Види палива для твердопаливних котлів

Вибираючи опалювальний котел, кожен покупець стикається з необхідністю визначитися, на якому виді палива буде працювати обладнання. Для того, щоб вам було легше орієнтуватися в різноманітті пропозицій, ми підготували розгорнуту статтю з докладними характеристиками.

Основні види палива для твердопаливних котлів:

• Дрова
• Пелети
• Паливні брикети
• Вугілля

Дрова

Дрова-шматки дерева, які призначені для спалювання в печах, камінах, топках або вогнищах для отримання тепла, спека і світла.

Камінні дрова в основному заготовлюються і поставляються в пиляному і колотом вигляді. Вміст вологи має бути якомога меншим. Довжина полін в основному 25 і 33 см.такі дрова продають в насипних складометрах або фасують, і продають за вагою.

Для опалювальних цілей застосовуються різні дрова. Пріоритетною характеристикою, по якій вибирають ті чи інші дрова для камінів і печей, є їх теплотворна здатність, тривалість горіння і комфорт при використанні (картина полум'я, запах). Для опалювальних цілей бажано, щоб тепловиділення відбувалося повільніше, але більш тривалий час. Для опалювальних цілей найкраще підходять всі дрова з листяних порід.

Для топки печей і камінів використовують переважно дрова таких порід, як дуб, ясен, береза, ліщина, тис, глід.

Особливості горіння дров різних порід деревини:

• дрова з бука, берези, ясена, ліщини важко розтоплювати, але вони можуть горіти сирими, тому що мають невелику вологість, причому дрова з усіх цих порід дерев, крім бука, легко розколюються;
• вільха і осика згорають без утворення сажі, більш того-вони випалюють її з димоходу;
• березові дрова гарні для тепла, але при нестачі повітря в топці, горять димно і утворюють дьоготь (березову смолу), який осідає на стінках труби;
• соснові дрова горять спекотніше ялинових через більший вміст смоли. При горінні смолених дров, різкому підвищенні температури з тріском лопаються маленькі порожнини в деревині, в яких накопичується смола, і на всі боки розлітаються іскри;
  кращою тепловіддачею володіють дубові дрова, єдиний їх недолік - вони погано розколюються, так само як і дрова з граба;
• дрова з груші та яблуні легко розколюються і добре горять;
• дрова з порід середньої твердості, як правило, легко колоти;
  довго тліюче вугілля дають дрова з кедра;
• дрова з вишні і в'яза при горінні димлять;
• дрова з платана легко розтоплюються, але важко колються;
• менше підходять для топки дрова хвойних порід, тому що вони сприяють утворенню смолистих відкладень в трубі і мають низьку теплотворну здатність. Соснові і ялинові дрова легко колоти і розтоплювати, але вони димлять і іскрять;
• до порід дерев з м'якою деревиною відносять також Тополя, вільху, осику, липу. Дрова цих порід добре горять, дрова з тополі сильно іскрять і дуже швидко прогорають;

Необхідно враховувати той факт, що показник теплотворної здатності дров різних порід деревини сильно коливається. В результаті чого отримуємо коливання щільності деревини і коливання в перерахункових коефіцієнтах кубометр => складометр.

Нижче наведена таблиця з середніми значеннями теплотворної здатності на один складометр дров.

Пелети

Пелети ( паливні гранули) - це універсальне паливо, яке являє собою пресоване під високим тиском натуральну сировину рослинного походження у формі циліндричних гранул стандартного розміру. Сировиною для їх виробництва є кора, тирса, тріска та інші відходи лісозаготівлі, а також відходи сільського господарства (лушпиння соняшнику, солома та ін.).

При виробництві паливних гранул не використовуються хімічні Сполучні домішки. В якості сполучного елемента використовується природний лігнін – полімер, що міститься в клітинах рослинної сировини. Лігнін вивільняється з нього під високим тиском преса, і при охолодженні міцно пов'язує його подрібнені елементи. Гранулятор Преса надає пеллетам форму.

Пелети (паливні гранули) являють собою сучасний універсальний вид біопалива, по ефективності застосування рівноцінний кам'яному вугіллю. Найчастіше матеріалами для виробництва пелет служать відходи, одержувані в процесі обробки деревини (кора, гілки, стружка, тирса), торф, сільськогосподарські відходи (солома, некондиційний льон), органічні пакувальні матеріали, Картонна тара і т. д.

Процес виробництва пелет складається з декількох послідовних етапів: дроблення, сушіння і грануляції. Спочатку сировина подрібнюється до стану борошна, потім ретельно висушується і стискається в акуратні гранули стандартного розміру за допомогою спеціального обладнання (гранулятора). Під час грануляції, що супроводжується підвищенням температури матеріалу, що міститься в ньому лігнін щільно склеює подрібнені частинки. На виході виходить легке, недороге, зручне в зберіганні і абсолютно безпечне паливо, що є чудовою альтернативою традиційним видам палива (вугілля, торф, дрова, природний газ).

Залежно від типів сировини використовуваного при виробництві пелет, вони поділяються на наступні види:

• деревні паливні гранули, отримані шляхом переробки кругляка твердих і м'яких порід дерев;
• пелети, отримані шляхом переробки соломи;
• пелети, отримані переробки соняшникового лушпиння;
• пелети, отримані шляхом переробки качанів і стебла кукурудзи
• торф'яні пелети.

Оскільки пелети переважно виробляються з нешкідливих для людини і навколишнього середовища матеріалів, що підлягають утилізації, вони є екологічно чистим паливом; при цьому вартість таких гранул вигідно відрізняється від ціни вугілля, рідкого палива або дров. Крім того, пелети зручно транспортувати і зберігати (доставка передбачає як фасування гранул в пакети, так і транспортування розсипом).

Застосування паливних гранул-хороша альтернатива прямому використанню деревних відходів у вигляді палива. Гранули виділяють більше тепла, ніж тирса і тріска, збільшуючи коефіцієнт корисної дії котелень, не вимагають великих складських площ і при зберіганні не самозаймаються, а після їх повного згоряння залишається мінімальна кількість шлаків (отже, чистку котла можна виробляти набагато рідше). При цьому процес завантаження гранул в топковий пристрій автоматизований.
Крім цього, гранули використовуються для спалювання в домашніх камінних печах і опалювальних пристроях. Це печі з відкритим полум'ям, які встановлюються всередині приміщення і віддають тепло за рахунок теплового випромінювання або внаслідок конвекції. Саме цей тип теплового випромінювання вважається найбільш комфортним для людини. Нагрівальні пристрої, що працюють на деревних гранулах, регулюються в автоматичному режимі.

Паливні гранули мають дуже широкий спектр застосування в європейських країнах, США і Канаді, які одними з перших почали застосовувати програми по збереженню навколишнього середовища. Їх переваги незаперечні. Переваги пелет перед іншими видами палива полягає в тому, що для їх зберігання Не потрібні спеціальні площі (вони можуть зберігатися під відкритим небом), вони не гниють, не розсипаються і не розбухають. При спалюванні паливних гранул отримують в півтора рази більше теплової енергії, ніж при спалюванні еквівалентної кількості дров.

Деревні гранули набагато екологічніше традиційного палива: в 10-50 разів нижче емісія вуглекислого газу в повітряний простір, в 15-20 разів менше утворення золи, ніж при спалюванні вугілля.

Одна з найважливіших переваг-висока і постійна насичена щільність, що дозволяє відносно легко транспортувати цей продукт на великі відстані і пересипати через спеціальні рукави, що дає можливість автоматизувати процеси навантаження – розвантаження і спалювання цього палива.

Паливні гранули (пелети) знаходять найширше застосування як в промисловості, так і в побуті: їх можна використовувати для опалення житлових будинків (шляхом спалювання в печах, камінах і котлах) або для забезпечення теплом і електроенергією промислових об'єктів і невеликих населених пунктів (з цією метою зазвичай використовуються великі темні гранули з високим вмістом деревної кори). Попит на цей вид альтернативного палива, а також на обладнання для його виробництва і спалювання з кожним роком зростає. Популярності пелетів сприяє їх екологічність, доступність, практичність, висока

Порівняльні характеристики видів палива

Примітка « " 0 " означає, що при спалюванні продукту кількість виділяється вуглекислого газу не перевищує обсягу, який утворюється при природному розкладанні, а кількість інших шкідливих викидів мізерно мало.

1. Вимірювання теплоти згоряння в Ккал / кг.загальновідомо, що 1 (одна) калорія - це кількість тепла необхідне для нагріву одного грама води на один градус. Повністю зрозумілий сенс даної фізичної величини і вже неважко уявити, скільки ж потрібно тепла для нагріву відра води 4,500 Кал / кг. (4,500 Кал / кг ) - теплота згоряння кілограма нашого палива в калоріях.
2. Вимірювання теплоти згоряння в МДж / кг.системна міжнародна теплова одиниця. Фізичний сенс її можна висловити лише через калорію. 1 калорія дорівнює 4,19 Джоуля. (4,500 Ккал/кг. * 4,19 Джоул = 18,855 МДж/кг.) - теплота згоряння кілограма нашого палива в Джоулях.
3. Вимірювання теплоти згоряння в Квт / год. В енергетиці електричну і теплову енергію прийнято вимірювати в Квт./година. 5,238 Квт. година./ кг. - теплота згоряння кілограма нашого палива, виміряна в "електротехнічних одиницях". Як вийшло дане значення? Якщо кілограм даного палива спалити за годину, то не важко підрахувати, яка кількість енергії виділялося щомиті, тобто яка теплова потужність вироблялася при цьому. Розділимо 18.855.000 Дж (див.пункт 2 ) на 3600 секунд і отримаємо 5238 Дж/сек. тобто 5,238 Квт.

Зокрема, можна виділити наступні переваги цього виду біопалива:

• Низька ціна. У порівнянні з будь-якими іншими енергоносіями, особливо вуглеводнями, дане паливо значно дешевше. Відповідно, можна більш економно вирішити питання опалення та обігріву. Причому, рішення актуально як для заміського будинку (організація котла опалення), так і для промислових об'єктів (підготовка води потрібної температури і обігрів цехів). Ще один важливий фактор-відсутність тиску на ринкову ціну міжнародного фактора. Якщо пелети Київ купує виключно за внутрішньою ціною, сформованою на основі внутрішнього попиту і пропозиції, то вугілля і газ надходять споживачеві за цінами, які диктуються світовим ринком.
• Вигідні фізико-хімічні властивості матеріалу. Пелети деревні мають високу теплотворну здатність, що дозволяє домогтися високої продуктивності котла при низькій витраті палива. Крім того, при спалюванні пелет, утворюється мало золи, тому котли на пелетах не дуже примхливі і вимагають мінімум обслуговування.
• Ефективна з точки зору фізики горіння структура палива. Так як пелети являють собою насип окремих елементів, вони дуже добре горять, адже безпосередньо в структурі сипучого матеріалу міститься кращий каталізатор – повітря. Відповідно, паливо можна вважати універсальним, воно не вимагає ніякої додаткової обробки перед застосуванням. Таке паливо - не гірше газу або вугілля.
• Пелети деревні є практично необмеженим ресурсом. Якщо нафта прирівнюється до чорного золота, а газ стає причиною міжнародних скандалів, то деревина низького сорту, а також відходи деревообробної промисловості – в достатку. Тому даний ресурс завжди без проблем доступний на ринку.
• Екологічна чистота. Спалювання пелет не призводить до викидів будь-яких шкідливих речовин, повністю відповідає найсуворішим нормам по викидах вуглекислого газу, а також будь-яких інших газів в атмосферу. Відповідно, пелети – не тільки вигідна, але і зелена технологія.
• Зручний процес спалювання. Сучасні котли на пелетах мають високий ступінь автоматизації, що дозволяє без будь-яких технічних труднощів перейти на даний вид палива. Котел на пелетах вимагає не більше уваги, ніж котел на вугіллі.
  При спалюванні 1,9 т пелет виділяється приблизно така ж кількість тепла, що при спалюванні однієї тонни мазуту, при цьому вартість пелет на внутрішньому ринку втричі дешевше. Таким чином, Обігрів пелетами обходиться на 40% дешевше мазуту.

Таблиця 1. Тепловіддача пелет і альтернативних джерел енергії

У різних країнах прийняті різні стандарти виробництва пелет. У США діє Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet). Цим стандартом дозволено виробництво пелет двох сортів:» преміум «і»Стандарт". "Преімум «повинен містити не більше 1% золи, а» Стандарт" не більше 3 %. "Преміум" може застосовуватися для опалення будь-яких будівель. На сорт» Преміум " припадає близько 95% виробництва пелет в США. Сорт "Стандарт" містить більший обсяг кори або сільськогосподарських відходів. Стандарти визначають також щільність, розміри пелет, вологість, вміст пилу та інших речовин. У Німеччині на пелети прийнятий стандарт DIN 51731, в Австрії — стандарт ONORM M-7135, В Великобританія — The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцарія — SN 166000, в Швеція — SS 187120.

Основні європейські стандарти якості паливних гранул

*"ні" - не означає величини, це може бути, немає відомостей, не визначено, немає точної величини і т. д.

Успішний розвиток економіки будь-якої країни безпосередньо пов'язано зі зростанням споживання енергії. Однак викопні носії енергії, по-перше, не безмежні, а по-друге, їх спалювання призводить до забруднення навколишнього середовища і до парникового ефекту на нашій планеті. Останній, є однією з причин зміни клімату на Землі.

Паливні брикети

• Паливні брикети-це спресовані відходи деревообробки (стружка, тріска), відходи сільського господарства (солома, лушпиння насіння соняшнику, гречки), а також торфу.
• Паливні брикети (вони ще мають іншу назву - "євродрова"), - це сучасне, зручне для зберігання і використання екологічно чисте паливо. Виготовляються шляхом пресування без будь-яких шкідливих сполучних речовин.
• Паливні брикети мають досить широке застосування, перш за все, використовуються для опалення приватних будинків в різних типах топок (печах), дров'яних котлах, при приготуванні їжі на грилі. Їх приємно і зручно використовувати в камінах.
• Брикети паливні при горінні не іскряться, не виділяють чадний газ, дають довгий і рівне полум'я.

До основних переваг паливних брикетів можна віднести:

• Паливні брикети, отримані з рослинної сировини, є екологічно чистим продуктом. Матеріалом паливного брикету в повному обсязі є природна сировина. Сполучною речовиною є натуральний» живий " лігнін - це речовина, що міститься в клітинах омертвілого рослинної сировини.
• Після термічної обробки сировини в процесі виробництва євродрова не піддаються впливу грибків.
• У порівнянні з природними дровами-євродрова через більшої щільності, - довше горять. Тому підкладати в піч (котел) брикети – можна рідше в 2-4 рази.
• Євродрова через їх зручної форми дуже зручно і зберігати і використовувати.
• Мають високу теплотворність. Євродрова дають в середньому в 2 рази більше тепла, в порівнянні зі звичайними дровами. Їх теплотворність порівнянна з теплотворністю кам'яного вугілля.
• При горінні забезпечують постійну температуру на кожному етапі горіння за рахунок Рівного полум'я.
• Вміст золи після згоряння брикетів в межах 1-3%. Для порівняння: вміст золи після згоряння кам'яного вугілля: 30-40%, згоряння природних дров: 8 -16% , деревної тріски: 11 - 18%. З цієї причини сучасні твердопаливні котли, що працюють на євродровах, чистять 1 раз на рік. При цьому золу можна використовувати як екологічно чисте добриво.
• При спалюванні паливних брикетів отруйний чадний газ не виділяється і інші шкідливі речовини не утворюються.
• При використанні євродрів-витрати на опалення нижче, ніж у разі використання кам'яного вугілля або ж природних дров.

Виділяють 3 типи паливних брикетів:

1. RUF-брикети. RUF-брикет являє собою брикет у формі набольшего цеглинки прямокутної форми.
2. NESTRO-брикети. Брикет NESTRO являє собою брикет циліндричної форми. Може бути з радіальним отвором всередині.
3. Pini&Kay-брикети. Брикет Піні-Кей являє собою брикет, що має 4, 6 або 8 граней з поздовжнім радіальним отвором всередині.

Вугілля

Вугілля-це горюча осадова порода рослинного походження, що складається в основному з вуглецю і ряду інших хімічних елементів.
Склад вугілля залежить від віку і умов вуглефікації: наймолодший — буре вугілля , потім йде кам'яне вугілля , старше всіх антрацит . У міру старіння відбувалося концентрування вуглецю і зменшення вмісту летких складових, зокрема, вологи. Так, буре вугілля має вологість 30-40%, більше 50% летючих компонентів, у антрациту обидва показники складають 5-7%. Вологість кам'яного вугілля, становить 12-16%, кількість летючих компонентів близько 40%.

Крім основних компонентів, вугілля містить різні негорючі золообразующие добавки « "породу". Зола забруднює навколишнє середовище і спікається в шлак на колосниках, що ускладнює горіння вугілля. Крім того, наявність породи зменшує питому теплоту згоряння вугілля. Залежно від сорту і умов видобутку кількість мінеральних речовин різниться дуже сильно, зольність кам'яного вугілля близько 15% (10-20%).

Ще один шкідливий компонент вугілля-сірка. У процесі згоряння сірки утворюються оксиди, які в атмосфері перетворюються в сірчану кислоту. Вміст сірки у вугіллі, який ми поставляємо покупцям через мережу своїх представників, близько 0,5%, це дуже низьке значення, значить, екологію вашого будинку вдасться зберегти.

Питома теплота згоряння

Зазначені цифри відносяться до вугільного концентрату. Реальні цифри можуть істотно відрізнятися. Так, для рядового кузбаського кам'яного вугілля, який можна купити на вугільних складах, вказується значення 5000-5500 ккал/кг. Ми в своїх розрахунках використовуємо 5300 ккал/кг.

Щільність вугілля від 1 до 1,7 (кам'яне вугілля — 1,3–1,4) г/см3 в залежності від виду і вмісту мінеральних речовин. У техніці використовують також "насипну щільність", вона становить близько 800-1 000 кг/м3.

Види і сорти вугілля

Вугілля класифікується за багатьма параметрами (географія видобутку, хімічний склад), але з «побутової» точки зору, купуючи вугілля для використання в печах, досить розібратися в маркуванні і можливості використання в Термороботі.

За ступенем вуглефікації виділяють три види вугілля: бурий, кам'яний і антрацит. Використовують наступну систему позначень вугілля: Сорт = (марка) + (клас крупності).

Крім основних марок, наведених у таблиці, виділяють також проміжні марки кам'яного вугілля: ДГ( довгополум'яно-газові), ГЖ (газові жирні), КЖ (коксові жирні), ПА (напівантрацити), буре вугілля також діляться по групах.

Коксівні марки вугілля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоенергетиці практично не використовуються, так як вони є дефіцитним сировиною для коксохімічної промисловості.

За класом крупності (розміром шматків, фракції) сортовий кам'яне вугілля підрозділяється на:

Крім сортового вугілля у продажу присутні суміщені фракції і відсіви (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Розмір вугілля визначають виходячи з меншого значення найдрібнішої фракції і більшого значення найбільшої фракції, зазначених у назві марки вугілля.
Наприклад, фракція ОМ (М — 13-25, О — 25-50) становить 13-50 мм.

Крім зазначених сортів вугілля в продажу можна зустріти Вугільні брикети, які пресують з низькозбагаченого вугільного шламу.

Як горить вугілля

Вугілля складається з двох горючих компонентів: летючі речовини і твердий (коксовий) залишок

На першому етапі горіння виділяються летючі речовини; при надлишку кисню вони швидко згоряють, даючи довге полум'я, але мала кількість тепла.

Після цього вигорає коксовий залишок; інтенсивність його горіння і температура займання залежить від ступеня вуглефікації, тобто, від виду вугілля (бурий, кам'яний, антрацит).
Чим вище ступінь вуглефікації (найвища вона у антрациту), тим вище температура займання і теплота згоряння, але нижче інтенсивність горіння.

Вугілля марок Б, Д, Г

Через високий вміст летких речовин таке вугілля швидко розгорається і швидко згорає. Вугілля цих марок доступний і придатний практично для всіх видів котлів, однак для повного згоряння це вугілля повинен подаватися маленькими порціями, щоб виділяються летючі речовини встигали повністю з'єднуватися з киснем повітря. Повне згоряння вугілля характеризується жовтим полум'ям і прозорими димовими газами; неповне згоряння летких речовин дає багряне полум'я і чорний дим.
Для ефективного спалювання такого вугілля процес повинен постійно контролюватися, такий режим роботи реалізований в автоматичній котельні Терморобот.

Вугілля марок СС, Т, А

Розпалити його важче, зате він горить довго і виділяє набагато більше тепла. Вугілля можна завантажувати великими партіями, так як в них горить переважно коксовий залишок, немає масового виділення летючих речовин. Дуже важливий режим піддування, так як при нестачі повітря горіння відбувається повільно, можливо його припинення, або, навпаки, надмірне підвищення температури, що приводить до винесення тепла і прогорання котла.
Вугілля таких марок також успішно може використовуватися в Термороботі, оскільки в ньому здійснюється регульований примусовий піддув повітря.

Інформація, використана в даній аналітичній записці, була взята з відкритих джерел.