Использование твердотопливного котла для отопления дома обладает массой преимуществ, среди которых прежде всего - получение высокого КПД, при низких затратах топлива. Кроме того, такой котел не зависит от электричества, доступный в продаже, не требует особого ухода. Чтобы сэкономить на приобретении твердотопливного котла, возможен вариант его самостоятельного изготовления, об особенностях проведения этого процесса и рассмотрим далее.
Особенности и преимущества использования котлов на твердом топливе
Твердотопливным котлом называется устройство, в основе которого лежит сталь или чугун. Главной его функцией выступает - выделение энергии, при сгорании топлива твердой конфигурации. Бытовые модели котлов предполагают ручную загрузку топлива, а промышленные - автоматическую.
Котел на твердом топливе - отличный вариант для дачи или частного дома, которые расположены в местности с отсутствием газопровода. Твердотопливный котел работает на:
- угле,
- дровах,
- торфе,
- коксе,
- топливных гранулах и т.д.
Использование гранул, изготовленных из отходов деревообрабатывающей отрасли или сельского хозяйства позволяет решить сразу две проблемы - утилизацию этих отходов и обогрев помещения в холодное время года.
Современные покупные котлы на твердом топливе имеют электронную систему управления, которая выполняет дополнительные функции, обеспечивающие удобство эксплуатации котла.
Такие типы котлов нуждаются в периодической чистке, в противном случае, появляется риск их перегрева. Твердотопливный котел оснащается регулятором температуры, который предотвращает его перегрев. При наличии слишком высокой температуры, следует закрыть заслонку и замедлить горение.
Среди положительных качеств котлов на твердом топливе для дома следует отметить:
- независимость от электроснабжения, газопровода;
- использование различных видов топлива, отличающихся дешевизной покупки;
- не требуется проводить согласования на установку котла со специальными организациями;
- разнообразие котлов позволяет выбрать именно тот вариант, который подойдет под индивидуальные параметры помещения;
- высокий уровень КПД, который составляет около 86-88 %.
Именно данные преимущества делают котлы на твердом топливе популярными среди потребителей.
Разновидности и характеристика котлов на твердом топливе
Существует большое разнообразие котлов, работающих на твердом топливе, но все они имеют топку, для сгорания топлива и теплообменник, в котором нагревается теплоноситель.
Большинство покупных котлов имеют индивидуальные особенности, которые позволяют использовать различные виды топлива для работы с ними. Кроме того, в таких котлах присутствуют системы управления их работой, специальные датчики и механизмы, обеспечивающие легкость эксплуатации котельного оборудования.
В соотношении с типом топлива, которое используется котлом, они бывают:
- дровяными;
- угольными;
- брикетными;
- пеллетными;
- комбинированными.
В соответствии с технологией сгорания топлива, котлы подразделяются на:
1. Котлы на твердом топливе длительного горения - топка заполняется топливом практически до верха, и горение поддерживается именно в верхней ее части. Именно в ней обеспечивается принудительная подача воздуха. Постепенно, воздух перемещается ниже и происходит смещение зоны горения. С помощью такой технологии, заложив дрова в котел до верха, он будет работать на протяжении 4 суток без вмешательства человека, а при полной закладке угля - около 7 суток.
2. Котлы пиролизного типа - отличаются постепенным тлением топлива, которое обеспечивается отсутствием кислорода в топке. При данных условиях выделяется пиролизный газ, который при контакте с воздухом улучшает теплоотдачу топлива. Таким образом, повышается КПД, топлива расходуется меньше, а теплоотдача получается больше.
3. Котлы колосникового типа или водяные котлы на твердом топливе - имеет классический метод сжигания. Топливо сгорает в топке, при этом выделяется тепловая энергия, которая нагревает резервуар с теплоносителем. Через отопительные приборы в помещение попадает тепло, необходимое для его обогрева.
В соотношении с материалом, из которого сооружен котел, они бывают:
- чугунными - главный элемент котла в виде теплообменника изготовлен из чугуна, данный материал отличается устойчивостью перед коррозией, долговечностью, хорошими эксплуатационными характеристиками, большим весом;
- стальными - среди недостатков такого котла отмечают его неустойчивость перед коррозией, а среди преимуществ - быстрый нагрев, высокую теплоотдачу, более легкий вес, по сравнению с предыдущим вариантом.
В соотношении с принципом работы котлы на твердом топливе бывают:
- одноконтурными - отвечают за снабжение помещений теплом;
- двухконтурные котлы на твердом топливе выполняют сразу две функции - обогрев помещений и их снабжение горячей водой.
В соотношении со способом загрузки топлива котлы бывают:
- с наличием ручной подачи топлива;
- автоматизированные пеллетные котлы.
В соотношении со способом подачи воздуха в котел, он бывает:
- зависимым от наличия энергоснабжения, такие котлы имеют вентилятор, подающий воздух в камеру сгорания, кроме того, у них присутствует наличие электрического привода;
- независимые от электричества котлы осуществляют подачу воздуха с применением механического способа.
Как сделать котел на твердом топливе: конструктивные особенности устройства
Перед тем как изготовить котел на твердом топливе, предлагаем ознакомиться с конструктивными особенностями данного устройства. Среди основных элементов, входящих в состав любого твердотопливного котла следует выделить наличие:
- места, в котором сжигается топливо - чаще всего в нем присутствуют колосники, через которые подается воздух;
- резервуара для теплоносителя;
- дымохода - создающего дополнительную тягу и отводящего продукты сгорания любого из видов топлива;
- системы дроссельных заслонок - позволяют регулировать воздушную тягу, перекрывают каналы, при перегреве печи, обеспечивают ее полное угасание.
Чтобы обеспечить равномерность распределения тепла в каждом из помещений, к системе следует добавить водный аккумулятор тепловой энергии. Он имеет вид емкости, которая устанавливается в верхней части котла и накапливает тепло в процессе сгорания топлива. После того как топливо сгорело, происходит циркуляция жидкости по системе и обогрев воздуха.
Установка дополнительного бака, выполненного из нержавейки, помогает использовать горячую воду в бытовых целях. Данный элемент присутствует не во всех системах, его установка является актуальной, при отсутствии бойлера или при необходимости в экономии электроэнергии, которая тратится на его работу.
Перед тем как приступать к изготовлению котла следует позаботиться о составлении чертежей котла на твердом топливе. Наличие схемы котла на твердом топливе, поможет упростить процесс его изготовления и правильно рассчитать материалы, необходимые для проведения этого процесса. Для поиска схемы можно обратиться в интернет или поискать в книгах, однако, самым правильным решением станет составление индивидуального проекта котла на твердом топливе, в котором будут учтены все особенности строения, в котором его устанавливают.
Котел на твердом топливе своими руками
Для того, чтобы самостоятельно изготовить котел потребуется наличие:
- металлического листа, толщиной более пяти миллиметров;
- металлического уголка;
- чугунного колосника;
- труб для водопровода, выполненных из стали и имеющих разный диаметр;
- дверцей, устанавливаемых в топку и зольник;
- дроссельных печных заслонок;
- листа нержавеющей стали, из которого сооружают тепловой аккумулятор и резервуар для жидкости;
- песка, предварительно прошедшего отсев.
Закупки лучше проводить в специальных металлопрокатных организациях. Кроме того, работы, по сооружению котла требуют наличия:
- сварочного аппарата;
- угловой отрезной машинки;
- плоскогубцев;
- щипцов;
- электродрели со сверлами по работе с металлом;
- рулетки;
- уровня.
Человек, который приступает к изготовлению котла должен иметь начальные,предпочтительно, средние навыки работы со сварочным аппаратом и инструментами, которые режут металл. Для защиты и безопасности человека, выполняющего эти работы, следует побеспокоиться о наличии маски, перчаток и респиратора.
Предлагаем рассмотреть поэтапное изготовление котла в домашних условиях:
1. Работа над деталями корпуса.
Самой главной частью котла является механизм в виде топки, именно здесь сгорает топливо, температура которого зачастую превышает отметку в 80 градусов. Поэтому, материалы, из которых она будет изготовлена должны отличаться жаропрочностью.
Если жаропрочная сталь отсутствует, то используется обычный металл, однако стенки топки, в таком случае, делают двойными.
Используя угловую шлифовальную машинку, вырежьте заготовки для передней, боковых и задней дверец, в соответствии с параметрами указанными в чертеже.Для того, чтобы перенести показатели с чертежа на металл, используйте уровень или рулетку. Кроме того, нужно вырезать ребра жесткости, а для усиления топки, рекомендуется применение стального уголка.
На поверхности передней стенки должно присутствовать два отверстия в виде прямоугольника, в них будет находиться дверца, топки и зольного отдела.
Совет: В процессе проделывания отверстий сначала нанесите на металлическую поверхность разметку, а для того, чтобы просверлить отверстия по углам топки воспользуйтесь электрической дрелью. Далее работы выполняются с помощью угловой шлифовальной машинки.
2. Работа над теплообменником и резервуаром для воды.
При рациональном использовании всех возможностей котла следует предусмотреть в нем тепловой обменник и резервуар для воды, используемой в бытовых целях. Для изготовления данных элементов требуется нержавеющий металлический лист, сварить который поможет наличие определенного оборудования и навыков работы с ним.
На данном этапе лучше довериться специалистам. Теплообменник имеет вид набора, в котором присутствуют водопроводные трубы, сварка помогает расположить их таким образом, чтобы достигнуть формирования высокопрочного контура, имеющего прочную поверхность. Главным требованием к конечному результату изготовления теплообменника - быстрая и наиболее эффективная отдача тепла в теплоноситель.
3. Процедура сборки монтажа котлов на твердом топливе.
Отопительные приборы имеют высокую металлоемкость и отличаются высоким весом. Поэтому, лучше всего проводить процесс сборки котла в месте где будет производиться его установка.
Для начала следует позаботиться об обустройстве фундамента, находящегося в подкотельном пространстве. Чтобы его соорудить используется термоустойчивый кирпич. На нем устанавливается дно бункера для зольного отдела, а далее производится соединение каждой из частей котла с помощью сварки.
Во внутренней части устройства должны присутствовать предварительно подготовленные элементы в виде направляющих. На них производится укладка колосников и монтаж теплообменника. В внешней части бункера производится приваривание дополнительных элементов, обеспечивающих его жесткость. Для этого, используется металлический профиль с прямоугольным сечением.
Завершает процесс, работа по непосредственной установке котлов на твердом топливе. Для этого постепенно устанавливают внешние боковые стенки и верхний участок котла. В пространстве между стенками следует засыпать просеянный песок, который дополнительно аккумулирует энергию и предотвращает перегрев камеры сгорания.
Учтите, что песок, в котором содержится пыль и органические включения, для этих целей не подходит. Он должен быть прокален на огне, для выжигания всей органики. Если пренебречь этим правилом, то в процессе сгорания топлива в помещении будет присутствовать неприятный аромат.
На верхней плите производится установка резервуаров из стали, которые подключаются в соотношении с индивидуальными контурами. После установки двух дверец, котел проверяется на работоспособность.
Желательно установить вблизи котла, на одну из труб, терморегулятор, с помощью которого осуществляется контроль за процессом топки.
Котлы на твердом топливе видео:
Цены на газ ежедневно меняются и становятся все более нестабильными. У большинства людей на первом месте стоит вопрос об экономии тепла. Экономичные котлы на твердом топливе, большинство людей обеспечивают возможностью качественно прогреть их жилье или иные помещения. Также это является не плохой экономией.
Обогревание дома при помощи подобного вида оборудования включает в себя немало различных функций. Он может быть предназначен как:
- тепличный;
- предназначенный для отопления жилья;
- промышленные и автономные.
Постепенно производители отечественных котлов стараются вытеснять заграничные и тем самым, все с большей силой начинают производить более качественный товар.
Как подбирать котлы на твердом топливе?
Для того чтобы легко и быстро справиться с решением этого вопроса, необходимо в первую очередь учитывать мощность агрегата. Абсолютно каждый вид твердотопливных котлов свою мощность измеряют исключительно в киловаттах. Из этого можно сделать вывод, что если площадь помещения составляет сто квадратных метров, то необходимо затрачивать всего десять киловатт, если же площадь пятьсот квадратных метров – пятьдесят киловатт и так по нарастающей. А отсюда, все твердотопливные котлы разделяются всего на пару основных видов – это промышленные и бытовые оборудования.
Экономичные котлы на твердом топливе имеют широкий спектр топливного материала. Основой таких приборов являются следующие виды топлива: дрова и опилки, торф с углем, различные брикеты и большинство иных видов твердого топлива.
Рис. 1 Топливо для экономичных твердотопливныхкотлов
От того, каким видом твердого топлива решит воспользоваться человек, зависит, какой прибор будет более подходящим и недорогим.
Различают, к примеру, следующие виды котлов:
- твердотопливный котел, основным топливом которого является уголь;
- комбинированные;
- универсальные;
- оборудование длительного горения – это могут быть как древесные, так и дровяные приборы.
Если сказать по правде, то современные производители отечественных агрегатов, в своей работе немало обязаны и работе заграничных мастеров. Цены на твердотопливные котлы в первую очередь зависят от того, какой комплектации. Если аппарат сложный по комплектации то, конечно же, и вложений необходимо совершить больше. Но это исходит только лишь от желаний самого заказчика.
Замечательными аппаратами могут быть только те, которые способны обогреть помещение, при этом с как можно меньшими затратами. Именно такой вариант на сегодняшний день и предлагают потребителю отечественные производители.
Какие виды твердотопливных котлов существуют?
Твердотопливные агрегаты являются пиролизными, и они обладают большим количеством плюсов:
- В первую очередь они являются очень экологичными, ведь для их отопления используют только лишь натуральные материалы, которые дотла сгорают в топке.
- Также они экономичные, так как не являют собой необходимости сильно тратиться на топливо. Материал для топки доступен каждому.
- И еще одним немалым плюсом есть то, что требуется малый расход топлива.
Также существует всего пара видов пиролизных котлов:
- одноконтурные;
- двухконтурные.
Устройство одноконтурных котлов
Устройство одноконтурного твердотопливного прибора очень простое. Он состоит из огнеупорной перегородки, которая имеет место между двумя камерами.
Загружать топливо принято в первую камеру, масса которого должна составлять от сорока до четырехсот килограмм. Это уже зависит от модели, которую для себя выбрал пользователь.
Во второй же камере, проходит процесс горения этого самого топлива и здесь же образуется тепло.
Рис. 2
Один из видов одноконтурногокотла
Принцип работы одноконтурного котла
Очень высокая температура, которая находится в агрегате, а также низкое содержание в нем кислорода и являются основным принципом работы любого твердотопливного котла. А это является просто идеальным и, даже, экологически правильным и верным решением.
При применении перегородки топлива – принцип работы называется «сухим».
К самой загрузочной камере, которая предназначена для закладки твердого топлива, напрямую подведена система первичного кислорода, а также принудительная вентиляция. Дрова в камере тлеют медленно, а вот пиролизные газы, которые здесь образовались, опускаются вниз. Они проходят через колосник и тут же попадают во вторую камеру.
Из этого следует, что благодаря тому, что дрова медленно тлеют, они сгорают полностью дотла и имеют при этом низкий уровень зольности. А это уже способствует редкой чистке прибора.
Рис. 3
Составные части одноконтурногокотла
Недостатки и достоинства твердотопливных котлов
Очень большое количество достоинств имею твердотопливные пиролизные оборудования, а именно:
- Они имеют высокий КПД, а именно – 85 процентов. Это дает прибору большую возможность, на протяжении семи – девяти часов, неплохо поддерживать нужную температуру всего на одной закладке. А если агрегат работает на каменном угле, то они могут работать целые сутки, также всего на одной закладке.
Среди них имеются и такие агрегаты, которые на одной закладке могут продолжать свою работу даже более тридцати пяти часов. Это происходит благодаря тому, что большинство агрегатов оборудованы специальной системой кислородного распределения. - пиролизному котлу нет необходимости в дополнительной подпитке;
- такие оборудования просты в управлении. Для того чтобы задать необходимую температуру, а также приостановить или же увеличить процесс топливного горения, достаточно будет только снизить либо же увеличить подачу в приборе вторичного воздуха. (Розжиг оборудования можно осуществлять как вручную, так и посредством электросистемы);
- пиролизные агрегаты отличаются надежностью и безопасностью, в отличии от газовых;
- они экономичны по сравнению с агрегатами, которые имеют прямое сжигание твердого топлива.
Он работает одинаково и при естественной, и при принудительной циркуляции в системе – воды. Один недостаток и, пожалуй, единственный, который можно встретить в работе одноконтурного пиролизного оборудования, является отсутствие в нем полной автоматизации.
Разновидности котлов
Теплообменники данного вида приборов, в зависимости от того материала, из которого они изготовлены, различают двух видов: - Чугунные, которые имеют долгий срок эксплуатации, а именно не меньше двадцати лет. Есть один небольшой минус в них, чугунные теплообменники имеют нехорошее свойство – разрушение. Это зависит от частых и очень резких перепадов температуры.
Рис. 4
Разновидности одноконтурныхпиролизных котлов
Стальные же приборы менее чувствительны ко всем перепадам температуры, но они быстро могут быть подвержены коррозии. И что является еще одним значительным минусом и яркой отличительной чертой, так это то, что срок их службы не превышает одиннадцати – тринадцати лет.
Двухконтурные котлы
Такие же оборудования обладают абсолютно всеми свойствами, которые были перечислены выше и предназначаются они, для хорошего обеспечения тепла дома, а также горячим водоснабжением.
Двухконтурные агрегаты очень хорошо оснащены различными устройствами автоматизации, а также контроля всего рабочего процесса. Всевозможные нужные датчики размещаются в помещении, затем подключаются к прибору, а уже потом передают всю необходимую поступающую информацию на сам блок управления.
Автоматика способна самостоятельно регулировать абсолютно все параметры, благодаря полученным при анализировании данных. Также они способны обеспечить комфортный, удобный температурный режим внутри помещения.
Выбор котла должен зависеть лишь от нескольких причин, а именно:
- Вид самого оборудования и топлива, которое необходимо использовать, а также с какой частотой его придется загружать.
- Стоит учитывать площадь помещения, которое будет отапливаться.
- И что немаловажно, рассчитать свои материальные возможности.
Стоит помнить, что установка может потребовать дополнительной мощности в том случае, если приобретение сухих дров на тот момент просто невозможно.
Приобрести твердотопливный котел с легкостью можно в абсолютно каждом магазине, который специализируется в области данной продукции, но это обойдется дорого. Ведь такой агрегат можно сделать и собственноручно.
Как выбрать самый твердотопливный котел?
Самым первым и, пожалуй, более важным критерием при выборе котла являются как его мощность, так и дешевое топливо. Самым экономичным и популярным является твердотопливный котел отопления. Работает исключительно на дровах и угле. По своему принципу работы он очень похож на печь, но вот только он является более экономным.
Твердотопливные отопительные котлы подразделяются всего на несколько видов. Имеются классические, а также газогенераторные приборы. Перед тем как приобрести это оборудование необходимо с максимальной точностью рассчитать его необходимую мощность.
В момент выбора не нужно ориентироваться только лишь на площадь дома, который будет отапливаться. Как не странно, но погрешности могут быть всегда.
Также не нужно обзаводиться агрегатом, который рассчитан на значительно меньшую площадь, чем есть на самом деле. Он, конечно, сможет полностью обогреть дон, но вот из-за того, что он вынужден будет работать на пределе своих возможностей, просто не выдержит и прослужит гораздо меньший период времени.
Также не стоит покупать и те оборудования, которые рассчитаны на большую площадь, чем имеется. Он способен будет производить свою работу только лишь в половину мощности. Это может привести к оседанию смолы-конденсата в дымоходе, как и в первом случае, гораздо быстрее выйдет из строя.
Необходимо приобретать оборудования, которые имеют защитные кожухи. Немаловажным будет и тот факт, если котел будет иметь функцию длительного горения. Стоит проследить за тем, чтобы в нем имелась варочная поверхность. Это необходимо в том случае, если планируете поставить преимущественно на кухне.
В период выбора не маловажным фактором станет и выбор топлива, на котором он будет работать. Более долгосрочными по своей эксплуатации являются чугунные агрегаты. Поэтому будет не плохо и на это обратить особое внимание.
Твердотопливные котлы, имеющие чугунный теплообменник являются намного экономичнее, чем любые другие.
Все возможные минусы твердотопливных котлов
Как бы это не прискорбно звучало, но даже в твердотопливных котлах имеются свои отрицательные моменты:
- Его нужно часто загружать топливом. Даже хороший котел, который работает на дровах, нужно загружать от двух до пяти раз за одни сутки.
- В момент, когда топливо загружается в агрегат, некоторое количество дыма свободно попадает в помещение. Особенно это встречается у тех котлов, которые имеют конструкцию с верхней загрузкой.
- Для их необходима постоянная поддержка высокой температуры котловой воды.
- Иногда может потребоваться значительно длинный и трудоемкий прогрев в момент холодного запуска.
- Они нуждаются в частом обслуживании.
- Для них очень важно наличие дымохода имеющего хорошую тягу. В противном случае твердое топливо будет разгораться значительно дольше.
- После того, как агрегат до придела загрузили топливом, сразу разгореться он не сможет.
- Он не способен будет прекратить выработку тепла в тот момент, когда это будет необходимо.
Если не обращать внимание и закрывать глаза на все вышеперечисленное, то выбранный аппарат может причинить немало неудобств.
Каковы преимущества твердотопливных котлов?
Преимуществ, которыми обладают твердотопливные котлы тоже не мало:
- Они имеют высокую экологичность.
- Неплохую расположенность и легкую доступность топлива.
- При помощи загрузки топлива различных размеров появляется возможность измерять все время работы, а также мощность самого устройства.
- Такие приборы обладают высокой безопасностью.
Существует большое количество марок и брендов, которые занимаются выпуском и изготовлением твердотопливных приборов. Среди них имеются и одни из самых экономичных твердотопливных котлов: это котлы фирм Стропува и Будерус.
Рис. 5
Преимущества твердотопливного котла Стропува
Твердотопливный котел Stropuva является очень эффективным автономным источником тепла. Также он является первооткрывателем среди котлов верхнего горения. Они способны обеспечивать долгое горение всего на одной закладке: дров – до тридцати часов; - брикетов – до двух суток; угля – до пяти суток. В некоторых случаях длительность может достигать и большего промежутка времени. Одним из его преимуществ является то, что его собственнику не будет необходимости часто посещать котельную.
Большинство людей, которые уже долгие годы живут в своем, уже давно выстроенном доме, также устанавливают Stropuva, как дополнительный котел к уже имеющемуся газовому либо электрическому. Это действие при низких температурах легко позволяет переключиться на твердотопливный котел. А в большинстве случаев и вовсе отказаться от газового или электрического отопления.
Рис. 6
Преимущества твердотопливного котла Будерус
Для всех твердотопливных котлов главным преимуществом есть, непременно, возможность работать автономно на доступном топливе. В тех местах, где отсутствует возможность подключения к газовой магистрали или даже к линии электропередачи, на помощь каждому человеку готовы прийти котлы Buderus, работа которых происходит исключительно на твердом топливе, а именно: дрова, уголь или кокс.
Такой вид топлива не только доступен, практически каждому, но и невелик по своей стоимости. Пеллеты или брикеты из древесных отходов, помимо своей экономичности, также позволяют снизить и расходы на топливо, благодаря длительному процессу горения. Они минимизируют воздействие на окружающую среду.
Когда человек выбирает отопительное оборудование для пригородного или дачного домика, то стоит помнить о том, что котлы данного производителя не требуют к себе дополнительной подводки различной коммуникации. Устанавливая данный вид оборудования, вы сможете обеспечить в своем доме комфорт, что даже не будет зависеть от всевозможных внешних признаков и факторов. Более того, есть возможность утилизации собственных отходов: бумага, картон, уже давно ненужная мебель и много другого.
Конечно, не только эти оборудования являются экономичными, но если уж делать выбор, то свое предпочтение лучше отдать этим двум видам. Поэтому делайте правильный выбор и никогда не пожалеете об этом!
Твердые виды топлива
Уголь . Горючее полезное ископаемое органического (растительного) происхождения – уголь применяется как топливо, сырье для химической промышленности, производства кокса, жидкого топлива (бензина) и других ценных продуктов; относится к опасным грузам класса 4. По степени углефикации угли бывают бурые, каменные и антрациты.
Бурый уголь представляет собой продукт углефикации растительных остатков и является углем низкой степени углефикации. Плотность органической массы 1,3... 1,6 т/м 3 . Бурый уголь имеет цвет от темно-бурого до черного, содержит большой процент гигроскопической влаги, много летучих веществ, обладает небольшой теплотворной способностью (теплота сгорания 22,6 ... 31 МДж/кг). По размерам отдельных кусков бурый уголь подразделяют на классы: плита (БП), крупный (БК), орех (БО), мелкий (БМ), рядовой (БР); по содержанию влаги – на технологические группы: Б1 (более 40 %), Б2 (30...40 %), БЗ (до 30 %).
Каменный уголь является продуктом более высокой степени углефикации растительных остатков, чем бурый (уголь средней углефикации), и представляет собой однородную массу черного цвета. Каменный уголь бывает блестящим или матовым с раковистым изломом.
Таблица 2
Марки каменного угля
Антрацит является разновидностью каменного угля, имеет черную блестящую поверхность, часто с сероватым оттенком. Содержание углерода в антраците достигает 96,5 %; теплота сгорания 33,9... 34,8 МДж/кг. Антрацит характеризуется относительно большой механической прочностью и малым содержанием летучих веществ (1,5...4 %), что позволяет длительное время хранить его и перевозить без изменения свойств и без существенных потерь. По размерам кусков антрацит подразделяют на классы (табл. 3).
При хранении и транспортировании угля учитывают такие его свойства, как смерзаемость, способность к измельчению, выветривание, самонагревание и самовозгорание, выделение легковоспламеняющихся летучих веществ, гигроскопичность, сыпучесть, спекаемость.
Таблица 3
Классы антрацита
Смерзание угля происходит при влажности более 5 % и в условиях низких температур. При смерзании уголь становится монолитной твердой массой. Чаще подвержен смерзанию пористый и мелкий уголь. Наиболее эффективный способ предупреждения смерзания – сохранение влажности угля на уровне, не превышающем 5 %.
Другими профилактическими способами (правда, не всегда дающими желаемый эффект) являются послойная пересыпка или перемешивание угля с поваренной солью, негашеной известью, графитом, мелом, хлоридом кальция, опилками. Применение этих средств повышает стоимость угля, загрязняет его, увеличивает зольность, снижает качество, а примеси органического происхождения способствуют процессу самонагревания угля. Смерзшийся груз разбивают на куски буро- и виброрыхлителями либо установками с виброударными клиньями и другими механическими средства-ми, используют всевозможные обогревающие устройства (электрические грелки, инфракрасные излучатели и т.п.).
Выветривание – процесс разрушения и измельчения горных пород, происходящий под воздействием внешней среды. Различают физическое и химическое выветривание.
Физическое выветривание возникает при резких колебаниях температуры, которые вызывают изменение объема угля и ведут к растрескиванию и измельчению. Вода, проникая в трещины, усугубляет этот процесс; одновременно происходит потеря блеска и изменение цвета угля. Уголь с содержанием серы более 1,5 % подвергается более интенсивному выветриванию и превращается в мелкие фракции. Измельчение снижает качество угля, что имеет особо важное значение при экспортных перевозках.
Химическим выветриванием являются окисление и поглощение влаги, в результате которых происходят сложные химические изменения органических веществ, входящих в состав угля. В результате химического выветривания уменьшается выход летучих веществ, коксующихся углей резко снижается спекаемость. Измельчение угля происходит также при перегрузке, поэтому следует снижать высоту свободного падения угля. Мелкие фракции и угольная пыль увеличивают потерю угля при перегрузочных работах. Угольная пыль в воздухе при концентрации 10...32 г/м 3 образует взрывоопасную смесь. Взрыв может произойти от любого источника воспламенения.
Процесс самонагревания угля возникает в результате действия внутренних химических и биологических источников теплоты. В штабеле угля происходит постоянное окисление углерода. При взаимодействии углерода с кислородом воздуха и водой возникает химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. Если теплота не рассеивается быстро в окружающее пространство, температура может достигнуть критической, при которой уголь загорается. Процесс ускоряется при наличии в угле серного колчедана и повышенной влажности угля. Самовозгоранию угля способствуют наличие железа, аммония, интенсивная аэрация штабеля, наличие локальных источников нагрева, смешение разных сортов угля. Критическая температура составляет для бурых углей около 50 °С, для большинства каменных углей 60 ... 65 °С, для антрацитов 80 ... 83 °С. Опасность повышает наличие метана, который может выделяться из угля (особенно свежедобытого) и образуется при его окислении.
Самонагревание угля может произойти также в результате жизнедеятельности термофильных (стойких при воздействии высоких температур) микроорганизмов. Интенсивность процессов самонагревания и самовозгорания зависит от марки угля и размеров его отдельных частиц. Наиболее подвержен самовозгоранию бурый уголь. В зависимости от устойчивости к самовозгоранию угли делят на пять групп: I – устойчивые, не подверженные самовозгоранию (антрациты, угли марки Т); II – средней устойчивости (угли марок ПС, ПЖ, К и Г); III – неустойчивые, наиболее подверженные самовозгоранию (все бурые угли и угли марки Д).
Уголь относится к опасным грузам, что определяет условия его хранения и перевозки.
Уголь хранят на открытых складских площадках, ровных, с твердым покрытием, чистых, освобожденных от мусора, в сухом незатопляемом месте с предусмотренным стоком поверхностных вод. Угольный склад должен быть надежно огражден, иметь достаточное количество проездов и подъездов, устройство и расположение которых должны обеспечивать возможность удобного проезда и маневрирования пожарных машин.
Необходимо обеспечить следующие противопожарные разрывы, проезды и расстояния до зданий и сооружений, м:
Противопожарные проезды между штабелями ……………………………. 6
Проходы между штабелями ……………………………….2
Расстояния от штабеля:
до оси железнодорожного пути………………………………………... 2,5
полуогнестойких и полусгораемых зданий и сооружений …………… 15
сгораемых зданий и сооружений……………………………………….. 20
складов жидкого топлива, лесных и генеральных грузов ……………..60
Угольные штабеля размещают на территории склада по строго определенному плану. Размеры штабелей в плане не ограничиваются и определяются в зависимости от эксплуатационных условий и способа производства перегрузочных работ на складе. При этом допускается любое очертание штабелей в плане. Рекомендуется располагать продольную ось штабеля по направлению господствующего ветра. Каждый штабель ограждают бетонными щитами. Высота штабеля определяется склонностью угля к самовозгоранию и выветриванию и длительностью хранения. Максимальная высота штабелей при хранении угля до 10 сут для углей марок ПС, ПЖ, К, Г не должна превышать 10 м, для углей марок Д, бурых подмосковных, уральских, карагандинских, сибирских и дальневосточных – 5м.
Поступающий на склад уголь выгружают в зависимости от марок на соответствующие площадки. Складирование угля разных марок в одном штабеле не допускается. Все углы верхнего и нижнего основания штабелей и их грани закругляются. При закладке штабеля нельзя допускать образования пустот в угле, в которых может создаваться застой воздуха, и скоплений мелких фракций, опасных в отношении самонагревания штабеля. На складах необходимо систематически контролировать температуру хранимого угля, устанавливая контрольные металлические трубы, термометры или специальные автоматические сигнализаторы. Контрольные трубы устанавливают вертикально к подошве штабеля и нумеруют. Верхние концы труб должны выступать над поверхностью штабеля не менее чем на 0,3 м и закрываться деревянными, свободно вынимающимися пробками. Нижние концы труб глухие и расположены на высоте не более 0,5 м от подошвы штабеля. Расстояние между трубами и интервалы между измерениями температуры устанавливаются в зависимости от склонности угля к самовозгоранию.
Температуру в трубах измеряют ртутными термометрами на 1-шнуре, заключенными в оправу. Кроме того, для более тщательного обследования необходимо раз в 10–15 дней вводить в промежутки между измерительными трубками щуп (прут), выдерживать его там не менее 20 мин, а затем, быстро вытащив, ощупать руками – горячее место на щупе укажет наличие очага внутри штабеля. Результаты наблюдений температуры угля в штабеле заносят в журнал.
Места очагов самонагревания можно определить и по внешним признакам состояния поверхности штабеля (появление за ночь на поверхности угля влажных пятен, исчезающих с восходом солнца; появление белых пятен, исчезающих днем или после выпадения дождя; наличие невысыхающих влажных пятен; появление пара и запаха продуктов разложения угля; искрение в ночное время; наличие проталин в снежном покрове).
В случае обнаружения самонагревания угля принимают определенные меры. При температуре угля 45 °С и выше его охлаждают перелопачивая, охлажденный уголь складируют на новом месте.
Уголь считается охлажденным, если его температура снижена до температуры окружающего воздуха. Для охлаждения разогревшегося угля должны быть устроены запасные площадки размером не менее 1/6 площади штабеля. При температуре угля 60 °С его вынимают из штабеля и охлаждают перелопачивая. Тушение или охлаждение угля водой в штабелях не разрешается. Загоревшийся уголь допускается тушить водой, только вынув его из штабеля и разбросав на запасной площадке. Поступивший на склад уголь, имеющий температуру 45 °С и выше, необходимо выложить на особую площадку слоем не более 0,5 м, только после снижения его температуры до температуры окружающего воздуха его можно укладывать в штабеля.
Угольные склады и перегрузочные сооружения должны быть обеспечены наружными пожарными кранами, расположенными на расстоянии не более 80 м друг от друга. Если водопровод отсутствует, склад должен иметь удобные подъезды к воде или утепленные водоемы объемом, обеспечивающим трехчасовую работу одного пожарного автоматического насоса.
Предельно допустимые концентрации угольной пыли в рабочей зоне зависят от содержания диоксида кремния: при 2 % – 10 мг/м 3 ; до 10 % – 4 мг/м 3 .
Обычно уголь перевозят на универсальных автосамосвалах с обязательным укрытием. В связи с относительно невысокой объемной массой угля для его перевозки эффективно применение прицепных или седельных самосвальных автопоездов.
Кокс. Каменноугольный кокс является продуктом переработки природных топлив и в зависимости от размера кусков делится на крупный, орешек и мелочь. Орешек используется в химическом производстве для получения газа в газогенераторах, коксовая мелочь применяется для отопления паровых котлов, изготовления брикетов и агломерации руд.
Чтобы предотвратить смерзание, коксовую мелочь обезвоживают или промораживают. Коксовую мелочь, имеющую влажность более 7 %, обезвоживают, просушивая горячим воздухом, горячими газами в специальных установках или выдерживая в отвалах.
Кокс перевозят так же, как и уголь. При этом необходимо учитывать, что кокс обладает большой способностью поглощать влагу и увеличивать вследствие этого свою массу (до 20 %).
Горючие сланцы. Данный вид твердого топлива представляет собой глинистые или известково-глинистые осадочные породы, пропитанные органическими веществами. Характерным признаком сланцев является их слоистость и свойство раскалываться на плоские куски – слои. Цвет сланцев от светло-серого до черного, влажность 9... 18 %, зольность 40...60 %, насыпная масса 0,72 ... 0,95 т/м 3 . Сланцы редко используют в качестве топлива из-за высокого содержания золы. Горючие сланцы являются сырьем для промышленной переработки и получения горючего газа, бензина и т. п.
Торф. Горючее полезное ископаемое органического происхождения, образующееся путем медленного разложения остатков болотных растений в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха, – торф – встречается в виде залежей, которые представляют собой напластовывание одного или нескольких видов торфа. В естественном состоянии влажность торфа 85 ... 90 %, а искусственной подсушкой доводится до 15 %. Торф перевозят в автосамосвалах с увеличенным объемом кузова, в бортовом ПС и в специальных контейнерах. Насыпная масса торфа 0,5 т/м 3 , брикетов – 0,85 т/м 3 .
Древесный уголь. Являясь продуктом неполного разложения древесины под влиянием высокой температуры без доступа воздуха, древесный уголь гигроскопичен, высокая пористость угля обусловливает его сорбционную способность по отношению к газам. Свежевыжженный уголь содержит 3...5 % влаги. Древесный уголь применяют в производстве красок, пороха, для очистки и обесцвечивания жидкостей (спирта, сиропов). Хранят древесный уголь в сухих закрытых складах навалом в штабелях. Чтобы предохранить уголь от размельчения, высота штабеля не должна превышать 4...4,5 м. При длительном хранении уголь измельчается и превращается в пыль. Уголь-сырец допускается хранить под навесом. При хранении и перевозках уголь защищают от атмосферных осадков. Насыпная масса древесного угля составляет 0,2 т/м 3 .
Пек. Побочный продукт перегонки дегтя или смолы, образующийся при термической переработке угля, древесины, торфа или при пиролизе нефти, – пек – широко применяется для изготовления брикетов из угольной мелочи, асфальта, толя, лаков, красок, сажи, в производстве электродов, пластических масс, в судостроении при заливке пазов и стыков деревянного покрытия наружных палуб и т.д.
Пек представляет собой аморфное черное вещество с блестящим раковистым изломом. В зависимости от температуры плавления и размягчения пек может быть жидким, мягким и твердым. При температуре 37... 80 °С (в зависимости от сорта) пек размягчается, сплавляется и при охлаждении образует массу, которая трудно поддается раскалыванию. К физико-химическим особенностям пека относятся его малая теплопроводность, негигроскопичность, большое электрическое сопротивление, малая химическая активность, легкая схватываемость в расплавленном состоянии с другими предметами.
При перегрузке, хранении и перевозке пека необходимо соблюдать правила безопасности. Пековая пыль и пары ядовиты, при соприкосновении с кожей или при вдыхании возможны поражения подчелюстных телец, воспаление слизистой оболочки дыхательных путей, общее отравление (тошнота, рвота). Особенно сильно пековая пыль действует на свету и в жаркую погоду, поэтому для рабочих, занятых перегрузкой пека, обязательно наличие спецодежды, рукавиц, защитных очков.
Пек транспортируют в таре и навалом. Тара для перевозки должна быть прочной и герметичной. Наиболее приемлемыми являются специализированные контейнеры, двойные мешки из синтетических полимерных материалов и металлические бочки со съемными днищами.
При перевозке навалом пек должен быть только в гранулированном состоянии, так как твердый пек нередко приходится разбивать, вследствие чего образуется большое количество пыли.
Пек хранят на открытых площадках, под навесом и в закрытых специализированных складах. Участок для переработки пека должен быть отдален от мест расположения других грузов не менее чем на 100 м. Пековая площадка должна иметь цементное покрытие с уклоном для стока промывочных вод в производственную канализацию и дощатое ограждение высотой до 2 м. В целях уменьшения пылеобразования для смачивания пека водой перед погрузкой на грузовом участке устанавливают водопроводные поливочные краны и канализационные трапы.
Перегрузочные работы с пеком, транспортируемым навалом, не допускаются при скорости ветра более 3 м/с. При сильном ветре пек может оказывать фотодинамическое воздействие на людей, находящихся даже на расстоянии до 25 м от места производства перегрузочных работ. Все работы на открытом воздухе должны производиться в ночное время. Перегрузочные работы в дневные часы допускаются только при согласовании с органами Госсанэпиднадзора.
В зависимости от способа обработки твердое топливо можно разделть на две группы: природное и очищенное. К природному твердому топливу относятся уголь, бурый уголь, торф, древесина и солома. Уголь и торф являются осадком, образующимся в результате распада и разложения растений в древние времена под воздействием высокого давления и недостатка кислорода.
Каменный уголь является наиболее древним природным минеральным топливом, распространенном во всем мире, залежи которого находят на разной глубине.
Бурый уголь образовался гораздо позднее и содержит древесные остатки. Содержание воды в буром угле составляет 45 - 60%; добывается он, как правило, открытым способом. Бурый уголь имеет очень низкую энергетическую ценность и обычно не перевозится на большие расстояния.
Торф образуется из разложившихся растений и воды; по этой причине он содержит большое количество влаги. Поэтому на поверхности большие пласты добытого торфа разрезаются на блоки, которые высушиваются перед сжиганием.
В Европе древесина используется в качестве сжигаемого топлива в основном только в виде отходов лесной и лесопильной промышленности, обычно в виде древесной стружки или древесных опилок. Древесный уголь представляет собой эти отходы, переработанные в углевыжигательных или других специальных печах.
Кокс производится из каменного и бурого угля и угольных смесей в особых печах при температуре приблизительно 1200 o С, при которой происходит их дегазация. Дегазацией называется процесс удаления газообразных копонентов из твердых материалов в герметичных нагревательных камерах.
Каменный уголь, брикеты бурого угля, кокс и древесный голь представляют собой очищенное твердое топливо. Брикеты изготавливаются из раздробленного и высушенного каменного или бурого угля в специальных прессах. Брикеты могут иметь различные формы.
Сжигаемые материалы должны пройти полный анализ, включающий в себя расчет необходимого для горения объема воздуха, определение объема выхлопных и отработанных газов, массы шлака и получаемого топлива. При оценке возможности применения установок для производства твердого топлива, необходимо определить, насколько они удовлетворяют экологическим требованиям, предъявляемым к таким печам в стране, где предполагается их использовать.
Таблица 3. Типичный состав и характеристики различных видов твердого топлива
| Виды топлива | Углерод | Водород | Кислород | Азот | Сера | Вода | Шлак | Мини-мальная тепло-творная способность | Расчетное значение объема 1 кг воздуха | Расчетное значение объема 1 кг сухого отрабо-танного газа | Расчетное значение объема 1 кг пара |
Расчетное значение объема 1 кг влажного отрабо-танного газа | Макси-мальное содержание углекислоты в отрабо-танных газах |
| **) | |||||||||||||
| С | H | O | N | S | W | A | n.c.v. | ||||||
| Вес % | Вес % | Вес % | Вес% | Вес% | Вес% | Вес % | кДж/кг | Mn 3/кг | Mn 3/кг | Mn 3/кг | Mn 3/кг | % | |
| Углерод (чистый) | 100 | - | - | - | - | - | - | 33.820 | 8.9 | 8.9 | - | 8.9 | 21.0 |
| Уголь (Рур) | |||||||||||||
| Длинно-пламенный газовый уголь | 77 | 5 | 8 | 1 | 1 | 3 | 5 | 30.100 | 7.9 | 7.7 | 0.6 | 8.3 | 18.5 |
| Газовый уголь | 80 | 5 | 5 | 1 | 1 | 3 | 5 | 31.400 | 8.3 | 8.0 | 0.6 | 8.6 | 18.5 |
| Каменный уголь | 81 | 5 | 4 | 1 | 1 | 3 | 5 | 31.800 | 8.4 | 8.1 | 0.6 | 8.7 | 18.5 |
| Кузнечный уголь | 82 | 4 | 4 | 1 | 1 | 3 | 5 | 31.800 | 8.3 | 8.0 | 0.5 | 8.5 | 18.8 |
| Сухой уголь | 84 | 4 | 2 | 1 | 1 | 3 | 5 | 31.400 | 8.5 | 8.2 | 0.5 | 8.7 | 18.8 |
| Твердый плотно-зернистый уголь (США), антрацит | 85 | 3 | 2 | 1 | 1 | 3 | 5 | 31.400 | 8.3 | 8.1 | 0.4 | 8.5 | 19.3 |
| Кокс (шахтная печь) | 83 | 0.5 | 0.5 | 1 | 1 | 5 | 9 | 28.900 | 7.7 | 7.5 | 0.1 | 7.6 | 20.5 |
| Смолистый уголь (Верхняя Бавария) | 58 | 4.3 | 10 | 1.2 | 5.5 | 10 | 11 | 22.930 | 3.0 | 2.95 | 0.6 | 3.55 | 18.2 |
| Бурый уголь (район р. Рейн) , *) | |||||||||||||
| Сырой | 30 | 3 | 10 | 1 | 1 | 50 | 5 | 9.630 | 3.1 | 3.0 | 0.9 | 3.9 | 17.2 |
| Брикеты | 55 | 5 | 18 | 1 | 1 | 15 | 5 | 19.250 | 5.6 | 5.4 | 0.7 | 6.1 | 17.2 |
| Кокс воздушной сушки *) | 38 | 4 | 26 | 1 | 1 | 25 | 5 | 13.800 | 3.6 | 3.5 | 0.7 | 4.2 | 19.8 |
| Древесина, высушенная на воздухе *) | 42 | 5 | 37 | - | - | 15 | 1 | 14.600 | 3.8 | 3.8 | 0.7 | 4.5 | 20.4 |
| *) Состав бурого угля, кокса и древесины, особенно по содержанию воды, может варьироваться в широком диапазоне значений. | **) Относительное (к идеальному топливу) значение веса каждого компонента в процентах (значение умножено на (100-w-a). | ||||||||||||
Данные ограничения относятся в первую очередь к:
- пыли;
- угарному газу (СО);
- двуокиси серы (SO x);
- галогенизированному углеводороду (HCI, HF и т.д.)
Важными параметрами, определяющими, где лучше
использовать данный вид твердого топлива, являются процентное
содержание в общем весе таких веществ, как углерод, водород и
т.д., а также его минимальная теплотворная способность топлива.
В таблице 4.3
приводится типичный состав и характеристики
различных видов твердого топлива.
Теплота сгорания угля:
Горение твердого топлива может сильно разниться в показателях, приведённые цифры в таблице очень приблизительны, так как касаются концентрата. По факту значения могут сильно изменятся в зависимости от географии добычи, подвида и содержания минеральных веществ. Кроме самого угля также можно встретить пресованные брикеты из низкообогащенного угольного шлака.
Все данные виды топлива на сегодня, являются альтернативным видом получения энергии. Плодотворное развитие экономики любой страны связано с растущими потребностями в энергии. Стоит понимать, что ископаемые источники энергии во-первых загрязняют окружающую среду, а во-вторых не являются возобновляемыми. Потому явное преимущество на данный момент у альтернативных источников энергии. Так как цены на твёрдое топливо значительно ниже в сравнении в другими видами топлива. Однако не стоит забывать про пожароопасность данных видов топлива и предусматривать заранее помещения, для которых нужно использовать специальные
Информация касательно видов топлива взята из открытых источников. Также на сайте вы можете прочитать как правильно осуществляется для отопительного сезона.