Температура горения древесного угля

Определение типа топлива, необходимого для плиты, зависит от ряда факторов.

Содержание

Температура горения древесного угля – очень интересный параметр для домовладельцев, использующих для отопления различные виды твердого топлива. Логично, что чем выше эта температура, тем больше тепла можно получить при сжигании топлива. Однако это теория, а на практике все обстоит несколько иначе. О реальном сжигании этого ценного ископаемого и пойдет речь в данном материале.

Все угли, которые добываются из наших кишок и пригодны для сжигания в котлах и плитах, делятся на 3 группы:

Из них бурые угли считаются самыми молодыми, содержат много летучих примесей и отличаются бурым цветом, отсюда и их название. Это топливо содержит до 70% чистого угля и до 40% влаги. По этой причине теплопроизводительность и температура горения бурого угля самые низкие среди других. Он легко воспламеняется, так как его самая низкая температура воспламенения составляет всего 250 ºC, но его теплотворная способность также низкая – около 3600 ккал/кг, а температура сгорания – около 1900 ºC.

Из-за низкой теплотворной способности ископаемое топливо в его естественном виде очень редко используется в качестве источника энергии для отопления частных домов. Другой пример – угольные брикеты, теплотворная способность которых составляет 5000 ккал/кг.

Вторыми по возрасту являются битуминозные угли, они действительно старые и залегают даже глубже, чем бурые угли (до 3 км). Чистый уголь составляет в них до 95%, содержание воды – 12%, летучих примесей – до 30%. Это дает теплоотдачу 7000 ккал/кг, хотя для воспламенения необходима температура 400ºC. Теоретически это топливо горит при температуре 2100 ºC, хотя температура горения каменного угля в плите никогда не достигает таких значений. Максимум, который может быть достигнут, составляет 1000 ºC. На практике это наиболее распространенное топливо, используемое в качестве источника энергии для отопления зданий.

О сжигании угля в кухонных плитах

Значения температуры в градусах, приведенные выше для каждого вида топлива, являются теоретическими. Это означает, что они могут быть достигнуты при идеальных условиях сгорания энергоносителя, чего в реальности не происходит, особенно в домах. Кроме того, нет смысла перегревать кирпичную плиту или металлический котел. Они не рассчитаны на такие условия.

В целом, интенсивность горения угля в плите зависит от количества подаваемого воздуха. Уголь лучше всего отдает тепло, когда подача воздуха составляет 100%, но на практике это не так, потому что мы ограничиваем количество воздуха с помощью заслонки или глушителя. В противном случае температура в камере сгорания поднимется слишком сильно; в остальных случаях она составляет от 800 до 900 ºC.

В случае твердотопливных котлов чрезмерное сгорание может привести к бурному кипению теплоносителя и последующему взрыву. По этой причине твердое топливо сжигается в котлах двумя способами:

традиционным, с подачей в топку и ограничением подачи воздуха.
с помощью дозирования, реализованного в автоматических котлах.

Древесный уголь: виды и характеристики

Древесный уголь различают в основном по его происхождению. В качестве энергоносителей используют древесный уголь, который получают путем сжигания древесины, и ископаемые виды топлива.

Ископаемые угли – это топливо, созданное природой. Он состоит из остатков древних растений и битуминозных масс, которые претерпели ряд преобразований в процессе опускания на большую глубину. Превращение сырья в эффективное топливо происходило при высоких температурах и в условиях недостатка кислорода под земной корой. К ископаемым видам топлива относятся бурый уголь, каменный уголь и антрацит.

Бурый уголь

Из ископаемых углей бурый уголь – самый молодой. Он получил свое название благодаря коричневому цвету. Этот вид топлива характеризуется большим количеством летучих примесей и высоким содержанием влаги – до 40%. Содержание чистого угля может достигать 70%.

Из-за высокого содержания влаги бурый уголь имеет низкую температуру горения и низкую теплоотдачу. Он воспламеняется при температуре 250 °C, температура горения бурого угля составляет около 1900 °C. Теплотворная способность составляет примерно 3600 ккал/кг.

Как источник энергии бурый уголь в своей природной форме уступает древесине, поэтому его редко используют для кухонных плит и твердотопливных приборов в частных домах. Однако существует постоянный спрос на брикетированное топливо.

Бурый уголь в брикетах – это специально обработанное топливо. Снижение содержания влаги повышает его энергоэффективность. Тепловая эффективность брикетированного топлива составляет до 5000 ккал/кг.

Каменный уголь

Каменный уголь старше бурого угля, его залежи залегают на глубине до 3 км. Содержание чистого углерода в этом топливе может достигать 95%, а летучих примесей – до 30%. Содержание влаги в топливе не превышает 12%, что положительно сказывается на тепловой эффективности этого минерала.

Свойства древесного угля

Древесный уголь относится к отдельной категории, так как является не ископаемым топливом, а продуктом его производства. Его получают путем обработки древесины специальным образом для изменения ее структуры и удаления лишней влаги. Технология получения эффективного и простого в использовании источника энергии известна с древних времен – раньше древесину сжигали в глубоких ямах, перекрывая доступ кислорода, а сегодня для сжигания древесного угля используются специальные печи.

При нормальных условиях хранения содержание влаги в древесном угле составляет около 15%. Топливо воспламеняется при нагревании до 200°C. Теплотворная способность энергоносителя высока – до 7400 ккал/кг.

Температура горения древесного угля зависит от породы древесины и условий сжигания. Например, березовые угли можно использовать для отопления кузниц и ковки металла – при интенсивной подаче воздуха они будут гореть при температуре 1200-1300°C. В печи или котле температура горения достигнет 800-900°C, а при использовании древесного угля в печи на открытом воздухе температура достигнет 700°C.

Древесный уголь экономичен – его расход значительно ниже, чем у дров. Помимо высокой теплоотдачи, он отличается низким содержанием золы.

Древесный уголь сгорает с небольшим количеством золы и обеспечивает равномерное тепло без открытого пламени, что делает его идеальным для приготовления мяса и других продуктов на открытом огне. Его также можно использовать для обогрева в камине или для приготовления пищи на варочной панели.

Температура горения и теплоотдача

Чем выше температура, тем больше тепла выделяется при горении древесины. Теплотворная способность топлива зависит от свойств древесины.

Значения теплоотдачи, приведенные в таблице, относятся к горению древесины при идеальных условиях:

минимальное содержание влаги в топливе;
горение происходит в замкнутом объеме;
подача кислорода дозирована – подается количество, необходимое для правильного горения.

Рассматривать теплотворные способности в таблицах имеет смысл только для сравнения различных видов дров между собой – в реальных условиях теплоотдача топлива будет заметно ниже.

Что такое горение

Горение – это изотермическое явление, то есть реакция, при которой выделяется тепло.

Процесс сгорания древесины можно разделить на различные фазы:

1. нагрев . Участок древесины должен быть нагрет внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагревании до 120-150 градусов древесина начинает обугливаться, образуется древесный уголь, который может самовозгораться. При нагревании до 250-350 градусов начинается процесс термического разложения на газообразные компоненты (пиролиз). Обугленный верхний слой тлеет (горит без образования пламени), выделяя белый или коричневый дым (смесь пара и продуктов пиролиза).

2 Сжигание пиролизного газа. Дальнейший нагрев приводит к усилению термического разложения, пиролитические газы концентрируются и вспыхивают. После нагрева горение постепенно распространяется по всей зоне нагрева. При этом образуется устойчивое пламя ярко-желтого цвета.

3. воспламенение. Дальнейший нагрев приводит к воспламенению древесины. Температура воспламенения, естественно, составляет от 450 до 620 градусов Цельсия. Древесина воспламеняется от внешнего источника тепла, который обеспечивает тепло, необходимое для значительного ускорения термохимической реакции.

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения древесины в каменке зависит не только от породы дерева. Другими важными факторами являются влажность древесины и величина тяги, которая необходима из-за конструкции печи.

Влияние влажности

Свежесрубленная древесина имеет влажность от 45 до 65%, в среднем около 55%. Температура горения такой древесины не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет расходоваться на испарение влаги. Соответственно, тепловая эффективность топлива снижается.

Для того чтобы древесина сгорала с необходимым количеством тепла, возможны три различных способа:

для отопления помещений и приготовления пищи используется почти в два раза больше свежесрубленных дров (это приводит к увеличению расходов на топливо и необходимости частого обслуживания дымохода и дымовой системы, где скапливается много сажи)
свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна распиливаются, раскалываются на поленья, которые складываются под навесом – естественная сушка до 20% влажности занимает 1-1,5 года);
покупка сухих дров (финансовые затраты компенсируются высокой тепловой эффективностью топлива).

Примечание: свежесрубленный тополь и другая пористая древесина, содержащая много влаги, не подходят для использования в качестве топлива. Они плохо горят и выделяют мало тепловой энергии.

Теплотворная способность березовых дров, изготовленных из свежесрубленной древесины, довольно высока. Свежесрубленный ясень, граб и другие лиственные породы также могут быть использованы в качестве топлива.

Древесные породыСоснаБерезаЕльОсинаОльхаЯсень

Теплотворная способность свежесрубленных дров (влажность около 50 %), кВтч м 3	1900	2371	1667	1835	1972	2550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30 %), кВтч м 3	2071	2579	1817	1995	2148	2774
Теплотворная способность древесины, хранящейся под укрытием не менее 1 года (влажность 20%), кВтч м 3	2166	2716	1902	2117	2244	2907

Потребление древесного угля

Древесный уголь используется дома для приготовления мяса на барбекю.

Благодаря высокой температуре горения (около 700°C) и отсутствию пламени, он обеспечивает равномерное тепло, достаточное для приготовления мяса без обугливания.

Он также используется в качестве топлива для каминов, приготовления пищи в небольших плитах.

В промышленности он используется в качестве восстановителя при производстве металлов. Древесный уголь необходим в производстве стекла, пластмасс, алюминия.