Время горения угля в котле

От качества угля будет зависеть количество энергии, которую можем получить, и время на обслуживание, и вообще возможность им топить… Какой уголь лучше подойдет для домашнего отопления? и как его правильно сжигать, чтобы достигнуть максимума энергоотдачи и минимума забот.

Температура горения угля и другие характеристики

Часто спрашивают, — какая температура горения угля?, — хоть это значение мало на что влияет. Гораздо важнее другие параметры.

• теплотворность – количество выделяемого тепла с килограмма топлива, кВт/кг;
• зольность – количество золы которая останется после сжигания угля, % к общей массе. Она снизит общую теплотворность, нам придется вычищать ее с котла и утилизировать,

• Спекаемость – способность углей создавать спекшуюся золу, что очень вредно.
• Влажность, как внутрипластовая, так и привнесенная, — не мокрый ли уголь? Мокрый лучше сушить предварительно в естественных условиях, чем сжигать его в котле с потерей энергии, которая уйдет на испарение этой воды.
• Выход летучих, склонность к коксованию, — коксующиеся марки угля не подходят для отопления.

Подробней о зольности

Зольность бывает следующей.

• Внутрипластовая – это те минеральные примеси, «песок и камни», которые находятся внутри угольного пласта, в каждом кусочке угля, и их невозможно извлечь при обогащении. Хорошие угли имеют такую золу до 10%.
• Техническая – это горная порода, которая смешалась с углем при его добыче, в том числе и из больших породных пропластков внутри угольного пласта, и которую можно отделить от угля механическими методами при его обогащении. Подрубали шахтеры невзначай кровлю и почву пласта, — вот и лишние тонны, хоть зольность и повышена… Горная масса с шахты может быть и 35% зольности – совсем не подходит для домашнего сжигания.

Нужно иметь в виду, что подсыпка породы, значительно увеличивает объем карманов у продающих уголь. Поэтому покупка угля — дело непростое. Нужно проверять топливо на наличие кусков породы, в том числе и присыпанных, непосредственно в вагоне, в автомобиле, до разгрузки. И отказываться от приобретения, если что…

Какая теплотворность у разных марок угля

Сколько мы сможем получить тепла от угля, достаточно ли его для обогрева дома?

Количество тепла в киловаттах, которое может выделяться из разных марок угля по сравнению с сухими дровами, приведена ниже, кВт/кг

• Дрова сухие – 4,0
• Угли бурые – 3,8 – 5,5
• Длиннопламенные – 6,0 -7,0
• Газовые и жирные — 7,5
• Отощенно-спекающиеся 7,0 – 7,4
• Тощаки – 7,4 – 8,0
• Антрациты – 7,8 – 9,5

В основном для домашних котлов подходят энергетические марки угля – тощие, антрациты и полуантрациты. Именно они меньше спекаются и образуют коксовые вещества, имеют минимум золы внутри пласта и лучшую теплотворность .

Помимо марки, нужно выбрать класс крупности угля.

В рекламных целя на упаковках продавец пишет лишь бы что…

Класс крупности угля, почему не топят угольной пылью

Угольная пыль и угольный штыб наиболее дешевые, отлично горят, но только в специальных печах электростанций. Там они сгорают в облаке с мазутом и воздухом. А в котле, они просто запечатывают прохождение воздуха через них, поэтому горение внутри их слоя невозможно. Угольный штыб в печках не горит, разве что небольшими добавками, засыпанный поверх горящего угля.

• Топить можно семечкой, но она как правило, просыпается через колосниковые решетки всех котлов…
• Для домашнего отопления используется более дорогие фракции – орех и кулак.
• Плитный уголь еще дороже, но в домашних условиях его разбивают на более мелкие части.

В угольной золе остается много несгоревших элементов. Золу, после сжигания, рачительные хозяева просеивают на металлической решетке 5 мм, и все крупное недогоревшее отправляют обратно в котел вместе со свежей порцией. Таким образом экономится 10 – 15% топлива.

Угольную пыль пробуют смачивать в лепешки, которые сушат, и в виде окатышей подают в котел.

Как правильно топить углем

Если в зону горения не додавать кислород, то вместо углекислого газа образуется угарный – CO, КПД от неполного сжигания уменьшается на 20 – 50%. Современные котлы обеспечивают подачу вторичного воздуха, для дожига СО и сажестых частиц при высокой температуре. Со старом же оборудованием, с печками, нужен практический навык по подаче воздуха поверх горящих углей для лучшего дожига и препятствия выброса несгоревших газов в атмосферу.

Подача большого количества первичного воздуха прямо в горящий уголь может сделать из котла кузнечный горн, повлечь за собой быстрое сгорание большой массы угля, резкое увеличение температуры выходящих газов до 1500 град и оплавление оборудования, воспламенение сажи в дымоходе, резкое падение КПД в несколько раз, из-за выноса энергии в трубу.

КПД угольного сгорания можно отслеживать по температуре исходящих газов, которая не должна повышаться. Воздуха должно быть столько, чтобы происходило полное сгорание топлива без СО и в тоже время не наблюдался рост температуры в дымоходе выше нормы. Как правило, современные угольные котлы умеют сжигать топливо нужным образом с максимальным КПД порядка 78%.

Как сделать длительное горение угля

Нормальное длительное горения с высоким КПД получается лучше на современном оборудовании. Но и на старых котла и печах, можно отыскать оптимальное примерное открытие нижних и верхних заслонок, чтобы обеспечить нормальную подачу воздуха поверх топлива, для дожига СО на теплообменнике.

Например, обычная старая угольная печка предусматривала такие регулировки:

• «поддувало закрыто»,
• «две верхние конфорки приоткрыты»,

— порция угля тлеет – происходит длительное горение, но дожиг газов, как правило, полный.

В современных котлах за подобными режимами следит само оборудование.

Угольные котлы повышенной мощности (возможна большая загрузка) от известных производителей с подачей вторичного воздуха подойдут как дешевый и универсальный вариант домашнего отопления. В них можно сделать длительное горение большой загрузки угля путем перераспределения подачи воздуха.

Автоматизированные котлы, сейчас все более популярны. У них длительность горения обеспечивается угольным бункером и постоянной подачей в зону горения малых порций. Причем оборудование не обязательно слишком дорогое. Котлы с бункером, из которого топливо подгружается под собственным весом имеют демократичную цену. Котлы со шнековой подачей подороже, но умеют немного больше. Таким образом бункер позволяет не беспокоиться ежесуточно по поводу подброски топлива. Горение же идет, как правило, малыми порциями, но с полной подачей воздуха без образования больших объемов СО – Европейские экологические требования к оборудованию.

В любом случае повышенную длительность горения угля обеспечит в первую очередь оборудование под большую загрузку, — в бункер или непосредственно в топку. На этом соображении и строится выбор котла под уголь.

Какой уголь выбрать

Уголь залегает в земной коре в виде пластов. Каждый из них маркирован и имеет свои качественные характеристики. Но даже в одном пласте, но в разных районах, уголь может сильно отличаться по качеству – меняются степень метаморфизма, количество золы, летучие, сера, влажность…

Для энергетики наиболее ценны угли с высшей степенью метаморфизма, с наибольшим процентом углерода С в составе. Это Антрациты и близкие к ним, которым присвоены марки Полуантрациты и Тощие угли.

Лучшими для отопления окажутся угли, относящиеся к антрацитам и полуантрацитам с обогатительной фабрики, фракций орех и кулак.

По регионам добычи, — лучшие энергетические угли добывались ранее в Донбассе, но в последнее время добыча сильно уменьшена, и на рынке такие угли встретить сложно. Во всяком случае лучшими для домашнего отопления считались антрациты Донбасских пластов Н2 Ремовский, Н2-1 Подремовский, Н-8 Фоминской. Известен рекорд теплотворности килограмма угля, добытого в 70-е годы с пласта Фоминской со значением 9800 кВт/ч.

Сейчас дешевле приобрести угли с Кузбаса и Экибастуза, несмотря на протяженную доставку. Нужно спрашивать угли с энергетических пластов Кузбасса.

В купленном угле должно быть минимальное количество:

• штыба, пыли, которые практически не сжигаются и плохо влияют на процесс горения, заштыбовывая котел, ограничивая доступ кислорода к крупным кускам;
• породы – куски породы в угле – это брак обогащения или специальный подмесс на разных стадиях торговли.

Продавца лучше сразу предупредить о том, что вы откажетесь приобрести уголь со штыбом и породой. Заказывайте уголь фракций орех и кулак малой порцией, на проверку, как правило продавец имеет запас на весь сезон, и можно будет докупить топливо в случае его хорошего качества.

Если вы живёте в населённом пункте, куда ещё не добралась вездесущая газовая труба, то проблема обогрева собственного жилища для вас более чем актуальна. Если перебрать все возможные варианты, исключив недоступное вам голубое топливо, то бесспорным лидером окажется уголь. Как это ни странно, но именно угольное отопление, от которого в своё время отказались из-за множества побочных минусов его использования, сегодня вновь возвращается.

Угольные печи работают по такому же принципу, как и классические русские отопительно-варочные кирпичные печи. На ней даже можно вскипятить воду или приготовить еду (прочитайте: "Проект дома с печным отоплением"). Но есть одно принципиальное отличие – обогрев воздуха в таких аппаратах происходит не за счёт конвекции воздуха, а путем его равномерного подогрева сразу в нескольких местах радиаторами. Которые снабжает теплоносителем, предварительно прогретым котлом отопления, циркуляционный насос.

Традиционные печи, угольные и дровяные, отличаются одной неприятной для городского человека, непривычного к физическому труду, особенностью – они трудоёмки в обслуживании:

• Нужно постоянно подбрасывать топливо в печь
• Приходится часто удалять из печи остатки горения и чистить дымоход от сажи.

Кроме этого, традиционные печи требуют постоянного контроля из-за неравномерного сгорания топлива. Что обуславливает вероятность частых перепадов температур и необходимость постоянно проверять показания приборов, чтобы не случилось случайного перегрева котла.

Твердотопливные котлы успешно эволюционировали и начали возвращаться! Теперь они используют иные принципы горения. Если в традиционных моделях заметная часть используемых материалов не сгорала полностью, следствием чего было много дыма, сажи и золы, то в новых моделях сгорает практически всё топливо.

Новые модели, благодаря «усилиям» маркетологов, как только не называют – пиролизные, верхнего горения, угольные котлы длительного горения и так далее. На самом деле не в названии дело!

Все различные модели имеют общие отличия от традиционных моделей:

• Универсальность. В них можно практически бесследно жечь ЛЮБОЕ твердое топливо – уголь, дрова, брикеты, пеллеты, сухой бытовой мусор, опилки и так далее (прочитайте: "Топливные брикеты: производство своими руками").
• Долгое время работы от одной загрузки топливом. Реклама, само собой, преувеличивает, утверждая, что современные котлы верхнего горения на твердом топливе могут работать неделями от одной закладки. Как показывает практика, одной порции топлива хватает от 3 до 8 дней. Расход угля в твердотопливном котле находится в прямой зависимости от сорта и качества угля. Качественные виды угля от низкосортных марок при одинаковом объёме отличаются отличной теплоотдачей и низким уровнем отходов. Во второсортном же угле вообще встречается пустая порода, которая только зря занимает объём печи.
• Экономичность. Особенно, если дополнительно использовать бесплатное или бросовое топливо – сухие листья и бытовой мусор. В среднем твердотопливные котлы, использующие новые технологии, потребляют в 2-3 раза меньше топлива, по сравнению с традиционными.
• Высокая теплоотдача. Топливо сгорает практически полностью из-за высокой температуры в топке.
• Простота в использовании и обслуживании. Забросить топливо в топку – задача, доступная даже подростку. А чистка от золы – достаточно редкая процедура для современных котлов.

Как работает современное угольное отопление дома

Простой пример для понимания того, чем отличается котёл верхнего горения от котла традиционного – обычная спичка и градусник:

• Если зажечь спичку под градусником и перевернуть серной головкой вниз, то она сгорит быстро и почти не успеет нагреть градусник (традиционная печь).
• Если проделать то же самое, но расположить спичку серной головкой вверх, спичка будет гореть намного дольше и здорово нагреет градусник (печь верхнего горения).

Отопление углем в частном доме происходит так:

• В объёмистую топочную камеру (емкостью до 500 литров) загружается уголь.
• Топливо поджигается.
• Сверху в камеру горения по трубе с помощью вентилятора подается много воздуха для разогрева топки до температуры, обеспечивающей практически полное сгорание топлива.
• Жар поступает на теплообменник, в котором постоянно подогревается теплоноситель, циркулирующий по трубам и радиаторам.

Стоимость современного котла

Современные мощные модели котлов зарубежного производства стоят не менее 20 тысяч рублей и дороже. То есть, в среднем в 2-3 раза больше традиционных котлов. Дорогое удовольствие, которое, впрочем, окупится за 2-3 года использования за счёт экономии топлива.

Котлы отечественного производства дешевле зарубежных, но они пока недостаточно мощные. Такого оборудования достаточно для обогрева маленького дачного дома, амбара, гаража, теплицы.

Какой уголь предпочесть

Не забудьте ещё и о помещении для хранения топлива. Можно постараться сэкономить на угле, выбрав недорогой сорт. Однако его понадобится много, так что придётся переплатить за доставку, да ещё и отыскать место для хранения.

Расход угля для отопления дома

Первая методика подсчёта – по факту. Используем простейшую «народную» ёмкость веса и объёма – ведро. Обычно уголь измеряют тоннами, но вряд ли в вашей котельной найдутся весы для аккуратного отвешивания необходимой дозы для загрузки.

В одно ведро помещается примерно 18 килограммов каменного угля.

Для отопления дома площадью 200 квадратных метров расходуется примерно:

• Сентябрь-октябрь – 1 ведро в сутки;
• Ноябрь-февраль – 10 ведер;
• Март-апрель – 2 ведра.

Считая округлённо, что в месяце 30 дней, подсчитываем общее количество вёдер:

• Сентябрь-октябрь – 1х60=60;
• Ноябрь-февраль – 10х60=600;
• Март-апрель – 2х60=120.
• Итого 60+600+120=780 ведер.

Переводим результат в килограммы 780х18=14 040 килограмм.

То есть, за отопительный сезон на обогрев дома в 200 квадратов угольный котел для отопления частного дома способен сжечь чуть больше 14 тонн каменного угля.

Вторая методика подсчёта – околонаучная. Сгорание 200 грамм угля высвобождает примерно 1кВт тепла. Чтобы комфортно пережить отопительный сезон, требуется примерно 50 000 кВт тепла. Умножаем 50 000 на 0.2 – получаем 10 000 килограмм или 10 тонн.

Угольно-котельные традиции

Твердотопливные котлы длительного горения, кстати, вовсе не были изобретены «с нуля». В российской глубинке, финских и прибалтийских деревнях, угольные печи самых разнообразных размеров и конструкций, изготовленные местными умельцами – вовсе не редкость. Зарубежные производители просто взяли готовую модель и усовершенствовали её, используя современные материалы и технологии.

Посмотрите на видео пример отопления дома твердотопливным котлом на угле:

Как быстро расходуется уголь в твердотопливном котле? Каким его количеством нужно запастись перед отопительным сезоном, чтобы температура в доме всегда оставалась комфортной? Этими и множеством похожих вопросов задается, пожалуй, каждый домовладелец, чье жилище оборудовано индивидуальной отопительной системой.

Попробуем разобраться, как правильно рассчитать расход угля в котле, и какие параметры нужно принимать во внимание, чтобы результаты получились точными.

Почему выгодно использовать уголь

Эксплуатация современных твердотопливных котлов не доставляет практически никаких хлопот. Особенно, если домовладелец предпочитает уголь — эффективное, безопасное, удобное и экономически выгодное топливо. По сравнению с другими видами последнего он имеет массу преимуществ:

• отличается высокой теплоотдачей, позволяющей получать гораздо больше тепла на единицу отапливаемой площади;
• не боится влажности;
• не нуждается в специальных герметичных емкостях для хранения;
• продается в удобной упаковке, в которой его можно без труда транспортировать в городской дом или на дачу.

Установка угольного котла позволяет не зависеть от наличия в зоне досягаемости газопровода, что особенно актуально для жителей частного сектора. Кроме этого, такой вид отопительного оборудования можно монтировать без специального разрешения, чего нельзя сделать, например, купив газовый котел.

Дополнительную выгоду использования угля в качестве топлива обеспечивает особая конструкция современных котлов. С годами усовершенствовался не только внешний вид оборудования, но и способ сжигания топлива, а, соответственно, и его расход.

Во-первых, отпала необходимость несколько раз в день подсыпать уголь в топку и вычищать шлак. Современные котлы имеют большие камеры сгорания и специальные безопасные бункеры для хранения топлива, из которых оно по мере надобности автоматически подается в топку посредством транспортера. В камеру сразу можно загрузить столько угля, сколько необходимо для непрерывной работы системы в течение 10-12 часов, а объем бункера рассчитан на 6-7 дней постоянного горения котла.

Топочные камеры в современных моделях отопительного оборудования полностью герметичны и оснащены специальными системами вентиляции, благодаря которым корректируются сила горения угля и степень нагрева системы. За счет принудительной подачи оптимального объема воздуха топливо выгорает практически полностью, оставляя после себя минимальное количество отходов, что и позволяет существенно снизить его потребление.

Какие факторы нужно учитывать

Определяя расход угля в котле на отопление дома, сложнее всего подобрать точные исходные данные для выполнения расчета. Объем твердого топлива, необходимый для обогрева помещения, зависит от множества параметров. В первую очередь, нужно принимать во внимание качество сырья: бурый уголь имеет наиболее низкие показатели теплоотдачи, а самые высокие — уголь-антрацит. Также необходимо учитывать:

• специфику модели отопительной системы;
• особенности климата (среднесуточные показатели температуры в холодное время года, продолжительность зимнего период и др.);
• материалы, которые использовались при постройке дома;
• количество окон и дверей, а также, из чего они изготовлены (дерево или ПВХ);
• возраст и размеры дома (количество и площадь комнат, высоту потолков, этажность и т. д.);
• качество теплоизоляционных материалов;
• опыт и умения истопника.

При этом перечисленные факторы нужно рассматривать в комплексе. Например, при использовании одной и той же модели котла расход топлива для обогрева каменного дома после капитального ремонта и дачного коттеджа без качественной теплоизоляции стен будет кардинально различаться.

Учесть все переменные при подсчете практически невозможно, поэтому, вне зависимости от вида топлива, определяется только среднее значение его потребления в течение холодного времени года.

Вне зависимости от вида топлива, при подсчете расхода определяется только среднее значение его потребления в течение холодного времени года.

Какой уголь лучше

Все сорта угля, пригодные для использования в отопительных системах, обладают разными характеристиками и, главное, разными показателями теплоотдачи. Об этом также важно помнить, рассчитывая количество твердого топлива, необходимое для обогрева помещения в холодное время года.

Кроме этого, от сорта угля зависит и объем побочных продуктов, образующихся в ходе сгорания. Например, такие разновидности, как длиннопламенный и газовый уголь, выделяют при сжигании большое количество печного газа и дыма. Это доставляет дополнительные хлопоты владельцам котлов во время их работы: оборудование приходится чаще чистить от нагара, иначе срок его службы может существенно сократиться.

Эффективность работы отопительного котла напрямую зависит от качества загружаемого в топку сырья. Например, если речь идет об использовании дров, то чем суше они будут, тем меньше их понадобится для обогрева помещения. Аналогично это правило работает и в отношении угля. Поэтому специалисты рекомендуют использовать в качестве топлива продукт высшего сорта — антрацит «орешек», который обладает наибольшей теплоемкостью и сгорает в топке полностью, практически не оставляя после себя отходов. Его стоимость несколько выше, чем у прочих видов угля, но расходуется он значительно медленнее, что означает, что до конца отопительного сезона его понадобится гораздо меньше. Кроме этого, можно дополнительно сэкономить на доставке и оборудовании специального помещения для хранения больших запасов угля.

Как проводится расчет

Конструкция современных котлов позволяет существенно сократить потребление угля по сравнению с более ранними моделями. При этом вопрос о необходимом для обогрева дома количестве топлива все равно остается актуальным, особенно с приходом холодов и перед покупкой нового отопительного оборудования.

Чтобы получить достоверные результаты, для начала нужно определиться с исходными данными. Обычно для этого используются усредненные значения:

• продолжительность отопительного сезона — 180 дней (например, с 15 октября по 15 апреля);
• размер жилплощади — 200 м²;
• количество тепла, необходимое для обогрева 1 м² помещения — 0,1 кВт/ч.

Соответственно, продолжительность суток — 24 часа, а месяца — 30 дней.

Оценить объем потребления топлива в осенне-весенний период можно 2 способами:

Проще всего подсчитать, сколько ведер угля потребуется для обеспечения комфортной температуры в помещении в холодное время года. Владельцы индивидуальных систем отопления в сентябре-октябре ограничиваются 1 ведром в день или 60 ведрами за 2 месяца. С ноября по февраль они тратят не меньше 600 ведер, а в первые месяцы весны сокращают количество топлива до 2 ведер в день или 120 ведер за весь период.

Значит, на сезон необходимо около 780 ведер угля, при этом в 1 ведро вмещается около 18 кг сырья. Умножив эти показатели, получаем результат в 14 040 кг или примерно 14 т топлива.

Кроме этого, производя расчеты, можно опираться и на среднесуточные показатели температуры. Например, при 0 °С в сутки для обогрева дома обычно требуется 1 ведро угля, а в сильный мороз (от -10 °С и ниже) — до 10 ведер топлива.

Расчет производится исходя из того, что для качественного обогрева дома площадью 200 м² в течение отопительного сезона необходимо не меньше 50 000 кВт тепла.

Сгорание 200 г угля высвобождает 1 кВт тепла. Умножив эти данные, получаем 10 000 кг или 10 т топлива, которые потребуются для того, чтобы в помещении сохранялась оптимальная температура в холодное время года.

Следует помнить, что под влиянием различных внешних факторов результаты предварительных расчетов чаще всего оказываются с погрешностью. По этой причине реальные расходы на уголь во время вашего первого года жизни в собственном доме можно объективно подсчитать только ближе к лету и уже принять их во внимание на следующий отопительный сезон.

Все сорта угля, пригодные для использования в отопительных системах, обладают разными характеристиками

Как сократить затраты на топливо

Что предпринять, чтобы снизить расход угля в твердотопливном котле? Постоянный рост цен на топливо делает этот вопрос актуальным для большинства владельцев индивидуальных отопительных систем.

Чтобы затраты снизились, а дом оставался теплым и комфортным, в первую очередь нужно обратить внимание на качество теплоизоляции помещения. Даже небольшие щели в стенах дома или непрофессионально установленные окна существенно влияют на температуру в комнатах, в разы увеличивая объем топлива, необходимый для их обогрева. Решить проблему помогут современные материалы, позволяющие утеплить дом и надолго сохранить внутри него нагретый воздух.

Главное — подобрать оборудование необходимой мощности, так как этот показатель во многом определяет среднегодовой расход угля на обогрев дома. Неверные расчеты и некорректный выбор котла приводят к тому, что в комнатах будет либо слишком холодно, либо чересчур жарко. К тому же высока вероятность, что за осенне-зимний период израсходуется значительно больше угля, чем необходимо.

Особенности конструкции котла влияют и на то, сколько топлива помещается в одну загрузку.

Установка термостата — еще один эффективный способ сократить потребление угля. С его помощью можно сэкономить 10-15% топлива — автоматическая электронная система позволяет рационально использовать ресурсы котла, снижая мощность его работы, когда в усиленном обогреве помещения нет необходимости.