Топливо для печей


Топливо для печей

Печь возводится однажды, а топить ее нужно все время, с одной стороны. С другой – конструкция печи во многом, если не полностью, определяется видом используемого топлива. А его доступность существенно зависит от запасов местных ресурсов в регионе. Так что печку выплясывают от топлива.

Современная теплотехника позволяет сжечь до углекислого газа, воды и золы все, что в принципе может гореть, и кое-что из того, что в принципе гореть не может. Это не только шутка. Чего можно ожидать от сгорания топлива в печи? И насколько простой и эффективной может быть печь на таком-то, или таких-то видах топлива? Это зависит от его свойств:

  1. Агрегатного состояния – твердое, жидкое, газообразное;
  2. Удельной теплотворной способности, или теплоты сгорания;
  3. Удельной стоимости;
  4. Скорости сгорания;
  5. Температуры сгорания;
  6. Способности обводняться;
  7. Зольности;
  8. Содержания высших органических соединений;
  9. Содержания серы;
  10. Активности.

Твердь, жидкость или газ?

Схема мини-котельной

При тщательном рассмотрении (для которого, к сожалению, здесь нет места) по совокупности качеств наилучшими пока оказываются природный газ и жидкие топлива. Но самостоятельно делать печку под них лучше не пытаться: без промышленного оборудования и отлаженной технологии за это не возьмется и опытный теплотехник. Точнее, тем более не возьмется, зная, что к чему.

И есть нюанс: поскольку это топливо отдает тепло практически мгновенно, одной печкой не обойдешься. Для сжигания нужен тоже сложный комплекс оборудования. Для примера – см. на рис. схему домовой мини-котельной. Стоит такое немало, и экономически (и экологически) оправданным оказывается для домовладений жилой площадью более 120-150 кв. м.

Примечание: КПД даже небольшого газового или мазутного котла с автоматикой достигает 90% и более. Почти все потери в централизованных котельных приходятся на трубопроводы.

Самодельной же печкой можно обогреть и снабдить горячей водой до 60-100 кв. м. жилых. Больше – сложность работ и затраты настолько возрастают, что дешевле и проще оказывается поставить двухконтурный газовый котел. Если, конечно, есть подвод газа. В таком случае нужно ориентироваться на низшее из указанных значений; при баллонном газе – на высшее.


Исключение – пиролизная (точнее, газогенераторная) печь на отработке или темном печном топливе. Ее, с соблюдением условий безопасности, несложно сделать самому. Но обогреваемая площадь – до 40-60 кв. м, отбор тепла для ГВС затруднен, а устройство полнопоточного водогрейного контура вряд ли возможно. Т.е. область применения – гараж, дача, небольшой жилой дом, при условии, что печка в пристройке.

Примечание: пиролизное масло – не топливо для пиролизных печей. Оно – продукт быстрого (50-30 с) бескислородного пиролиза отходов деревообработки при температуре около 600 градусов. Пиролизное масло довольно сильно обводнено, имеет кислую реакцию, т.е. химически агрессивные компоненты в своем составе и содержит до 2% и более серы. Сжигают его в промышленных котлах и печах при помощи специальной горелки.

Теплота сгорания и стоимость

Формальное содержание этого пункта особых пояснений не требует: килокалории или джоули. Можно только напомнить, что 1 ккал = 4,3 кДж. Т.е., если теплота сгорания 10 000 ккал/кг, то в джоулях это будет 43 000 кДж/кг или 43 МДж/кг, для твердого топлива. Для газообразного – килокалориях или кило/мега джоулях на кубометр. Для жидкого справочники дают или на килограмм, или на литр/кубометр.

Теплота сгорания общеупотребительных видов топлив колеблется от 1800 ккал/кг (бросовая древесина: ольха, ракита, подгнивший сырой хворост) до почти 11 000 ккал/кг (полиэтилен и другие органические полимеры), что в мегаджоулях будет от 7,74 МДж/кг до 47,14 МДж/кг у полиэтилена.

Обратите внимание!

Здесь уже обнаруживается нюанс: полностью сжечь можно все, но цена-то килограмма разная! Поэтому делаем так:


  • Производим теплотехнический расчет мощности обогрева помещения.
  • Даем к нему запас в 10-20% на ГВС.
  • Даем к полученному еще 50% запас на аномальные холода.
  • Полученное значение ДЕЛИМ на КПД выбранной печи.
  • По полученной потребной тепловой мощности печи и удельной теплотворной способности топлива определяем его массовый/объемный расход.
  • Умножив расход на стоимость, получаем удельную стоимость отопления.
  • Повторяем процедуру для разных печей и топлив, пока не выйдем на минимум по цене.

Примечание: отопительные приборы с КПД менее пороговых 70% можно не рассматривать. Даже если нам лично экология фиолетовым по желтому побоку, дополнительных налогов и штрафов если где-то еще и нет, то будут. Обязательно.

Скорость сгорания

В самодельных печах без сложной автоматики наблюдается четкое соответствие: чем быстрее сгорает топливо, тем меньшего КПД печи можно добиться и тем сложнее получается ее конструкция. Причина проста: без недоступных самодельщику технологических ухищрений выделившееся сразу большое количество тепла трудно уловить и направить в помещение, или в водогрейку, прежде, чем оно вылетит в трубу. Поэтому имеет смысл только самодельная печь на медленно горящем топливе – твердом, маслах, нефтешламе и т.п. Или печь медленного горения, где процесс сгорания искусственно замедляется.


По скорости сгорания среди твердых топлив выделяется каменный уголь. Она у него очень неравномерна по мере сгорания. Вначале, когда идет газификация, пламя бушует. А затем, когда остается чистый карбон (аморфный углерод, кокс) начинается медленное тление. А сделать печь с высоким КПД и в том, и в том режиме горения, не так-то просто.

Обводненность

Обводнение топлива отбирает тепло не только и не столько на испарение воды. При высокой температуре при наличии катализатора – углерода – еще больше энергии уходит на химическое восстановление воды и соединение выделившегося кислорода с атмосферным азотом. Водность топлива в процентах по весу обозначается как W.

Способность топлива поглощать влагу во-первых, уменьшает его теплоту сгорания. У дров – вдвое и более при повышении влажности с 20% до 50%. Обводненное жидкое топливо может оказаться и взрывоопасным. А едва влажный бурый уголь самовозгорается, поэтому его и не транспортируют от мест добычи, ТЭЦ на буром угле строят возле добычных карьеров.

Печь, работающая на обводненном жидком топливе, должна быть снабжена специальной горелкой и системой подготовки топлива. Твердотопливная – сложным дымовым трактом, в котором восстановленные компоненты и окислившийся азот не остынут прежде, чем распадутся до исходных и отдадут обратно тепло.

Зольность


Зольность вычисляется просто: вес твердого остатка (золы) делим на исходный вес закладки. Если из килограмма топлива остается 30 грамм серенького порошочка – зольность его 3%. Зольность топлива в спецификациях обозначается большой буквой A.

Зольность характеризует более хозяйственные особенности печи. Золу нужно выгребать, с одной стороны. С другой, зола большинства видов топлива – прекрасное удобрение.

Высшая органика

Это высшие спирты, соединения фенольного ряда, полимеры и т.п. С одной стороны, они имеют очень большую теплотворную способность, что видно на примере хотя бы полиэтилена. С другой – при температуре ниже 900 градусов дают много нагара и сажи. Или сжигать нужно очень медленно, на тлении, чтобы успели распасться.

Сера и горючие минералы

Горючие минеральные компоненты, кроме углерода, почти все очень вредны. Особенно – сера. Она при сгорании дает окислы серы (ангидриды), а они в атмосфере – сильные, ядовитые и очень «парниковые» кислоты. Топливо с содержанием серы более 1% считается непригодным для быта; допустимая доля мышьяка, фосфора и прочих горючих минералов – до 0,1%

Активность

Активность топлива – параметр условный. Она характеризует способность топлива вспыхивать и сгорать самого по себе.


Предельно активным считается топливо, вспыхивающее от искры, причем зона горения сразу распространяется по всей его поверхности. Высокоактивное топливо требует поджога небольшим количеством еще более активного или с помощью фитиля, но затем на открытом воздухе быстро и по всей поверхности разгорается. Средне активное требует розжига более активным топливом и без дополнительных мер (пошуровать, поворошить) или наддува на открытом воздухе полностью не сгорает. Горение низкоактивного топлива может проходить только в специальных устройствах после розжига.

Активность топлива мало зависит от его теплотворной способности, но гораздо более – от агрегатного состояния, температуры кипения (для жидкого топлива) и степени измельчения (дисперсности) для твердого. К примеру, бензин и этиловый спирт при комнатной температуре предельно активны. В солярке при комнатной температуре факел гаснет, но, распыленная форсункой, она при 90 градусах сама вспыхивает на открытом воздухе. Древесина в виде дров средне активна, в виде сухой стружки – высокоактивна, а в виде опилок – очень слабо активна.

Примечание: по ТУ температура вспышки летнего дизельного топлива – 62 градуса. Но это в закрытом тигле.

О пеллетах

О печной проблеме думают не только самодельщики. Ныне налажен широкомасштабный выпуск практически идеального твердого топлива для бытовых печей – топливных пеллет, см. рис.


Топливные пеллеты

Делают пеллеты из любой бросовой высушенной биомассы методом сухого горячего прессования. Теплота сгорания пеллет – 13-20 МДж/кг. Водность менее 10%; зольность – до 5%; активность – средняя. Сгорают пеллеты полностью до углекислого газа и воды без дополнительных мер; содержание вредной неорганики (сера и элементы ее группы, тяжелые металлы) – практически нулевое.

Стоимость пеллет на рынке оптом – до 5000 руб. за тонну. Есть в продаже и пеллеты в мелкой расфасовке, для выездов на пикник, на дачу и т.п. Расчеты специалистов на спасительную для человечества роль бытовых печей как раз и основаны на предположении о широком использовании пеллет.

Обсуждение темы «Топливо для печей»

Ниже Вы можете поделиться своими мыслями и результатами с нашими читателями и постоянными посетителями.

Также можно задать вопросы автору*, он постарается на них ответить.

Разновидности очага

  • Классический камин – открытое сооружение, дрова укладываются непосредственно в топку. Тепло от их сгорания поступает в комнату, продукты сгорания выводятся через дымоход. Как отопительная конструкция он неэффективен, поскольку обогревает только в радиусе теплового излучения.

  • Классическая печь – устройство, главной задачей которого является обогрев всего здания. Здесь топка закрытая, а нагретый газ, прежде чем попасть в дымоход, перемещается по газоотводящим каналам, чтобы максимально отдать тепло поверхности.
  • Камин-печь – современный аппарат, разработанный для отопления. Схема работы его ближе к печи – газ перемещается вдоль корпуса или даже по теплоотводам, а по декоративным качествам – к очагу. Конечно, топочная камера тоже закрыта, но не глухой, а остекленной дверцей, что позволяет наблюдать за пламенем.

toplivo_dlya_kaminov_i_pechej_06

Система длительного горения – это, скорее, особенность конструкции, а не устройство. В этом случае в топочную камеру попадает воздух прогретый, с более высокой температурой. Дрова или уголь в таких условиях сгорают более полно, а, значит, и отдают больше тепла. На фото – дровяная печь длительного горения.

  • Комбинированные устройства – в зависимости от назначения могут включать в себя водонагревательный бак, варочную поверхность, съемный газовый модуль для работы с природным газом и так далее.

Виды топлива

Когда идет речь о выборе походящей конструкции, то в первую очередь выбирается как раз не камин, а тот материал, на котором он будет работать.


  • Уголь – каменный является традиционным и самым эффективным топливом, так как характеризуется высокой теплотворностью. Это означает, что при сжигании определенного его количества выделяется больше тепла, чем при сжигании, например, бурого угля. Последний содержит много древесных опилок и более влажный, что снижает его качества.
  • Торф – обладает меньшей теплотворностью, но зато прекрасно сохнет. В местах, где торф в избытке его стоимость минимальна, а отопление с его помощью вполне оправдано.

toplivo_dlya_kaminov_i_pechej_05

  • Пеллеты – спрессованный материал из щепы, древесной муки, опилок и даже соломы и лузги. Плотность пеллетов почти в 1,5 раза превосходит плотность древесины, поэтому теплотворность такого топлива высокая. По тому же принципу изготавливаются и брикеты. Однако плотность последних ниже, и перед употреблением брикеты, как правило, нуждаются в просушивании.

toplivo_dlya_kaminov_i_pechej_04

Большинство моделей предполагают применение только какого-то одного вида топлива. Каменный уголь, дрова и пеллеты не взаимозаменимы, так как теплотворность и объем этих материалов разный, а значит, отличаются и условия эксплуатации. Если конструкция предусматривает такую возможность, то в паспорте изделия это указывается.

  • Газ – тоже часто применяется в современных версиях. Причем камера с газовой горелкой тоже может быть оборудована прозрачной дверцей, хотя, конечно, горение газа совсем не так привлекательно, как горение угля или дров.

Существуют комбинированные модели, предполагающие несколько модулей для разных видов топлива: газодровяные, например, угольнодровяные и так далее.

toplivo_dlya_kaminov_i_pechej_03

Количество тепла, отдаваемого топливом при сгорании, и полнота сгорания топлива напрямую зависят от его свойств и химического состава. Обычно в составе любого топлива содержатся водород, углерод, кислород, минеральные добавки и вода в свободном состоянии. По поводу содержания воды в том или ином продукте горения стоит отдельно сказать несколько слов.
Многие уверены, что сухое топливо – это материал, не имеющий в своем составе жидкости в принципе. Смеем вас заверить, что эта уверенность заведомо ложная: даже самая сухая древесина содержит 8–10% (по массе) воды, не говоря уже о торфе или углях.
В процессе горения углерод соединяется с водородом, реакция протекает с выделением большого количества тепла. Как и в любой химической реакции, в процессе горения получаются конечные продукты, по большому счету их два.
Газообразные – углекислый газ, который при утечке может представлять серьезную опасность для здоровья (именно отсюда берет свои корни термин «угореть»), и пары воды с азотом воздуха, которые не принимают участия в горении. Газообразные продукты горения проходят по внутренним каналам печи и улетучиваются через дымовую трубу, при этом они захватывают с собой некоторые твердые частицы, например сажу. В совокупности их называют дымом.
Твердые – главным образом угли, сажа и зола, проходя через колосниковую решетку, попадают в зольник, т. к. уже не принимают участия в горении и, оставаясь в топке, даже могут совсем его прекратить.
Некоторые твердые мельчайшие частицы не улетучиваются и не попадают в зольник. Они проникают в материалы, из которых создана печь, или оседают на стенах дымовых каналов, засоряя их. Именно поэтому трубы и дымовые каналы время от времени нуждаются в чистке.
Количество тепла, выделенного в процессе горения, зависит еще и от степени сгорания топлива: чем полнее сгорание, тем больше будет тепла. Но в бытовой печи не может полностью сгореть ни одно топливо. Однако степень сгорания можно максимально увеличить, для этого нужно обеспечить своевременное извлечение из топки продуктов реакции горения и создать хороший приток воздуха, т. к. без содержащегося в нем кислорода горение прекратится.Ремонт своми руками будет непрост.
Первое условие выполняется за счет наличия колосниковой решетки, через которую, как было сказано выше, твердые продукты реакции горения уходят из топки в зольник. Что касается притока воздуха, то нужно лишь правильно расположить поддувальную дверку и выложить дымовую трубу нужной высоты, тогда эффект тяги даст достаточно воздуха для полноценного сгорания топлива.

Но правильная конструкция печи – это еще не все. Количество тепла напрямую зависит от типа и качества используемого топлива. Разное топливо при сгорании одинаковой массы будет выделять разное количество тепла. Способность топлива выделять тепло при сгорании называется теплотворной способностью.
Теплотворные способности некоторых видов топлива показаны в таблице 2.
Таблица 2. Теплотворные способности некоторых видов топлива

таблица видов топлива для печей

Конечно, самым распространенным топливом для домашних печей и кухонных очагов считаются дрова, т. е. древесина. Теплотворная способность дров зависит от степени их высыхания и породы древесины, из которой они заготавливались. Так, дубовые, березовые, буковые или кленовые дрова дают тепла гораздо больше, чем, к примеру, сосновые, осиновые или ольховые. Правильно высушенные дрова легко разгораются, почти не дымят (исключение – смолосодержащие породы – такие, как сосна, ель) и дают мало золы. Как вы, наверное, уже поняли, продуктов горения у таких дров получается меньше, поэтому они выделяют большее количество тепла.
Иногда бывает проще добывать и использовать для отопления торф. Торф – это перегнившие остатки сухих растений, залегающие в почве пластами. По способу добычи и использования торф классифицируется на:
– резной;
– кусковой;
– прессованный (в виде брикетов);
– фрезерный (в виде крошки).
Самый ценный и удобный в использовании – прессованный торф. Брикеты имеют очень высокую плотность, поэтому при малых объемах топлива, что удобно при хранении, можно получить большое количество тепла.
Влажность торфа колеблется от 20 до 40% в зависимости от степени усушки и способа обработки после его добычи. По теплотворным способностям торф приближается к древесине, но имеет более высокую зольность.
Каменный уголь – это соединение углерода, кислорода и водорода в твердом состоянии. Он значительно дороже и сложнее в плане добычи и обработки, чем древесина или торф, но имеет высокую теплотворную способность.
Уголь бывает нескольких видов, и под каждый из них существуют соответствующие печи, но в любом случае необходима колосниковая решетка.
Сгорая, топливо отдает часть тепловой энергии печи, нагревая ее элементы, часть же уходит вместе с дымом в атмосферу. Но для качественного обогрева помещения, помимо использования хорошего топлива, нужно проследить, чтобы печь имела высокую аккумулирующую способность.
Аккумулирующая способность печи – это способность ее рабочих поверхностей накапливать и долгое время держать тепло, постепенно отдавая его в окружающее пространство (комнату). При плохой аккумулирующей способности печи придется постоянно ее топить, что повлечет за собой неудобство во временном графике хозяина, сокращение срока эксплуатации печи и сильный перерасход топлива.
Следующий важный параметр печи – это теплоотдача – количество тепла, отдаваемого печью в окружающее пространство за единицу времени. Этот параметр важен прежде всего при планировании непосредственно перед постройкой. Теплоотдача печи зависит от ее размеров, толщины стенок, материалов, из которых выполнена печь, и т. д.
В основном при планировании конструкции печи стоит учитывать, что горячие газы будут двигаться вверх, прижимаясь к верхним стенкам дымовых каналов. Порог, поставленный внизу, на движение горячего дыма существенно не повлияет, порог же, расположенный на верхней стенке дымоотводного канала, будет удерживать газы и накапливать их до нужного предела. В свою очередь, горячие газы, задерживаясь в каналах, будут отдавать последним большее количество тепла.

Твердое топливо: брикеты для топки печей, дрова, пеллеты – что выбрать?

В данной категории центральное место занимают дрова. Считаются возобновляемым природным ресурсом. При сгорании они не образовывают парниковый эффект, а при правильном проектировании печи материал выделяет немало тепла при длительном горении. Несмотря на все эти плюсы, дрова в России остаются дорогостоящим топливом.

Из щепы, опилок, древесной муки и других остатков деревоперерабатывающих производств создают пеллеты или гранулы небольшого размера. Они обладают высокой плотностью, содержание влаги в них минимальное. Это так называемое топливо для печей длительного горения, расход которого минимален. Поэтому гранулами отапливают не только жилые, но и производственные помещения. Эксперты уверяют, что пеллеты – не экологически чистый материал, содержит вещества, которые могут негативно сказаться на здоровье хозяев.

Не менее распространенными считается брикетированный торф, созданный из природных ресурсов без применения побочных примесей. Эти «кирпичики» при сгорании не выделяют токсичных испарений, не образуют пожароопасных искр. Обладает рассматриваемое твердое топливо для печей и каминов и такими преимуществами как:

  • Для розжига торфобрикета необходимо небольшое количество дров или средство для розжига.
  • Может медленно и стабильно гореть, поддерживать высокую температуру долгое время за счет плотной структуры и минимальной влажности продукта.
  • Длительный срок хранения – брикеты сохраняют свои горючие качества на протяжении 7-10 лет.

По количеству выделяемой теплоты торфяные брикеты близки к бурому углу высокого качества. К тому же стоят прессованные отопительные брикеты гораздо дешевле, нежели дрова или пеллеты.

Газообразное топливо для камина: за и против

Газ по праву называют самым дешевым, безвредным и удобным с точки зрения розжига видом топлива. Им могут отапливаться и большие по площади производственные помещения и уютные комнаты. При горении он не выделяет копоти и дыма. Доступным он считается лишь для тех сооружений, где вблизи проходит газовая магистраль. Так, купить топливо для камина в Москве или других крупных городах – не проблема. А вот поставка газа, его пополнение и хранение в деревнях, в удаленных региональных поселках может доставлять неудобства для хозяев, становиться дополнительными статьями расходов.

Выбирая торфяной топливный брикет или дрова, нужно помнить и о его качестве. Обязательно у поставщика стоит спросить сертификаты, лицензии и другую документацию, указывающую на экологичность, безопасность и сроки эксплуатации продукта.


Использованные источники

  1. clubpechnikov.ru/o-toplive/
  2. kamingid.ru/toplivo-dlya-kaminov
  3. pechnik-trubochist.ru/toplivo-dlya-pechey
  4. купибрикет.рф/stati/toplivo-dlya-pechej-i-kaminov

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.