных предприятий. По причине быстрого засора дымоходной системы и теплообменника не рекомендуется топить бурым углем бытовые печи и котлы.

Каменный уголь

Качественное топливо с теплотворной способностью в диапазоне от 5 до 5,7 тыс. ккал/кг. Является промежуточным звеном между бурым углем и антрацитом. В нем содержится порядка 70% углерода и всего 3% золы. По причине низкой влажности (20%) сырье не используется для газогенераторных установок, но подходит для большинства моделей бытовых котлов и печей.

Виды угля

Каменный уголь разделен на две группы:

  1. Длиннопламенный. Топливо подходит для большинства бытовых отопительных установок, обеспечивает высокое пламя и длительное горение, не требует дополнительного поддува. Чтобы разжечь его, можно использовать небольшое количество дров или щепы.
  2. Слабоспекающийся. Сырье подходит для обогрева частного дома, бани или промышленных объектов. Отличается высокой теплопроводностью и отсутствием спекаемости. Процесс горения проходит без пламени и дыма.
Читайте также:  Сэндвич-дымоходы: какой дымоход выбрать, плюсы и минусы

Антрацит

Виды угля

Лучший тип топливного сырья плотной структуры и насыщенного черного цвета с теплотворной способностью от 7,1 до 9 тыс. ккал/кг. При сравнительно невысоком уровне влажности (7%) антрацит образует незначительное количество золы, которая выводится из отопительного оборудования вместе с газами. Он бывает различной величины: мелкий с семечко, средний – с горох и большой – с кулак.

В результате выделения большого количества тепла обогрев помещений антрацитом происходит быстро и эффективно.

Виды угля

Чем лучше топить и что выбрать: плюсы и минусы разных видов топлива

Существуют следующие виды топлива для печей и каминов:

  • природный газ;
  • каменный и древесный уголь;
  • дизельное топливо;
  • дрова, древесные брикеты и пеллеты;
  • торф и другие.

Выбор конкретного вида топлива зависит от многих факторов. К ним относится регион проживания, площадь помещения, вид котла или печного оборудования. Кроме того, различные виды горючих материалов имеют разную стоимость, это тоже влияет на конечный результат. Если дом расположен в лесистой местности, где много естественного дровяного материала, нет смысла топить дорогим привозным углём или дизельным топливом. И, наоборот, в регионах, где добываются угли, но со степным ландшафтом, разумнее использовать именно уголь.

Каждый вид топлива имеет свои достоинства и недостатки. В данной таблице приведены наиболее характерные свойства горючих материалов с точки зрения удобства и безопасности их потребления.

Таблица: сравнительная характеристика различных топливных материалов

Топливо Минусы Плюсы
Дровяное топливо Длительный процесс заготовки, хранения. Требует специальное о помещение для хранения. Высокие экологические , возобновляемый продукт. Не дорогая
Уголь каменный Цена выше чем у специальное помещение для утилизировать отходы горения (золу).Сложный процесс растопки. Температуру горения и КПД выше, чем у недорогое
Газ природный Необходимость установки сложного оборудования, требующего постоянного обслуживания. Обязательная периодическая замена изношенных выше чем у утечки газа, ведущие к взрывоопасным ситуациям и для человека. Простота использования. Универсальность (служит как для обогрева помещения, так и для других бытовых нужд).Не требует помещения для наличии магистрали, не требует заготовки и дров и угля.
Электроэнергия Высокая в потреблении. Зависимость от природных явлений (ветер, бури, снегопады). Опасна для здоровья и жизни человека. Удобство в использовании. Безотходная эксплуатация. Экологическая чистота.
Дизельное топливо Требует наличия магистрали или емкости для хранения устойчивый характерный цена. Высокая температура сгорания и Возможность делать большие аппаратура для использования, отсутствие разрешений и контролёров.
Древесностружечные брикеты Требует наличия складских помещений, транспортировки и разгрузочно-погрузоных работ. Удобность процесс обогрева дома.

Кроме всего прочего сравнить горючие материалы можно с точки зрения их коэфициента полезного действия (КПД).

Таблица: КПД различных энегргоносителей

Вид топлива КПД брутто (%)
Электроэнергия 97,0
Газ 87,1
Древесные гранулы 86,0
Дизельное топливо 81,6
Древесная щепа, сухие опилки 80,5
Мазут 72,6
Каменный уголь 56,1
Дрова 49,5
Торф 38,6
Сырые древесные опилки 35,1

Подавляющее большинство в нашей стране пользуется дровами. Несмотря на некоторые недостатки, дрова относятся к категории возобновляемых видов топлива и ресурс их в лесной зоне практически неисчерпаем. Поэтому рассмотрим основные характеристики этого уникального и доступного вида топлива более подробно.

Чем лучше топить и что выбрать: плюсы и минусы разных видов топлива

Прежде всего, необходимо знать о том, что различные породы древесины при горении выделяют разное количество теплоты. Это связано с плотностью самой древесины и количеством заключённой в них влаги. Например, такие древесные породы как ива, липа, тополь, осина содержат в себе много связанной воды, а сушка занимает много времени (до 2 лет при хранении в естественных условиях). Заготовка их в качестве топлива не рекомендуется.

Наилучшим сырьём для дров считаются дуб, сосна, лиственница, берёза. Прекрасно горит яблоня, груша и вишня, но их не заготавливают в промышленных масштабах. Ниже в таблице приведены данные, отражающие теплотворную способность различных пород деревьев.

Таблица: теплотворность дров из различных пород деревьев

Различные показатели теплотворности у разных пород древесины

Важным показателем эффективности дров является степень их сухости.

Оптимальной считается влажность древесины не превышающая 25%. Сырое, свежеспиленное дерево имеет влажность около 60%. Сушка в естественных условиях (под навесом, защищающим склад от осадков) длится от 1 до 1,5 года, в зависимости от региона и климатических условий.

В этом отношении существенным преимуществом обладают гранулированные древесные брикеты, которые в процессе изготовления проходят принудительную сушку в промышленных сушилках.

Видео: изготовление пресса для опилок

Видео: брикеты для топки печей своими руками

Отопление дома

Для отопления дома топливные брикеты подойдут, пожалуй, идеально. Возможность один раз разжечь печь и долго поддерживать огонь и тепло без дополнительных подбрасываний, позволяет говорить о хороших характеристиках евробрикетов. Рассмотрим, как топить кирпичную печку топливными брикетами в пределах дома.

Читайте также:  Подробное устройство и схема кладки русской печи с лежанкой и плитой

Конечно, сразу же гореть прессованные кирпичики не будут, поэтому разберемся как разжечь топливные брикеты. Сделать это достаточно просто, следует первым делом положить в печь древесную кору, щепу, немного сухих газет, а сверху уже водрузить альтернативные дрова. Во время растопки, пока активно загораются щепки, регулируем поддув. Как только огонь на первых брикетах заиграл, можно докладывать остальные.

Другой вариант — топить печь топливными брикетами после того, как сгорела первая партия дров и появились достойные угли. В такой топке огонь быстро схватить на евробрикетах.

Подготовка к растопке печи

В зависимости от потребностей выбираем тактику наполнения печи топливом:

  • Если сложить топливные брикеты неплотно, на небольшом расстоянии друг от друга, то огонь в печи будет достаточно интенсивный, тепла выделять будет много, что позволить быстро обогреть дом.
  • Если сложить альтернативные дрова плотно друг к другу, и прикрыть поддув, то тление дров будет проходить более длительное время, что отлично подойдет для отопления дома ночью При этом расход топливных брикетов в сутки будет в разы меньше дров.

Чтобы примерно понимать, сколько потребует евробрикетов для отопления дома, следует поставить несколько экспериментов, каждый раз выясняя этот параметр на практике. Уж слишком много нюансов в этом деле.

Стоит отметить, что у топливных брикетов конкретная цель — создать тепло, в то время как дрова можно рассматривать в целях создания комфортной и уютно обстановки. Например, можно ли топить камин топливными брикетами — ну, конечно, да, но они не создадут такой атмосферы как дрова с их приятным потрескиванием и неравномерным огнем. Кстати, запах от сгорающих дров более сильный и приятный.

В завершение хочется сказать немного о хранении евробрикетов и сравнить его с заготовкой и хранением дров. Топливные брикеты продаются отдельными упаковками завернутыми в целлофан. В таком состоянии им не страшна влага, а значит уложить их можно в подсобку, на чердак, в подвал или сарай. Выглядят евробрикеты как кирпичики или трубки, все одинаковой формы, что очень удобно при складировании. К тому же занимают места они значительно меньше, поскольку на зиму их потребуется в несколько раз меньше чем дров.

Если вспомнить о том, какие трудности нас ожидают при заготовке дров, появляется почва для размышлений при выборе подходящего топлива. Евробрикеты не нужно пилить, колоть, хранить и сушить на протяжении года, они уже готовы к использованию.

Напоследок о сжигании угольной пыли

Мелкая фракция, остающаяся от рядового угля, тоже является полноценным топливом. Проблема заключается в загрузке – бо́льшая часть пыли сразу просыпается в зольник. Если загрузить ее поверх дров, перекрывается доступ кислорода, горение ухудшается. В подобных случаях можно применить 3 способа:

  1. Дедовский. Каменноугольная пыль перемешивается с водой, делаются лепешки и высушиваются на солнце.
  2. Брикетирование. Если вы располагаете большим количеством пыли, есть смысл изготовить либо заказать шнековый пресс для формования угольных брикетов в домашних условиях.
  3. Добавить к мелкой фракции воды и загружать в топку в старых полиэтиленовых пакетах.

Последний способ – наиболее простой и быстрый в реализации. Вода добавляется к пыли в соотношении 1 : 10, субстанция тщательно перемешивается и раскладывается по пакетам. Котел разгоняется до рабочей температуры на дровах, затем в топку загружается 2—3 таких порции. Подробнее о методе рассказывается на видео:

Уголь и его виды

На первый взгляд, все угли одинаковые. Но это далеко не так. В состав угля входит углерод и некоторые негорючие примеси. В результате горения этих веществ, выделяется много тепла и образуется зола.

В различных регионах добывают уголь с различным количеством примесей. Виды топлива определяются особыми критериями. Таким образом, в зависимости от возраста, наличия влажности и примесей, а также удельной теплоты сгорания различают:

Уголь и его виды
  • уголь-лигнит, для которого свойственна рыхлая структура. Его меньше используют в быту, а чаще применяют для обеспечения функционирования электростанций и других крупных предприятий. Он относится к молодым углям (удельная теплота сгорания (УТС) менее 3 тыс. ккал/кг);
  • бурый уголь, который еще называют суббитоминозным углем или черным лигнитом. Он является, как бы переходной фазой между лигнитом и каменным углем. Его обычно используют в небольших или частных котельных. Он – хорошее качественное сырье для химической промышленности (УТС от 3,1 до 5,1 тыс. ккал/кг);
  • каменный уголь, который является твердым, горючим, полезным ископаемым, занимающим промежуточное место между бурым аналогом угля и антрацитом (УТС от 5 до 5,6 тыс. ккал/кг);

.антрацит – самый древний и лучший из всех сортов, для которого характерен черный цвет, блеск, большая удельная теплота сгорания (от 7 до 9 тыс. ккал/кг). Помещения, отапливаемые антрацитом, отличаются невероятным теплом и уютом.

Топка углем

Особенность угля как печного топлива в том, что его газификация начинается при температуре существенно выше, чем у дерева и при нагреве менее чем до 800-900 градусов протекает вяло. Но, если уголь быстро нагреть до 900-1000 градусов, он газифицируется быстро и бурно, развивая в топке высокую температуру. Поэтому уголь труднее поджечь, а загоревшись, он дает на печь большее, чем дрова, термическое напряжение.

Читайте также:  Как соорудить печку на отработанном масле своими руками

Также аморфный углерод угля выделяет много больше тепла на единицу массы вследствие своей большей плотности. Поскольку теплоемкость печи ограничена, а тепловая постоянная времени кирпичной печи велика (это те самые 1,5-2 час времени топки), загрузку угля в кирпичную печь нужно давать меньше, а количество топок в сутки увеличивать до 3-4.

Русскую печь топить углем нельзя: она приспособлена только к дровам. Очень осторожно нужно топить углем шведские печи, голландки и другие канальные печи на 3 и более оборотов. Канальная печь оказывает большое сопротивление току газов, и в погодных условиях, уменьшающих тягу (влажное межсезонье, сильный ветер обратного господствующему направления и т.п.) воздуха для сгорания угля без угара может не хватить и при полностью открытых поддувале и  шибере. Духовка шведской печи при топке углем не будет работать как следует: ее должно охватывать не чрезмерно жаркое пламя.

Молодой геологически ископаемый уголь лигнит, сохраняющий древесную структуру (поз. 1 на рис.) для топки печей непригоден: он сразу рассыпается в пыль, полностью забивая колосник. Кстати, господа рерайтеры-уникализаторы, кто это придумал – лингит? Нету такого. Лигнит назван так потому, что сохраняет структуру механической основы древесины – лигнина.

Виды ископаемого угля и угольные лепешки для топки печи

Растопка угля

Уголь можно поджечь обыкновенной лучиной или газетой, но в печи при этом потеряется до 30-40% его теплотворной способности. Для угольных печей выпускаются (и делаются самостоятельно) специальные зажигалки, дающие сноп сильного пламени, сразу прогревающий загрузку до 1000-1100 градусов. Но тот же эффект дадут пары масла из промасленной растопки, см. выше. Только нужно ее больше, чем для дерева: тряпка рамером с мужскую футболку или 5-6 газетных листов. Автору не раз, будучи в командировках в глуши, приходилось запускать старый водонагреватель-титан на угле с помощью газет и водянистого «Крестьянского» масла тогдашнего выпуска. В топку титана входит с пол-лопаты угля, и этого хватало на помывку после работы 3-4 человек. Одно лишь условие: загружать под такую растопку нужно уголь просеянный, без пыли, чтобы зазоры между кусками были свободны. О том, как топить печь просеянным углем, можно узнать еще из видео

Видео: топка печи просеянным углем

Из угольной пыли, замешанной на воде, можно вылепить и просушить топливные лепешки, поз. 4 на рис. выше. Однако учтите: во-первых, угольная пыль сильный аллерген и канцероген. Во-вторых, она самовозгорается и взрывоопасна. Рудольф Дизель свой ДВС конструировал изначально под угольную пыль (своей нефти в тогдашней Германии не было), но именно легкость ее детонации вынудила его перейти на рапсовое масло, а соляру для дизеля придумали уж потом.

Как топить углем безопасно

Главная задача при топке печи углем – избежать угара. В угольных печах и котлах это обеспечивается конструктивно. Если же углем топится дровяная печь, то, выставляя ее ход, нужно следить также за состоянием горящей массы.

Горящий уголь даем мало видимого пламени. Воздуха при топке печи углем нужно давать больше, чем для дров при той же тяге. А все вместе регулируется так, чтобы верхние куски горящей массы не казались просвечивающими насквозь, слева на рис. Если же весь уголь кажется светящимся (справа), то полная его газификация закончится быстро, воздуха может не хватить для полного сгорания углерода и пойдет угар.

Топка печи углем

А вообще-то наилучшее применение угля в дровяной печи – пустить его на летние топки для приготовления пищи. Дрова на зиму сэкономятся, а вся теплотворная способность ископаемого угля все равно полностью реализуема только в сконструированных специально под него отопительных приборах.

рекомендуем: Печи на дровах Костер Топливо для печейперейти к перечню всех печей >>(4 оценок, среднее: 5,00 из 5)Обсуждение темы «Топка печи»

Ниже Вы можете поделиться своими мыслями и результатами с нашими читателями и постоянными посетителями.

Также можно задать вопросы автору*, он постарается на них ответить.

  • Евгений Козлов

    Прочитал всю статью, но мало что понял, буду еще перечитывать. Это просто квантовая физика какая-то. Впрочем сомневаюсь что наши прабабушки и прадедушки об этом знали. У меня соседи по крайней мере никакое шелестение не проверяют и на пламя не смотрят, красное оно или оранжевое. Я сам наблюдал за печкой голландкой тоже ничего не понял, как она шелестеть должна

Dartshouse - точечный ремонт вашего дома