Температура горения угля: формула древесного, каменный в печи, что остается после сгорания дров, возгорание

О температуре горения и теплотворности дров

Дрова – классический вариант твердого топлива в местности, богатой лесами. Сжигание древесины дает возможность получать тепловую энергию, при этом температура горения дров напрямую влияет на эффективность использования топлива. Температура пламени зависит от породы дерева, а также от степени влажности топлива и условий его сжигания.

Горящие дрова в печке

Тепловые характеристики древесины

Породы древесины различаются по плотности, структуре, количеству и составу смол. Все эти факторы влияют на теплотворность дров, на температуру, при которой они сгорают, и на характеристики пламени.

Древесина тополя пористая, такие дрова горят ярко, но максимальный температурный показатель достигает лишь 500 градусов. Плотные породы дерева (бук, ясень, граб), сгорая, выделяют свыше 1000 градусов тепла. Показатели березы несколько ниже – около 800 градусов. Лиственница и дуб разгораются жарче, выдавая до 900 градусов тепла. Сосновые и еловые дрова горят при 620-630 градусах.

Качество дров и как правильно выбирать

У берёзовых дров лучшее соотношение теплоэффективности и стоимости – топить более дорогими породами с высокими показателями температуры сгорания экономически невыгодно.

Ель, пихта и сосна пригодны для разведения костров – эти хвойные породы обеспечивают относительно умеренное тепло. Но в твердотопливном котле, в печи или камине такие дрова использовать не рекомендуется – они выделяют недостаточно тепла для эффективного обогрева жилища и приготовления пищи, сгорают с образованием большого количества сажи.

Низкокачественными дровами считается топливо из осины, липы, тополя, ивы и ольхи – пористая древесина при горении выделяет мало тепла. Ольха и некоторые другие виды древесины «стреляют» угольками в процессе горения, что может привести к возникновению пожара, если дрова использовать для топки открытого камина.

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы.

Температура горения и теплоотдача

Температура горения древесины определяет показатели теплоотдачи топлива – чем она выше, тем большее количество тепловой энергии выделяется в процессе сгорания дров. При этом удельная теплотворность топлива зависит от характеристик древесины.

Показатели теплоотдачи в таблице указываются для дров, сжигаемых в идеальных условиях:

  • минимальное содержание влаги в топливе;
  • горение проходит в закрытом объеме;
  • подача кислорода дозирована – поступает то количество, которое необходимо для полноценного сжигания.

Ориентироваться на табличные значения теплотворности имеет смысл только для сравнения различных видов дров между собой – в реальных условиях теплоотдача топлива будет заметно ниже.

Что такое горение

Горение является изотермическим явлением – то есть, реакцией с выделением тепла.

Процесс горения дров можно разделить на несколько этапов:

1. Разогрев . Участок древесины необходимо нагреть внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагреве до 120-150 градусов дерево начинает обугливаться, при этом образуется уголь, способный к самовоспламенению. При нагреве до 250-350 градусов стартует процесс термического разложения на газообразные составляющие (пиролиз). Верхний, обуглившийся слой тлеет (горит без образования пламени), при этом выделяется дым белого или бурого цвета – смесь водяного пара с продуктами пиролиза.

2. Возгорание пиролизных газов . Дальнейший разогрев приводит к усилению термического разложения, и сконцентрировавшиеся пиролизные газы вспыхивают. После вспышки возгорание постепенно начинает охватывать всю зону разогрева. При этом образуется устойчивое пламя светло-желтого цвета.

3. Воспламенение . Дальнейший разогрев приводит к воспламенению дров. Температура воспламенения в естественных условиях колеблется в промежутке от 450 до 620 градусов. Древесина воспламеняется под влиянием внешнего источника тепловой энергии, который обеспечивает нагрев, необходимый для резкого ускорения термохимической реакции.

Воспламеняемость древесного топлива зависит от целого ряда факторов:

  • объемный вес, форма и сечение элемента из дерева ;
  • степень влажности древесины;
  • сила тяги;
  • расположение поджигаемого объекта относительно воздушного потока (вертикальное или горизонтальное);
  • плотность древесины (пористые материалы воспламеняются легче и быстрее плотных, к примеру, разжечь ольховые дрова проще, чем дубовые).

Обратите внимание! Влажная древесина хуже разжигается и горит по причине того, что значительная часть тепловой энергии уходит на испарение излишков влаги. Дрова круглой формы разгораются хуже элементов, имеющих ребра и грани. Чем массивнее дрова, тем сложнее их разжечь. Не струганная древесина воспламенится быстрее гладкой.

Для воспламенения требуется хорошая, но не избыточная тяга – необходим достаточный приток кислорода и минимальное рассеивание тепловой энергии горения – она нужна для прогрева соседних участков древесины.

4. Горение . При условиях, близких к оптимальным, первоначальная вспышка пиролизных газов не затухает, от возгорания процесс переходит в устойчивое горение с постепенным охватом всего объема топлива. Горение делится на две фазы – тление и пламенное горение.

Тление подразумевает сгорание угля – твердого продукта процесса пиролиза. Выделение горючих газов происходит медленно и они не воспламеняются по причине недостаточной концентрации. Газообразные вещества, охлаждаясь, конденсируются, образуя характерный белый дым. В процессе тления воздух проникает вглубь древесины, за счет чего расширяется площадь охвата. Пламенное горение обеспечивается за счет сгорания пиролизных газов, при этом горячие газы движутся наружу.

Горение поддерживается, пока имеются условия для огня – наличие несгоревшего топлива, поступление кислорода, сохранение требуемого уровня температуры.

5. Затухание . При несоблюдении одного из условий процесс горения прекращается и пламя гаснет.

Измерение температуры горения дров

Чтобы узнать, какова температура горения дров, используют специальный прибор под названием пирометр. Другие виды термометров непригодны для этой цели.

Встречаются рекомендации определять температуру сгорания древесного топлива по цвету пламени. Темно-красные языки огня указывают на низкотемпературное горение, белое пламя – на высокую температуру из-за усиленной тяги, при которой основная часть тепловой энергии уходит в дымоход. Оптимальный цвет пламени – желтый, именно так горит сухая береза.

У твердотопливных котлов и печей, а также у закрытых каминов, предусмотрена возможность корректировать поступление воздуха в топку, регулируя интенсивность процесса горения и теплоотдачу.

Самые жаропроизводительные дрова

Показатель теплотворности обозначает, сколько тепловой энергии выделяется в процессе сжигания дров. Но у твердого топлива есть и другая характеристика, знание которой может пригодиться на практике – жаропроизводительность. Это максимальный уровень температуры, который может достигаться в процессе сжигания дров, и зависит от свойств древесины.

Древесина с низкой плотностью горит светлым высоким пламенем и при этом выделяет относительно небольшое количество тепла, для дров из плотных пород дерева характерна повышенная жаропроизводительность при небольшом пламени.

ПородаЖаропроизводительность, % (100% – максимум)Температура, °C
Бук, ясень871044
Граб851020
Зимний дуб75900
Лиственница72865
Летний дуб70840
Береза68816
Пихта63756
Акация59708
Липа55660
Сосна52624
Осина51612
Ольха46552
Тополь39468

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути:

  • для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
  • свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
  • закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Обратите внимание: свежесрубленная древесина тополя и других пористых пород, содержащих большое количество влаги, непригодна к использованию в качестве топлива. Она плохо горит и выделяет мало тепловой энергии.

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Порода древесиныСоснаБерёзаЕльОсинаОльхаЯсень
Теплотворная способность свежесрубленного дерева (влажность около 50%), кВт м 3190023711667183519722550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30%), кВт м 3207125791817199521482774
Теплотворная способность древесины, пролежавшей под навесом не менее 1 года (влажность 20%), кВт м 3216627161902211722442907

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Важно! На эффективность сжигания топлива также влияет КПД самого теплогенератора. Для котельного агрегата он составляет около 80%, для печки – от 40%, в зависимости от конструкции и материала исполнения.

Заключение

Удельная теплота сгорания сухих березовых дров и ценовая доступность делает это топливо оптимальным выбором. Более жаропроизводительные породы древесины редко используются в качестве дров из-за высокой стоимости.

Температура горения угля: 3 его распространенных вида

Уголь является отличным твердым топливом, которое хорошо подходит для отопления домов На сегодняшний день, известно несколько видов твердого топлива, которое используют в качестве энергоносителя. Таким топливом является: древесина, уголь, разные топливные брикеты, а так же торф. Уголь считается лучшим топливом, которое способно обеспечить эффективность работы печи или котла. Сегодня, широко используют древесный уголь, а так же ископаемое топливо. Популярный древесный уголь изготавливается только искусственным путем, а именно в переработки древесины, а вот самой природой создается ископаемое топливо. Оба вида широко используются в некоторых отраслях промышленности, а так же быту.

Горение угля: его разновидности и их характеристика

Сегодня самым распространенным твердотопливным сырьем видом является дерево и уголь. Однако уголь намного превосходит древесину по времени сгорания, а так же его показатели теплоотдачи выше. При всем этом расходуется угля значительно меньше чем дров.

Дерево издавна применялась для обогрева жилья, однако такое топливо, как уголь начинает его вытеснять из обихода. Это происходит потому, что уголь выделяет тепла намного больше, чем дерево и при этом он дольше остается в состоянии горения.

Уголь имеет свои разновидности, которые обладают разными качествами и характеристиками. Каждый вид имеет свою глубину залегания, а так же разный способ его добычи.

Разновидность ископаемого топлива:

На угле могут работать печки и различные котлы

Самыми молодыми залежами является бурый уголь. Этот вид угля содержит большое количество влаги (40%) и летучих веществ (50%), а вот углерода в его составе совсем немного (50 – 70%). Обычная температура горения молодой породы немного выше дерева и равняется 350 градусам, а теплота сгорания бурого угля – 3500 ккал/кг. Применение каменного угля можно считать самым распространенным. Его температура сгорания составляет 470 градусов, при которой тепла выделяется где-то 7000 ккал/кг, а происходит это за счет большого содержания углерода, более 75%, а влаги присутствует всего лишь 13 – 15 %. Остается последний вид – антрацит. Это самое труднодоступное топливо и очень дорогое. Однако оно является самым эффективным из всех известных видов твердого топлива, которое можно добыть из недр земли. Его температура возгорания равна 500-600 градусов и это не предел, в отдельных случаях она может достигать 2250 градусов, а теплота сгорания может равняться 8350 ккал/кг.

Формула горения угля: два типа топлива

Когда происходит сгорание, какого либо топлива, дерева или угля, тогда возникает химическая реакция, в результате которой образуется тепло. Существует уравнение этой реакции, в результате которой образуется окись углерода (формула СО). Горение на этом не заканчивается, весь процесс поднимается, где и происходит реакция соединения окиси углерода и кислорода. Тогда сгорание выражается ярко-синим пламенем и вместе с этим происходит выделение тепла.

Угарный газ, который образуется в конечном итоге всего процесса сгорания, улетучивается через дымоходную трубу. Тепло, образовавшееся в результате, равномерно распределяется по помещению. Для получения такого результата и используется топливо.

Топливо (уголь) делится на два типа: короткопламенное и длиннопламенное. Длиннопламенное топливо способно сгорать в два этапа. Первый этап – сгорают летучие газы, образовавшиеся над слоем угля, а затем, оставшееся топливо в виде кокса. Горит кокс отличительным коротким пламенем. В результате, после того, как выгорел весь углерод, остается шлак и зола.

Короткопламенное топливо:

При сжигании короткопламенного вида образуется большое количество тепла. Короткопламенный антрацит горит без запаха и дыма, не образуя остатка, а так же характеризуется низким пламенем.

Пиролизная печь: температура горения древесного угля

Древесный уголь – это вовсе не ископаемое. Данное топливо производится человеком в специальных пиролизных печах. Процесс его получения достаточно прост и заключается он в переработке древесины путем пиролиза. Проще говоря, нужно из дерева удалить всю влагу.

Пиролизная печь имеет 4 основные компонента: очень крепкое основание, камеру сгорания, вторичный отсек переработки и дымоход. Весь процесс происходит внутри камеры сгорания, где нужно постоянно поддерживать нужную температуру и контролировать подачу кислорода.

В процессе всего тления образуется много тепла, а влага испаряется и улетучивается. Дым, который вырабатывается, вторично перерабатывается в специальном отсеке и там сгорает полностью, образуя тепло.

Этапы получения древесного угля:

  • Ответственный этап – сушка;
  • Самый важный – пиролиз;
  • Затем – прокалка;
  • И в завершении – остывание.

Пиролизная печь, работающая на древесном угле, способна отопить как маленькие, так и большие дома

Древесный уголь начинает воспламеняться при температуре 100 – 200 градусов, а разгорается до 800 – 900. При его горении выделяется достаточное количества тепла, способное обогреть помещение.

Применение бурого угля и древесного: области использования

Бурый уголь является самым дешевым среди других видов топлива. Его поэтому широко применяют в быту и некоторой промышленности. Например, в химической промышленности, для получения сажи, бензина, полукокса, горного воска, а так же их переработки.

Древесный уголь, как и бурый, очень востребованный. Его используют в быту, для поджарки мяса на гриле или мангале. Так же применяют такой вид топлива и для каинов или небольших печей, на которых можно готовить разную пищу.

Это топливо принесло очень большую пользу в сфере экологии. Древесный уголь, сегодня, считается экологически чистым топливом и при этом совсем безопасным. Поэтому его широко используют во многих отраслях промышленности.

Использование данного угля в промышленности:

  • При производстве очень редких и ценных металлов;
  • Используют в противогазах в качестве улавливателя вредных веществ;
  • Очищают газовые выбросы и стоки;
  • Принимают при отравлении в медицине;
  • Как подкормка рогатому скоту в сельском хозяйстве;
  • Отличное удобрение для почвы;
  • В качестве восстановителя.

Древесный уголь способен сгорать без образования золы и пламени, выделяя при этом ровный жар. Температура его горения не всегда постоянна, она может варьироваться. Березовые угли, например, можно использовать даже в кузнечном деле, так как они способны достичь температуры сгорания 1200 – 1300 градусов.

Максимальная температура горения угля (видео)

На сегодняшний день, такое применение разнообразного твердого топлива, в виде древесины, угля или торфа, является популярным. Его используют не только в быту для обогрева или приготовления пищи, но во многих отраслях промышленности.

Температура и другие характеристики горения угля

Теоретическая температура горения угля лежит в пределах 1000…2300 °С и зависит от ряда факторов – условий сжигания, удельной теплотворной способности, содержания влаги и так далее. Фактический нагрев по центру пламени, горящего в топке котла либо печки, редко превышает 1200 градусов. Но перед хозяином жилища вовсе не стоит задача накалить агрегат и трубы добела. Основная цель — эффективно использовать энергию ценного ископаемого, получая нужное количество теплоты в течение длительного периода.

Виды углей, применяемые для отопления

Образование черного топлива в недрах занимает от нескольких сотен тысяч до миллионов лет. Чем глубже и древнее месторождение, тем выше плотность и теплота сгорания угольной массы. Энергетическая ценность горючего зависит от одного показателя – процентного содержания чистого углерода в составе ископаемого.

Перечислим разновидности углей, сжигаемых в отопительных печах, в порядке возрастания калорийности:

  1. Бурый уголь содержит до 70% углерода. Оставшиеся 30% – летучие вещества (связанный кислород, азот, водород) и примеси – сера, железо, фосфор, кремний и алюминий.
  2. Более плотный каменный уголь на 82% состоит из углерода, остальное – примеси и влага.
  3. Антрацит – самое древнее топливо, содержащее до 95% углерода.

При сгорании бурые угли выделяют наименьшее количество тепловой энергии

Справка. В этой цепочке не хватает первого и последнего звена. Сначала биомасса – растения и деревья – образует низкокалорийный торф, залегающий близко к поверхности и пригодный для производства брикет. Завершает цепочку природный графит, состоящий из чистейшего углерода.

Каменноугольное твердое топливо делится на виды и классы по физическим свойствам и размерам фракции. В зависимости от происхождения состав угля меняется, что влияет на его характеристики – температуру воспламенения и горения, теплотворную способность и зольность. Ниже в таблице представлена классификация каменных углей по содержанию летучих веществ, влаги и золы.

После добычи угольная смесь проходит калибровку – деление на фракции. Чем крупнее куски, тем выше цена энергоносителя и лучше происходит сжигание. Насколько отличаются и как обозначаются угли разной крупности, покажем в очередной таблице.

Примечание. Если кроме марки топлива необходимо указать крупность фракции, буквенный индекс приписывается к основному обозначению класса. Пример: ГО – газовый орех, АП – антрацит – плита. Маркировка бурой смеси ореха с мелочью – БОМ.

Мы не причисляем к общей классификации древесный уголь по нескольким причинам:

  • горючее не является ископаемым, это продукт сухой переработки (перегонки) древесины;
  • использование выжженного угля для обогрева жилища невыгодно экономически, дешевле купить обычных дров;
  • данное топливо хорошо подходит для работы кузнечного горна, газогенератора либо сжигания в мангале.

Так выглядит горение длиннопламенной марки каменного угля

Температура воспламенения и другие параметры

Процесс горения угля – это химическая реакция окисления углерода, протекающая при высокой начальной температуре с интенсивным выделением теплоты. Теперь попроще: угольное топливо не может воспламениться подобно бумаге, для возгорания требуется предварительный нагрев до 370—700 °С в зависимости от марки горючего.

Ключевой момент. Эффективность сжигания угля в печи или бытовом твердотопливном котле характеризуется не максимальной температурой, а полнотой сгорания. Каждая молекула углерода соединяется с двумя частицами кислорода воздуха, образуя углекислый газ СО2. Процесс отражен в химической формуле.

Если ограничить количество поступающего кислорода (прикрыть поддувало, перевести ТТ-котел в режим тления), вместо СО2 образуется угарный горючий газ СО, выбрасываемый в дымоход, КПД горения существенно снизится. Чтобы добиться высокой эффективности, нужно обеспечить благоприятствующие условия:

  1. Бурые угли воспламеняются при температуре +370 °С, каменные – 470 °С, антрациты – 700 градусов. Требуется предварительный нагрев отопительного агрегата с помощью дров (опилочных брикетов).
  2. Воздух в топливник подается с избытком, коэффициент запаса составляет 1.3—1.5.
  3. Горение поддерживается за счет высокой температуры раскаленного слоя углей, лежащих на колосниковой решетке. Важно обеспечить проход кислорода через всю толщу топлива, поскольку воздух движется через зольник благодаря естественной дымоходной тяге.

Замечание. Исключением являются самодельные печки типа «Бубафоня» и цилиндрические котлы верхнего горения, где воздух подается в топку сверху вниз.

Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице. Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха.

На практике создать подобные условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Реальная температура горения бурых углей в обычном ТТ-котле лежит в пределах 700…800 °С, каменных пород и антрацитов – 800…1100 градусов.

Если переборщить с количеством кислорода, энергия начнет расходоваться на подогрев воздуха и попросту вылетать в трубу, КПД печи заметно упадет. Причем температура огня может достигать и 1500 °С. Процесс напоминает обычный костер – пламя большое, тепла мало. Пример эффективного сжигания каменного угля ретортной горелкой на автоматическом котле представлен в видеосюжете:

Отопление углем – практические советы

Полноценное сжигание угольного топлива требует особого подхода к вопросу. Задача – достичь максимального КПД источника тепла, не перегреть теплоноситель и не устроить пожар из-за слишком высокой температуры.

Антрацит — самый калорийный коксующийся уголь

Предлагаем учесть наши рекомендации по выбору оборудования:

  1. Чисто дровяные котлы и стальные печки заводского изготовления нежелательно топить углями высокой калорийности – каменными и антрацитами. Мощная теплоотдача и сильный нагрев способен деформировать стенки топливника (обычно их делают толщиной 3 мм).
  2. Для угольного отопления не годятся ТТ-котлы с водонаполненными колосниками. Из-за разницы температур раскаленный спекающийся слой намертво прилипает к трубам с водой, проход воздуха и дальнейшая очистка агрегата сильно затрудняется.
  3. Если вы располагаете калиброванным каменным углем крупностью фракции 25—50 мм (по классификации – орех), лучшим выбором станет котел с автоматической подачей топлива. Агрегат оснащается ретортной горелкой и вентилятором, четко дозирующим нагнетание воздуха по команде электроники. Длительность непрерывной работы – до 7 суток.
  4. Идеальный вариант – купить шахтный либо традиционный котел, рассчитанный на использование угольных пород. В теплогенераторе предусмотрены подвижные колосники, поворачиваемые внешней рукояткой. Приспособление помогает сбрасывать золу из топки в нижнюю камеру.
  5. Отопители, оснащенные вентилятором или дымососом, удобнее и безопаснее котлов с механическими регуляторами на цепочке. При критическом росте температуры автоматика отключит подачу воздуха, а канал закроется заслонкой. Обычная крышка поддувала прилегает неплотно, кислород просачивается в камеру, медленное горение продолжается.
  6. Топить открытый камин углем – занятие бесполезное. Много тепла не получите, только разведете в комнате грязь, появится неприятный запах.
  7. В целях повышения безопасности очень желательно установить на котел дополнительный клапан теплового сброса. В случае перегрева и закипания элемент сбрасывает часть теплоносителя из котловой рубашки и одновременно заполняет ее холодной водопроводной водой.

К каждому типу угля нужно приноровиться. Незнакомое горючее лучше засыпать мелкими порциями, регулируя тягу шибером и наблюдая за ростом температуры. Когда вычислите все нюансы горения данной марки, заполняйте топливник на 2/3.

Важный момент, касающийся эксплуатации кирпичной печи с плитой. Ни в коем случае не открывайте конфорки после загрузки новой порции угля, пользуйтесь боковой дверцей. При недостатке кислорода топливо выделяет пиролизный газ, который выйдет наружу через отодвинутую конфорку.

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:

Температура горения угля: виды углей и их свойства

Определение вида топлива, необходимого для печи, зависит от множества факторов.

Одним из них является количество тепла, выделяемого при сгорании.

В качестве горючего материала используются уголь, древесина, торф, топливные брикеты.

Особенности разных видов топлива

Рассмотрим два основных, наиболее распространенных, вида твердотопливного сырья — дрова и уголь.

Дрова содержат значительное количество влаги, поэтому сначала происходит испарение влаги, на что потребуется определенное количество энергии. После испарения влаги начинается интенсивное горение дров, но, к сожалению, процесс длится недолго.

Поэтому, чтобы его поддерживать, требуется регулярное подкладывание дров в топку. Температура возгорания древесины составляет около 300°С.

По количеству выделяемого тепла и длительности горения уголь превосходит древесину. В зависимости от возраста ископаемого материала минерал подразделяется на виды:

Состав топлива разных видов

Бурый уголь относится к молодым залежам, поэтому в нем содержится наибольшее количество влаги (от 20% до 40%), летучих веществ (до 50%) и небольшое количество углерода (от 50% до 70%). Температура горения у него выше, чем дерева, и составляет 350°С. Теплота сгорания — 3500 ккал/кг.

Наиболее распространенным видом топлива является каменный уголь. В нем содержится небольшое количество влаги (13-15%), а содержание горючего элемента углерода превышает 75%, в зависимости от сорта.

Средняя температура возгорания — 470°С. Летучих газов в каменном угле 40%. При сгорании выделяется 7000 ккал/кг.

К самым старым залежам твердотопливного ископаемого относится антрацит, залегающий на значительной глубине. В нем практически нет летучих газов (5-10%), а количество углерода варьируется в пределах 93-97%. Теплота сгорания находится в пределах от 8100 до 8350 ккал/кг.

[advice]Это интересно: температура горения берёзовых углей самая высокая — её достаточно для размягчения и ковки металла в кузнице. Её показатель — 1200-1300°С.[/advice]

Отдельно необходимо отметить древесный уголь. Его получают из древесины путем пиролиза — сжигания при высокой температуре без доступа кислорода. Готовый продукт отличается высоким содержанием углерода (от 70% до 90%). При сжигании древесного топлива выделяется около 7000 ккал/кг.

Об особенностях использования торфяных брикетов можно прочитать в данной статье: https://teplo.guru/kotly/torfyanyie-briketyi.html

Процесс горения

В зависимости от вида и сорта топливо делится на короткопламенное и длиннопламенное. К короткопламенным относится антрацит и кокс, древесный уголь.

При сжигании антрацит выделяет много тепла, но для его розжига требуется обеспечить высокую температуру более легко воспламеняемым топливом, например, дровами. Антрацит не выделяет дыма, горит без запаха, пламя у него низкое.

Длиннопламенные виды топлива сгорают за два этапа. Сначала выделяются летучие газы, которые сгорают над слоем угля в пространстве топки.

После выгорания газов начинает сгорать оставшееся топливо, превратившееся тем временем в кокс. Кокс горит на колосниках коротким пламенем. После выгорания углерода остается зола и шлаки.

Сжигание

Рассмотрим процесс сгорания топлива в обычной печке, которую используют для отопления частных домов. Она состоит из основных частей:

Топка соединяется с поддувалом через специальную решетку (колосники), расположенные внизу топки. На колосники укладывается топливо, а из поддувала через колосники воздух поступает в топку.

Формулы горения

Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения)

При загорании топлива (дрова, уголь) идет химическая реакция с выделением тепла.

Двуокись углерода вступает в реакцию с углеродом топлива в верхних слоях, образуя окись углерода.

На этом процесс горения не заканчивается, ведь поднимаясь вверх в топочном пространстве, окись углерода вступает в реакцию с кислородом из воздуха, приток которого происходит через поддувало или открытую дверцу топки.

Ее сгорание сопровождается синим пламенем и выделением тепла. Образующийся угарный газ (двуокись углерода) поступает в дымоход и улетает через трубу.

[warning]Полезно знать: когда над топливом исчезают голубые язычки пламени, тогда можно закрыть заслонку дымохода, чтобы тепло не уходило через трубу на улицу.[/warning]

Тление с минимальным притоком кислорода приведет к образованию неядовитой окиси углерода, давая равномерное тепло.

Применение

Основным использованием топлива является его сжигание для выделения тепла. Тепло используется не только для отопления частного дома и приготовления пищи, но и в промышленности для обеспечения технологических процессов, происходящих при высокой температуре.

В отличие от обычной печки, где процесс поступления кислорода и интенсивность горения слабо регулируется, в промышленных печах особое внимание уделяется контролю над подачей кислорода и поддержанием равномерной температуры горения.

Рассмотрим основную схему сгорания угля.

  1. Идет нагревание топлива и испарение влаги.
  2. С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он дает основное тепло.
  3. Уголь превращается в кокс.
  4. Процесс горения кокса сопровождается выделением тепла, достаточного для запуска коксования следующей порции топлива.

В промышленных котлах горение кокса разделяется по разным камерам от горения коксового газа. Это позволяет осуществлять приток кислорода для кокса и газа с разной интенсивностью, добиваясь необходимой скорости горения и поддержания необходимой температуры.

Использование древесного угля

Древесный уголь в быту используется для приготовления мяса на мангале.

Благодаря высокой температуре горения (около 700°С) и отсутствию пламени обеспечивается равномерный жар, достаточный для приготовления мяса без обугливания.

Также его применяют как топливо для каминов, приготовления пищи на небольших печах.

В промышленности его используют как восстановитель при производстве металла. Незаменим древесный уголь при производстве стекла, пластмасс, алюминия.

Использование бурого угля

Хотя температура горения и теплоотдача бурого ископаемого меньше, чем каменного, его также используют для отопления и приготовления пищи.

Это объясняется его низкой стоимостью.

Но более широко применяется бурый уголь для переработки и получения различных химических веществ: полукокса, горного воска, сажи, бензина.

О горении бурого угля смотрите следующее видео:

Температура горения древесного и каменного угля

В качестве энергоносителя применяют разные виды топлива, например, торф, уголь, древесину, а также топливные брикеты. Уголь по праву считается наиболее эффективной разновидностью, позволяющей котлу или печи работать максимально эффективно. Для того чтобы выбрать хорошее топливо, следует учитывать некоторые факторы, в том числе температуру горения угля.

Разновидности угля

Существует несколько видов этого топлива, температура угля при горении у каждого типа будет разной. По происхождению различают уголь, полученный из древесины, и ископаемые экземпляры.

Ископаемое топливо сотворила сама природа. В его состав входят растительные компоненты, которые подвергались изменениям, находясь под толщей земли.

К этой категории относятся следующие типы угля:

  • антрацит;
  • бурый;
  • каменный.

Выделяют 3 вида угля

Природные ископаемые

Самая молодая разновидностей ископаемых — бурый уголь. Этот вид топлива состоит из большого количества примесей и отличается высоким уровнем влаги (до 40%). При этом содержание углерода может доходить до 70%.

Из-за высокой влажности этот уголь имеет невысокую температуру горения и низкую отдачу тепла. Температура горения составляет 1900 градусов, а возгорание происходит при 250 градусах. Бурую разновидность редко используют для печей в частных домах, поскольку она сильно уступает дровам по качеству.

Однако высоким спросом пользуется бурый уголь в виде брикетов. Такой теплоноситель проходит специальную доработку. Его влажность понижается, а потому топливо становится более эффективным.

Каменные ископаемые старше бурых. В природе они содержатся очень глубоко под землей. Этот теплоноситель может содержать до 95% углерода и до 30% летучих примесей. При этом ископаемое имеет невысокое содержание влаги — максимум 12%.

Находясь в печи, температура горения угля составляет 1000 градусов, а в идеальных условиях может достигать отметки в 2100 градусов. Его достаточно сложно разжечь, для этого нужно нагреть ископаемое до 400 градусов. Каменный теплоноситель — самая популярная разновидность топлива для обогрева зданий и частных домов.

Антрацит — древнейшее ископаемое, практически не содержащее примесей и влаги. Количество углерода в топливе более 95%. Температура сгорания составляет 2250 градусов при подходящих условиях. Для воспламенения необходимо создать температуру минимум 600 градусов. Необходимо применять дрова для того, чтобы создавать нужный нагрев.

Продукты производства

Древесный уголь не является природным ископаемым, поэтому его выделяют в отдельную категорию. Этот продукт получается в результате обработки древесины. Из нее удаляют лишнюю влагу и меняют структуру. При правильном хранении влажность в древесном топливе равна 15%.

Для того чтобы топливо воспламенилось, его необходимо нагреть до 200 градусов. Следует учитывать то, что температура горения древесного угля может отличаться в зависимости от условий и вида древесины, например:

  • для ковки металла подойдут березовые угли — при качественной подаче воздуха, они будут гореть при 1200-1300 градусах;
  • в отопительной котле или в печи температура древесного угля при горении составит 800-900 градусов;
  • в мангале на природе показатель будет равен 700 градусов.

Топливо, полученное из древесины, очень экономично. Его требуется гораздо меньше, чем дров. Этот производственный продукт идеально подойдет для приготовления мяса в мангале.

В этом видео вы узнаете, чем отличается каменный уголь от древесного:

Особенности горения

Теплоносители отличаются по типу пламени. Для бурого и каменного ископаемого характерны длинные языки пламени, а антрацит и древесное топливо являются энергоносителями с коротким пламенем. Последние выделяют много тепловой энергии и сгорают почти без остатка.

Длиннопламенное топливо горит в два этапа. Сначала происходит испарение летучих фракций, горючий газ сгорает и перемещается в верхнюю область топочной камеры. Во время выделения газа уголь коксуется, после полного выгорания примесей начинается горение кокса. Появляется короткое пламя. В заключение углерод сгорает, а зола и шлаки остаются.

Температура в мангале

Идеальная температура топлива для жарки мяса — 600-700 градусов. В таком случае шашлык получится максимально сочным и прожаренным.

Профессионалы советуют определять температуру по виду теплоносителя. Оптимально, когда угольки начинают «седеть», то есть на них образуется белый пепел.

Важно не путать температуру горения угля и дров. Если в мангал поместить березовую древесину и зажечь ее, температура дойдет до отметки 1070-1570 градусов. Такой показатель не подойдет для жарки шашлыка. Мясо попросту сгорит.

Измерение показателей

Для того чтобы определить температуру в мангале, начинающие могут воспользоваться пирометром. Этот прибор стоит недорого и облегчит жизнь любителям дачного отдыха. Однако можно измерить показатель и без использования специальных средств. Для этого потребуется только рука. Ее необходимо поднять над мангалом на высоте 7-8 см от топлива.

В процессе необходимо подсчитать, через какое время станет максимально горячо:

  • через 1 секунду — уровень температуры от 350 градусов и больше;
  • 2 секунды — около 280 градусов;
  • 3 секунды — 250 градусов;
  • 4 секунды — отметка в 200 градусов;
  • 5 секунд или больше — меньше 150 градусов.

Измерение градусов таким способом очень условно и не слишком подходит для новичков. Только опытный шашлычник с помощью руки сможет безошибочно определить, какая температура в мангале.

Использование разнообразных видов топлива очень популярно. Уголь, торф и древесину применяют не только в быту, но и в промышленных целях. На современном рынке каждый найдет подходящий теплоноситель исходя из назначения и желаемых требований.

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать ?

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать

Дрова являются традиционным видом твердого топлива, которое издавна использовалось в регионах, где есть большое количество доступной древесины. От того, насколько высока температура горения дров в печке, зависит не только скорость прогрева дома, но и эффективность применения топлива, а значит, и размер финансовых затрат. Об основных характеристиках древесины, а также факторах, влияющих на количество в ыделяемой дровами тепловой энергии, и пойдет речь в статье ниже.

Температурный порог горения древесины различных пород

В зависимости от структуры и плотности древесины, а также количества и характеристик смол, зависит температура горения дров, их теплотворность, а также свойства пламени.

Если дерево пористое, то гореть оно будет очень ярко и интенсивно, однако высоких температур горения оно не даст – максимальный показатель составляет 500 ℃. А вот более плотная древесина, как, например, у граба, ясеня или бука, сгорает при температуре около 1000 ℃. Чуть ниже температура горения у березы (около 800 ℃), а также дуба и лиственницы (900 ℃). Если речь идет о таких породах, как ель и сосна, то они загораются примерно при 620-630 ℃.

Использование древесины исходя из ее теплоемкости

При выборе разновидности дров, стоит учитывать соотношение стоимости и теплоемкости той или иной древесины. Как показывает практика, оптимальным вариантом можно считать березовые дрова, у которых эти показатели сбалансированы лучше всего. Если закупать более дорогие дрова, затраты будут менее эффективными.

Для отопления дома твердотопливным котлом не рекомендуют использовать такие виды дерева, как ель, сосна или пихта. Дело в том, что в данном случае температура горения дров в котле будет недостаточно высокой, а на дымовых трубах будет скапливаться много сажи.

Низкие показатели теплоэффективности также и у дров из ольхи, осины, липы и тополя из-за пористой структуры. Кроме того, иногда в процессе горения ольховые и некоторые другие виды дров выстреливают углями. В случае открытой топки печи такие микро взрывы могут привести к пожарам.

Стоит отметить, что какой бы ни была древесина, если она сырая, то горит хуже сухой и сгорает не до конца, оставляя много золы.

Теплоотдача при сгорании дров в печи

Существует прямая взаимосвязь между температурой горения дров в печи и теплоотдачей – чем жарче пламя, тем больше тепла оно выделяет в помещение. На количество генерируемой тепловой энергии влияют различные характеристики дерева. Расчетные величины можно найти в справочной литературе.

Стоит отметить, что все нормативные показатели рассчитывались в идеальных условиях:

  • древесина хорошо просушена;
  • топка печи закрыта;
  • кислород подается четко дозированными порциями для поддержания процесса горения.

Естественно, что в домашней печи создать такие условия невозможно, поэтому тепла будет выделяться меньше, чем показывают расчеты. Поэтому нормативы будут полезны лишь для определения общей динамики и сравнения характеристик.

Что собой представляет процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии и называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На первом этапе древесина разогревается внешним источником огня до точки воспламенения. По мере нагрева до 120-150 ℃ древесина превращается в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы – этот процесс называется пиролизом. Одновременно происходит тление верхнего слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные пиролизные газы с водяным паром.

На втором этапе в результате разогрева пиролизные газы загораются светло-желтым пламенем. Оно постепенно распространяется на всю площадь древесины, продолжая нагрев древесины.

Следующая стадия характеризуется воспламенением древесины. Как правило, для этого она должна разогреться до 450-620 ℃. Чтобы дрова воспламенились, необходим внешний источник тепла, который будет достаточно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.

Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:

  • тяга;
  • влажность древесины;
  • сечение и форма дров, а также их количество в одной закладке;
  • структура древесины – рыхлые дрова загораются быстрее, чем плотные;
  • размещение дерева относительно потока воздуха – горизонтально или вертикально.

Проясним некоторые моменты. Поскольку влажное дерево при горении в первую очередь испаряет лишнюю жидкость, то разжигается и сгорает оно намного хуже, чем сухое. Форма также имеет значение – ребристые и зазубренные бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.

Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и рассеять внутри топки тепловую энергию на все находящиеся в ней объекты, но не задуть при этом огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции – устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все находящееся в топке топливо. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.

В процессе тления сгорает образовавшийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться по причине малой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальное топливо. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые перемещаются вертикально по направлению к выходу.

Пока внутри печи поддерживается необходимая температура, подается кислород и есть не сгоревшее топливо, процесс горения продолжается.

Если такие условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в финальную стадию – затухание.

Как определить температуру горения в печи на дровах

Измерение температуры горения дров в камине можно выполнять только пирометром – никакие другие измерительные приборы для этого не годятся.

Если же такого прибора у вас нет, можно визуального определить примерные показатели, исходя из цвета пламени. Так, пламя низкой температуры имеет темно-красную окраску. Желтый огонь свидетельствует о слишком высокой температуре, получаемой с помощью усиления тяги, однако в этом случае большее количество тепла сразу улетучивается сквозь дымовую трубу. Для печи или камина наиболее подходящей будет температура горения, при которой цвет пламени будет желтым, как, например, у сухих березовых дров.

Современные печи и твердотопливные котлы, а также камины закрытого типа, оборудованы системой контроля подачи воздуха, чтобы корректировать теплоотдачу и интенсивность горения.

Жаропроизводительность древесины

Помимо значения теплотворности, то есть количества выделяемой тепловой энергии при сгорании топлива, есть еще понятие жаропроизводительности. Это та максимальная температура в печи на дровах, которой может достигать пламя в момент интенсивного горения древесины. Данный показатель также полностью зависит от характеристик древесины.

В частности, если дерево имеет рыхлую и пористую структуру, оно сгорает на довольно низких температурах, образуя светлое высокое пламя, и дает довольно мало тепла. А вот плотная древесина, хоть и гораздо хуже разгорается, даже при слабом и низком пламени дает высокую температуру и большое количество тепловой энергии.

Влажность и интенсивность горения

Если древесина была срублена недавно, то в ней содержится от 45 до 65 % влаги в зависимости от времени года и породы. У таких сырых дров температура горения в камине будет невысокой, поскольку большое количество энергии будет затрачиваться на испарение воды. Следовательно, теплоотдача от сырых дров будет достаточно низкой.

Достигнуть оптимальных показателей температуры в камине и выделения достаточного для прогрева количества тепловой энергии можно несколькими способами:

  • Сжигать за один раз в 2 раза больше топлива, чтобы обогреть дом или приготовить еду. Такой подход чреват существенными материальными затратами и усиленным накоплением сажи и конденсата на стенках дымоотвода и в ходах.
  • Сырые бревна распиливают, колют на небольшие поленья и размещаются под навесом для просушки. Как правило, за 1-1,5 года дрова теряют до 20 % влаги.
  • Дрова можно закупить уже хорошо просушенными. Хотя они несколько дороже, зато теплоотдача от них намного больше.

Стоит отметить, что совершенно непригодна для использования в качестве топлива древесина сырого срубленного тополя и некоторых других пород. Она рыхлая, содержит очень много воды, поэтому при горении дает очень мало тепла.

В то же время, у березовых сырых дров наблюдается достаточно высокая теплотворность. Кроме того, пригодны для использования сырые поленья из граба, ясеня и прочих пород дерева с плотной древесиной.

Как тяга в печке влияет на горение

Если в топку печи поступает недостаточное количество кислорода, то интенсивность и температура горения древесины снижается, а вместе с тем сокращается и ее теплоотдача. Некоторые предпочитают прикрывать поддувало в печке, чтобы продлить время горения одной закладки, однако в результате топливо сгорает с более низким КПД.

Если дрова сжигают в открытом камине, то в таком случае кислород свободно поступает в топку. В данном случае тяга зависит главным образом от характеристик дымовой трубы.

В идеальных условиях формула термохимической реакции выглядит примерно так:

Это значит, что при доступе кислорода происходит сгорание водорода и углерода, что в результате дает тепловую энергию, водяной пар и углекислый газ.

Для максимальной температуры сгорания сухого топлива в топку должно поступать около 130 % кислорода, необходимого для горения. Когда входные заслонки перекрывают, образуется избыток угарных газов, вызванных недостатком кислорода. Такой недожженный углерод улетучивается в дымоход, однако внутри топки падает температура горения и сокращается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные котлы очень часто оборудованы специальными теплоаккумуляторами. Эти устройства накапливают излишнее количество тепловой энергии, генерируемой в процессе горения топлива при условии хорошей тяги и с высоким КПД. Таким способом можно экономить топливо.

В случае с печами на дровах возможностей экономить дрова не так уж и много, поскольку они сразу же отдают тепло в воздух. Сама печка способна сохранять лишь небольшое количество тепла, а вот железная печь и вовсе на такое не способна – из нее лишнее тепло сразу же уходит в трубу.

Так, при увеличении тяги в печи можно добиться усиления интенсивности горения топлива и его теплоотдачи. Однако в таком случае существенно возрастают теплопотери. Если же обеспечить медленное сгорание дров в печи, то их теплоотдача будет меньше, а количество угарного газа – больше.

Обратите внимание, что КПД теплогенератора напрямую влияет на эффективность сжигания дров. Так, твердотопливный котел может похвастаться 80 % эффективности, а печь – всего 40 %, причем имеет значение ее конструкция и материал.

Выводы

Таким образом, наилучшим вариантом с точки зрения экономии средств, а также эффективности сгорания и теплоотдачи, можно считать дрова из березы. Поскольку твердые породы древесины с высокой жаропроизводительностью стоят существенно дороже, они используются в качестве дров намного реже.


Читайте также:  Размеры посудомоечных машин: встраиваемых, отдельно стоящих
Ссылка на основную публикацию