Состав и основные характеристики твердого топлива

Алан-э-Дейл       09.09.2022 г.

Какие виды топлива сейчас существуют

Обогрев квартир, домов котлами популярен, потому вариантов топлива достаточно, чтобы выбрать оптимальный. Выбор сырья часто зависит от модели агрегата. Виды топлива:

древесина. Дрова можно подготовить самостоятельно, приобрести готовые балки для розжига;


Дрова для котла Покупая дрова с запасом, нужно оборудовать место для правильного хранения топлива. Пространство должно ограничивать поступление сырости.

уголь. Сырье экономно, долго отапливает помещение. Цена топлива доступна, время горения длительное;


Уголь для розжига

пеллеты, брикеты из древесины. Цена достаточно высока, но материал обеспечивает длительный период горения;


Пеллеты для отопления

торфяные брикеты. Сырье дорогое. Однако, цена оправдывает качество. У торфяных брикетов высокий коэффициент полезного действия, потому расход минимален;


Брикеты для обогрева

кокс. Обеспечивает долгое горение, за счет которого в помещении комфортная температура.


Виды топлива Каждый вид топлива имеет плюсы, минусы.

Топливо и его горение

Основным источником энергии для металлургической промышленности является топливо.

Под топливом понимают вещество, горение которого сопровождается выделением значительного количества тепла и которое отвечает следующим требованиям:

  1. запасы должны быть достаточными для того, чтобы их было экономически выгодно добывать и попользовать;

  2. продукты сгорания должны легко удаляться из  зоны горения;

  3. продукты сгорания должны быть безвредны для окружающего мира и самих тепловых устройств;

  4. процесс горения должен быть легко управляем.

Этим требованиям отвечают органические соединения, содержащие углерод С и водород Н и их соединения.

Все виды топлива подразделяют на естественное и искусственное, каждое из которых в свою очередь подразделяются на твердое, жидкое, газообразное.

Химический состав топлива.

Топливо состоят из горючей массы и балласта. К горючим компонентам относятся С, Н, S (сера органическая и колчеданная). В состав топлива входят азот N (не горит, теплоноситель), кислород О (окисляет горючие компоненты).

Кроме этого в топливе всегда присутствуют вода и зола. Вода, содержащаяся в топливе, подразделяется на гигроскопическую, химически связанную и внешнюю, которая механически удерживается в топливе и теряется при сушке.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, состоящая из Al2O3, Fe2O3, Si2O3, CaO и др.

Элементарный анализ топлива.

Индекс

Состав

C

H

O

N

S

A

W

О

органическая масса

     

Г

горючая масса

   

С

сухая масса

 

Р

рабочая масса

Состав рабочего топлива:

СР + HР + OР + NР + SР + AР + WР = 100%

Пересчет состава топлива с любой массы на рабочее топливо выполняется по одному из следующих выражений:

Теплота сгорания топлива.

Количество выделившегося тепла при сжигании топлива связано с химическим составом топлива.

Количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива, называется теплотой сгорания топлива Q. Ее размерности: кДж/кг (ккал/кг), кДж/м3 (ккал/м3) или кДж/кмоль (ккал/кмоль).

В технике различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания топлива. Под низшей теплотой сгорания понимают то количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива до продуктов полного сжигания при условии, что вода, содержащаяся в продуктах сгорания, находится в виде пара, охлажденного до 20оС.

Теплота сгорания топлива определяется по следующим формулам:

для твердого и жидкого топлива:

для газообразного:

,

где CP, HP, CO, H2 и т.д. – составляющие топлив, %;

4, 187кДж = 1ккал.

Условное топливо.

Для удобства планирования, учета и сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, которое характеризуется низшей теплотой сгорания

.

Для перевода натурального топлива в условное находится эквивалент данного топлива:

для твердого и жидкого:

для газообразного:

.

Перерасчет расхода натурального топлива Вр на условное Ву осуществляется по формуле:

Газообразное топливо.

Газообразное топливо по сравнению с твердым и жидким топливом обладает следующими преимуществами:

  1. возможностью лучшего смешения газа с воздухом и, следовательно, сжиганием с меньшим избытком воздуха;

  2. легкостью подогрева перед сжиганием;

  3. отсутствием золы;

  4. транспортабельностью и удобством учета расхода газа;

  5. простотой обслуживания горелочных устройств.

Недостатки: взрывоопасность, малая объемная масса (требуются большие емкости для хранения).

Природный газ – наиболее дешевое топливо. Его основным горючим компонентом является метан CH4 = 95%.

Искусственные газы:

  1. коксовый газ – продукт коксования углей;

горючие компоненты – Н2 = 46-60%; СН4 = 20-30%; МДж/м3;

  1. доменный (колошниковый) газ получают в процессе доменной плавки, содержит около 30% СО; МДж/м3.

Жидкое топливо.

Естественное жидкое топливо – нефть. Как топливо ее используют редко.

Искусственное жидкое топливо – это продукты переработки нефти: бензин, лигроин, керосин, газойль и др. Остаток переработки – мазут. Мазут – топливо металлургической промышленности и энергетики. Перед сжиганием мазут нагревают до 70-80оС с целью понижения его вязкости. Состав мазута – это соединения углеродов. С = 85-88%; Н2 = 10%; МДж/кг.

Твердое топливо.

Это каменный и бурый угли, антрацит, горючие сланцы, торф.

Основной метод переработки угля – коксование, заключающийся в сухой перегонке топлива путем нагрева угля без доступа воздуха при температурах 900-1100оС в коксовых печах. Получается спекшийся кокс, пористый, механически прочный, применяемый в металлургии, в основном для выплавки чугуна. Содержание С=75-85%; МДж/кг.

Твердое, жидкое, газообразное топливо:

В зависимости от агрегатного состояния топливо может быть:

– твердым. За исключением горючих сланцев и натуральной древесины все виды твердого топлива — продукт разложения, термической обработки растительности, скелетов животных, спрессованных за тысячелетия;

– жидким. Это — нефть и продукты ее переработки (бензин, керосин, мазут, смазочные масла);

– газообразным. Топливо получают из чисто газовых месторождений, в качестве сопутствующего продукта при разработке нефтяных пластов или проходке шахт. Помимо метана в состав природного газа входят в небольших количествах азот N2, высшие углеводороды CnHm и диоксид углерода СО2. Еще один часто встречающийся компонент – сернистые соединения, отделяемые на этапе добычи.

Ядерное топливо:

Из элементов, встречающихся в природе, для получения ядерной энергии пригодны два элемента: торий и уран. При делении изотопа урана 235 (не более 1/140 от всего урана, имеющегося на планете) высвобождается энергия в виде теплоты.

В качестве ядерного топлива так же используют изотопы урана 238 и тория 239. Если произойдет деление абсолютно всех ядер, содержащихся в 1 кг чистого урана, можно получить 2107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, для получения такого же результата придется сжечь не менее 2,5 тыс. тонн высококачественного антрацита.

Природное ядерное топливо – это изотопы урана 235 и 238. В последнем случае после захвата ядром нейрона материал превращается в изотоп плутония 239.

Вторичное ядерное топливо – это продукт переработки исходного сырья. Не встречается в природе в чистом виде. К данной категории относят изотоп плутония 239 и урана 233.

Ядерное топливо не предназначено для использования в стандартных ТЭЦ. Из него изготавливают капсулы размером в несколько сантиметров и помещают в герметичные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) на атомных и ядерных станциях. Ядерное топливо еще может применение в двигателях субмарин, кораблей, в особо мощных производственных установках.

Бурый уголь или лигнит

Бурый уголь или лигнит – это уголь с низкой степенью обугливания, сохранивший анатомическую структуру растительного вещества, из которого он образовался. Данный уголь имеет высшую теплотворную способность менее 24 МДж/кг (5700 ккал/кг) на беззольной, влажной основе. Его коэффициент отражения витринита менее 0,5.

Суббитоминозный уголь, или бурый уголь – горючее полезное ископаемое, ископаемый уголь 2-й стадии метаморфизма (переходное звено между лигнитом и каменным углем), получается из лигнита или напрямую из торфа.

Рис. 6. Десятитонный кусок бурого угля в Музее бурого угля в Японии

Классификация ископаемых углей довольно запутана, например, в Англии и Евросоюзе используют термин лигнит (которой считается синонимом бурого угля), а в Америке понятия бурый уголь и лигнит выделяются отдельно и очень четко. На территории России синонимом бурого угля является такое понятие как лигнит. В основном данный тип углей называют бурым углем также к этой категории относят и лигнит высокой степени углефикации (ВСУ) и не учитывая суббитуминозные угли высокой степени углефикации, последние угли уже классифицируют как каменный уголь.

Рис. 7. Наиболее типичный внешний вид бурого угля

Использование бурого угля в России и многих других странах для большой энергетики в качестве топлива значительно уступает использованию каменного угля. Однако низкая стоимость делает его привлекательным для сжигания в мелких и частных котельных, где доля его использования в среднем составляет до 80 %. Сжигание бурого угля осуществляется в пылевидном (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается) и кусковом видах в слое. Основным энергетическим топливом на тепловых электростанциях Греции и особенно Германии бурый уголь используется для выработки электроэнергии. Так в Греции на таких станциях вырабатывается до 50 % электроэнергии, 24,6 % – в Германии.

Набирает обороты и производство жидких углеводородных топлив из бурого угля посредством перегонки. После перегонки остаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты и монтан-воск (горный воск). В небольших количества монтан-воск применяют для изготовления поделок.

Если говорить о стабильности рынка в отношении энергетических углей, то он достаточно стабилен. В связи с чем увеличения объема продаж бурого вряд ли ожидаются. Наряду со стабильной ситуацией в энергетике возник недостаток металлургических топлив и коксовой продукции. И поэтому сейчас многие ресурсы направлены на выработку технологий по переработке бурых углей в готовый продукт для нужд металлургиии. Такая переработка в перспективе будет экономически обоснована, потому как стоимость коксовой продукции в несколько раз дороже рядового угля.

Рис. 8. Установка, генерирующая электричество из бурого угля

В мире карбонизацией бурых углей уже долгие годы занимаются два предприятия: комбинат «Райнбраунколе» мощностью 210 тыс. т/год кокса в Германии и мощностью 80 тыс. т/год. Разработанные в 30-е годы прошлого столетия и затем усовершенствованные технологии , отличаются чрезвычайно высокой капиталоемкостью. Данные аспект делает недоступным покупку импортных технологий и оборудования.

В России данной тематикой занимается достаточно большое число научных коллективов, имеются и технологические разработки на тему термического облагораживания бурого угля. Но в большинстве случаев данные исследования выполняются только на уровне лабораторных

установок. Известно, что путь от лабораторной установки до коммерческого предприятия с надежной технологией проходят только 5 % от всех разработок. Обусловлено это большими инвестициями и большим сроком апробации, отдача от которых вернется очень нескоро.

Кокс

Кокс – это твердый остаток, получаемый путем сухой перегонки каменного угля или лигнита при полном отсутствии доступа воздуха (карбонизация).

Различают каменноугольный, буроугольный и газовый кокс.

6.1 Кокс каменноугольный

Кокс каменноугольный (от нем. Koks и англ. coke) – это твѐрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путѐм коксования каменного угля при температурах 950-1100 °С без доступа воздуха. Кокс содержит 96-98 % С, остальное Н, S, N, O. Пористость 49-53 %, истинная плотность 1,80-1,95 г/см³, кажущаяся плотность ≈ 1 г/см³, насыпная масса 400-500 кг/м³, зольность 9-12 %, выход летучих веществ 1 %. Влажность при тушении водой и инертным газом соответственно 2-4 % и не более 0,5 %. Предел прочности при сжатии 15-25 МПа, при срезе (характеризует устойчивость к истиранию) 6-12 МПа, теплота сгорания 29-30 МДж/кг.

Рис. 15. Кокс каменноугольный

Для выплавки чугуна в основном применяют каменноугольный кокс как высококачественное бездымное топливо или по-другому доменный кокс, также его применяют как восстановитель железной руды и разрыхлитель шихтовых материалов. Также каменноугольный кокс используют как ваграночное топливо в литейном производстве (литейный кокс), для бытовых целей (бытовой кокс), в химической и ферросплавной отраслях промышленности (специальные виды кокса).

Доменный кокс выпускают с размером кусков не менее 25- 40 мм, наличие мелочи должно составлять не более 3% (куски до 25 мм и не более 2-3 % для кусков больше 80 мм.

Литейный кокс, если рассматривать его по размерам кусков, то окажется что он крупнее доменного. Он также более пригоден как продукт, в котором присутствуют куски менее 60-80 мм. Главное чем отличается литейный кокс от доменного является то, что в нем содержится очень мало серы, менее 1 % против 2 % в доменном коксе.

При производстве ферросплавов активно применяют кокс мелких фракций порядка 10-25 мм. Применяемые коксы обладают высокой степенью реакционной способности. Если говорить о прочности кокса то эти требования менее строгие, чем, например, к доменному или литейному коксу.

Рис. 16. Доменный процесс

Наиболее лучшим коксом для любого типа производства является прочный, малозольный кокс с низким содержанием серы и малым количеством мелких фракций.

В современном мире производство каменноугольного кокса составляет около 550-650 млн. т/год. Больше половины от этого объема производится в КНР (60-70 % мирового производства).

6.2 Газовый кокс

Газовый кокс – это побочный продукт переработки угля, используемого для производства искусственного газа на газовых заводах, и печной кокс, к которому относятся все другие виды кокса, получаемые из каменного угля.

6.3 Буроугольный кокс

Буроугольный кокс – это твердый продукт, получаемый путем карбонизации буроугольных брикетов.

Рис. 17. Частицы угля в буроугольном коксе

Сегодня основными потребителями буроугольных коксов являются черная и цветная металлургия. Здесь его используют в качестве восстановителя или технологического топлива для агломерации, и изготовления ферросплавов, в качестве отощающей добавки в производстве металлургического кокса и основного наполнителя при изготовлении коксобрикетов. Изготовленные коксоугольные брикеты применяют как бытовое топливо. Основные наполнители такого кокса это тяжелая или суммарная смола и полукокс. Полукоксы активно используются и для их газификации с получением горючего газа и в некоторых химических производствах.

Топливо для печи:

В качестве топлива для печи могут быть использованы: брикеты, экогранулы, дрова, уголь, газ.

При выборе печи следует внимательно изучить техническую документацию от производителя. В паспорте указываются допустимые виды топлива.

Брикеты:

Для их получения спрессовывают отходы мебельной промышленности, солому, торф, шелуху подсолнечника. В составе нет химических компонентов, вредных для человека.

Брикеты удобно хранить, они долго и ровно горят, давая в 2 раза больше тепла, чем сухие дрова. Зольность — на минимальном уровне (не более 3%).

Типы брикетов:

– RUF или «кирпичики»;

– NESTRO — цилиндры, с полостями и без;

– Pini&Kay или многогранники с 4, 6 или 8 гранями.

Экогранулы – пеллеты:

От брикетов пеллеты отличаются только размерами. Способ изготовления и материал-основа — те же. Сырье измельчается до состояния пыли, потом перемешивается с лигнином и прессуется в гранулы.

Пеллеты горят в котлах и печах, каминах, барбекю. Потребителям предлагаются и специализированные пеллетные котлы с автоматической загрузкой. Они способны работать без внимания оператора и отапливать не только частные, но и многоэтажные дома, и производственные цеха.

Преимущества пеллет:

– при сгорании 1 кг топлива образуется 4500 ккал тепла. Это значительно больше, чем у дров;

– отсутствие в составе вредных примесей, искусственных компонентов;

– не требуются особые условия для хранения;

– не требуется частая загрузка печи или котла. Пламя — ровное.

Недостаток пеллет — высокая цена, обусловленная сложной технологией изготовления.

Дрова:

Актуальность древесины обуславливается доступностью, низкой зольностью (не более 3%) и высокой теплоотдачей.

Объем получаемого тепла определяется породой и влажностью дерева. Если влажность достигает 25-30% с каждого килограмма дров можно получить до 2500 ккал тепла. Если же дерево просушить до 20% влажности, теплоотдача повышается до 3300 ккал/кг.

Уголь:

Уголь — результат прессования, тепловой обработки органики в течение тысяч лет. Чем старше угольный пласт, тем больше в нем углерода. Самым старым считается антрацит. Каменный уголь моложе, а бурый — самый молодой в сравнении с иными породами.

Теплотворная способность и влажность определяются возрастом ископаемого.

В буром угле больше всего воды. И он дает меньше всего тепла, при этом негативно воздействует на окружающую среду. При сгорании происходит частичное спекание угля с образованием больших объемов шлака и золы. Еще один недостаток угля — значительное содержание серы, разрушающей детали из металлов. В качестве самостоятельного топлива бурый уголь используется крайне редко.

Значительная часть отопительных агрегатов для частных домов работает именно на угле (антраците и каменном) из-за его высокой теплоотдачи.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Коэффициент востребованности

comments powered by HyperComments

Правила эксплуатации котлов на твердом топливе

Для безопасного использования агрегата, необходимо осуществить правильную установку и придерживаться правил прописанных в инструкции по эксплуатации.

Главной задачей владельца дома в тором установлен твердотопливный котел, является недопускание перегрева оборудования.

Главное, чего нужно избегать, так это перегрева системы

Из-за того, что котлы работают по инерции, и не могут резко приостановить свою работу, очень важно следить за температурой нагрева, не допуская пересечения критичной отметки

Этот момент нужно учитывать при наличии в системе отопления труб из пластика и металлопластика. При температуре 100-110°С, может произойти деформация труб.

Для защиты системы от перегрева применяют клапаны переключения и специальные охладители, которые устанавливаются в котел или на его выходе.

В охладительный теплообменник осуществляется подача прохладной воды. Если система перегрелась, клапан откроется и холодная вода попадет в систему.

На чердаке или где-то поблизости можно поставить резервуар с холодной водой, если бывают случаи перебоя в ней.  Установка буферной емкости с водой позволит подавать ее в систему отопления при необходимости.

Дымоотвод должен иметь способность нейтрализовать высокие температуры и не поддавать ее разрушающему воздействию. Размеры дымохода: диаметр 18 см, высота не больше 4 м. Для уменьшения потери тепла, дымоотвод можно утеплить при помощи гильзования или сэндвич-трубы.

Важно! Если нет возможности установить дымоотвод соответствующий всем требованиям, приобретите котел с вентилятором. Установку котла под твердое топливо производят на расстоянии не меньше 20 см от других воспламеняющихся поверхностей

На деревянный пол необходимо положить подставку для теплоизоляции, размером больше, чем основание котла. Пол возле дверцы загрузки топлива покрывают теплоизоляцией на 30 см, с боков – на 10 см

Установку котла под твердое топливо производят на расстоянии не меньше 20 см от других воспламеняющихся поверхностей. На деревянный пол необходимо положить подставку для теплоизоляции, размером больше, чем основание котла. Пол возле дверцы загрузки топлива покрывают теплоизоляцией на 30 см, с боков – на 10 см.

В технологическом паспорте котла прописано, что необходимо обязательно подсоединение к дымоотводу. Канал дымохода должен составлять не более 1м. Это правило нельзя игнорировать, иначе могут возникнуть непоправимые последствия.

Розжиг твердого топлива для котла производят при помощи щепок или бумаги. Через дверцу загрузки закидывают дрова и уголь. Затем бумагу поджигают, ждут разгорания, дверцу закрывают.

По прошествии времени, необходимо убедиться, что топливо разгорелось и подбросить еще дров. Отверстие на решетке закрывать нельзя. Для быстрого обогрева холодного помещения, котел нагружают по полной, после температуру понижаю.

При использовании щепки и дров, загрузку котла производят чаще. Антрацит и брикеты позволяет делать эту процедуру реже.

Виды пеллет

Топливные гранулы подразделяются на три категории:

  • Стандарт. Пеллеты темного цвета, производимые из лузги подсолнечника и шелухи гречихи. Процент зольности «стандарта» не должен превышать 3 %. Доступная стоимость при высоких показателях эффективности делает этот вид пеллет наиболее популярным.
  • Премиум. Светло-серые или белые гранулы. Для них характерен минимальный уровень зольности — 0,4 % — и высокий показатель удельной теплоты сгорания.
  • Индустриальный. Используется в промышленности. Стоимость грязно-серых пеллет самая низкая; производятся из древесных отходов.

Топливные гранулы сжигаются в котлах специальной конструкции, оснащенных топливной камерой и бункером, разработанными для такого типа топлива.

Высокотехнологичная горелка повышает эффективность пеллетного котла в сравнении с другими твердотопливными котлами и газовым отопительным оборудованием.

Дрова

Самый первый вид топлива, который продолжает оставаться наиболее популярным. Дровами называют фрагменты древесины определённого размера, предназначенные для сжигания в различных устройствах с целью получения тепловой энергии. Чаще всего имеют вид круглых частей целого ствола, однако при большой толщине деревьев, послуживших сырьём, заранее колются на поленья или чурки.

Дрова занимают большую часть объёма всего топливного рынка для котлов в частном владении. Такую всенародную любовь они заслужили благодаря ряду преимуществ:

  1. Низкая стоимость. Россия относится к странам, богатым лесными ресурсами, поэтому цена на дрова оказывается низкой даже в тех регионах, где природного леса почти нет или он весь уже вырублен. В населённых пунктах, которые находятся неподалёку от районов лесозаготовок цена порой ещё ниже благодаря минимальным расходам на транспортировку и возможностью приобрести топливо у заготовителя.
  2. Экологичность. В отличие от нефти, угля и газа древесина является возобновляемым природным ресурсом. По прошествии определённого времени новые деревья заполняют собой старые вырубки. При грамотном подходе к лесному хозяйствованию можно выйти на отсутствие убыли лесных массивов.
  3. Удобство хранения и заготовки. Единственное, от чего нужно беречь дрова – это от влаги. Для этого достаточно сооружения простых навесов и правильного складирования в поленницу. Дрова неспособны воспламеняться самостоятельно без посторонних источников тепла, поэтому требования пожарной безопасности ничем не отличаются от принятых для домашнего хозяйства в целом.
  4. Нетребовательность к устройству котла. Дрова горят в любых устройствах. Для их сжигания достаточно простейшей буржуйки, сопряжённой с баком для воды. Более сложные конструкции имеют высокий КПД, когда тепло, получаемое от дров, используется максимально эффективно.

Пожалуй, у этого топлива всего два минуса, хотя они довольно существенны:

  1. Из-за габаритов и структуры дров их приходится заготавливать для закладки в котлы вручную. Поэтому распил и раскол – необходимые предварительные процедуры эксплуатации котла на дровах. В связи с этим автоматическая подача дров затруднена.
  2. Тепловыделение природной древесины меньше, чем конкурентного сырья, прошедшего стадии переработки. Всё дело в высоком уровне природной влажности. Часть тепла тратится на испарение жидкости.

Чтобы приобрести максимально сухие дрова, старайтесь купить лес в конце зимы или ранней весной. Вам продадут свежий спил, где сок максимально ушёл вглубь. В течение лета и осени эти дрова должны вылежаться, поэтому к следующему отопительному сезону они как раз подсохнут как следует.

Теплотворность идеально сухой древесины составляет около 5 кВт-ч/кг. Однако в реальных условиях получить такой показатель можно только в специальных сушильных печах – такие дрова намного дороже. Теплотворность большинства лиственных пород составляет 4,2 – 4,3 кВт-ч/кг.

Выбирая дрова в качестве топлива, стоить помнить о следующем:

  • Дрова лиственных пород горят качественнее, чем хвойных. Это происходит из-за большего количества влаги сосновых и еловых чурбаках. Зато хвойные поленья легче раскалываются на чурки.
  • Бук и дуб хорошо подходят для котлов длительного горения, так как выделяют мало сажи и содержат немного влаги. Однако их трудно расколоть.
  • При топке котла дровами он потребует регулярной – не реже одного раза в год перед отопительным сезоном – прочистки от сажи и копоти, которые ухудшают теплообмен.
  • Самые «горячие» дрова – сухая берёза, а также распространённая на юге белая акация.

Ядерное топливо:

Из элементов, встречающихся в природе, для получения ядерной энергии пригодны два элемента: торий и уран. При делении изотопа урана 235 (не более 1/140 от всего урана, имеющегося на планете) высвобождается энергия в виде теплоты.

В качестве ядерного топлива так же используют изотопы урана 238 и тория 239. Если произойдет деление абсолютно всех ядер, содержащихся в 1 кг чистого урана, можно получить 2107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, для получения такого же результата придется сжечь не менее 2,5 тыс. тонн высококачественного антрацита.

Природное ядерное топливо – это изотопы урана 235 и 238. В последнем случае после захвата ядром нейрона материал превращается в изотоп плутония 239.

Вторичное ядерное топливо – это продукт переработки исходного сырья. Не встречается в природе в чистом виде. К данной категории относят изотоп плутония 239 и урана 233.

Ядерное топливо не предназначено для использования в стандартных ТЭЦ. Из него изготавливают капсулы размером в несколько сантиметров и помещают в герметичные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) на атомных и ядерных станциях. Ядерное топливо еще может применение в двигателях субмарин, кораблей, в особо мощных производственных установках.

Бурый уголь или лигнит

Бурый уголь или лигнит – это уголь с низкой степенью обугливания, сохранивший анатомическую структуру растительного вещества, из которого он образовался. Данный уголь имеет высшую теплотворную способность менее 24 МДж/кг (5700 ккал/кг) на беззольной, влажной основе. Его коэффициент отражения витринита менее 0,5.

Суббитоминозный уголь, или бурый уголь – горючее полезное ископаемое, ископаемый уголь 2-й стадии метаморфизма (переходное звено между лигнитом и каменным углем), получается из лигнита или напрямую из торфа.

Рис. 6. Десятитонный кусок бурого угля в Музее бурого угля в Японии

Классификация ископаемых углей довольно запутана, например, в Англии и Евросоюзе используют термин лигнит (которой считается синонимом бурого угля), а в Америке понятия бурый уголь и лигнит выделяются отдельно и очень четко. На территории России синонимом бурого угля является такое понятие как лигнит. В основном данный тип углей называют бурым углем также к этой категории относят и лигнит высокой степени углефикации (ВСУ) и не учитывая суббитуминозные угли высокой степени углефикации, последние угли уже классифицируют как каменный уголь.

Рис. 7. Наиболее типичный внешний вид бурого угля

Использование бурого угля в России и многих других странах для большой энергетики в качестве топлива значительно уступает использованию каменного угля. Однако низкая стоимость делает его привлекательным для сжигания в мелких и частных котельных, где доля его использования в среднем составляет до 80 %. Сжигание бурого угля осуществляется в пылевидном (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается) и кусковом видах в слое. Основным энергетическим топливом на тепловых электростанциях Греции и особенно Германии бурый уголь используется для выработки электроэнергии. Так в Греции на таких станциях вырабатывается до 50 % электроэнергии, 24,6 % – в Германии.

Набирает обороты и производство жидких углеводородных топлив из бурого угля посредством перегонки. После перегонки остаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты и монтан-воск (горный воск). В небольших количества монтан-воск применяют для изготовления поделок.

Если говорить о стабильности рынка в отношении энергетических углей, то он достаточно стабилен. В связи с чем увеличения объема продаж бурого вряд ли ожидаются. Наряду со стабильной ситуацией в энергетике возник недостаток металлургических топлив и коксовой продукции. И поэтому сейчас многие ресурсы направлены на выработку технологий по переработке бурых углей в готовый продукт для нужд металлургиии. Такая переработка в перспективе будет экономически обоснована, потому как стоимость коксовой продукции в несколько раз дороже рядового угля.

Рис. 8. Установка, генерирующая электричество из бурого угля

В мире карбонизацией бурых углей уже долгие годы занимаются два предприятия: комбинат «Райнбраунколе» мощностью 210 тыс. т/год кокса в Германии и мощностью 80 тыс. т/год. Разработанные в 30-е годы прошлого столетия и затем усовершенствованные технологии , отличаются чрезвычайно высокой капиталоемкостью. Данные аспект делает недоступным покупку импортных технологий и оборудования.

В России данной тематикой занимается достаточно большое число научных коллективов, имеются и технологические разработки на тему термического облагораживания бурого угля. Но в большинстве случаев данные исследования выполняются только на уровне лабораторных

установок. Известно, что путь от лабораторной установки до коммерческого предприятия с надежной технологией проходят только 5 % от всех разработок. Обусловлено это большими инвестициями и большим сроком апробации, отдача от которых вернется очень нескоро.

Различают следующие виды данного твердого топлива:

  • Переработка кругляка твердых и мягких пород деревьев в пеллеты.
  • Торфяные пеллеты.
  • Пеллеты полученные в результате переработки подсолнечной шелухи.
  • Пеллеты из соломы

Сравнительная таблица теплоотдачи пеллет по сравнению с другими видами топлива:

Вид топлива Тепловая способность, ккал/кг
Пелетты 4500
Дрова 2500
Уголь древесный 7500
Каменный уголь 7400
Мазут 9800
Дизельное топливо 10200
Природный газ 8300

Преимущества пеллет:

  • Экологически чисты.
  • Хранение. Пеллеты благодаря особой технологии производства могут храниться прямо под открытым небом. Они не разбухают, не покрываются грибком.
  • Долгое и ровное горение.
  • Низкая стоимость.
  • Благодаря мелкой форме, пиллеты подходят для котлов с автоматической загрузкой.
  • Широкий спектр применения(котлы, печи, камины).

Дрова.

Деревянные куски, предназначенные для получения тепла путём сжигания в котлах для отопление на твердом топливе, топках предусмотренных для дров. Для удобства длина поленьев чаще всего 25-30 см. Для наиболее эффективного использования необходим максимально низкий уровень влаги. Для отопления необходимо как можно более медленное сгорание. Также помимо отопления, дрова могут использоваться например в бойлерах для твёрдого топлива. Лучше всего по этим параметрам подходят лиственные породы: дуб, ясень, лещина, боярышник, берёза.Хуже — хвойные дрова, так как способствуют отложению смолы и имеют низкую теплотворность, при этом быстро прогорают.

Сравнительная таблица теплотворной способности различных видов древесины, горение твердого топлива:

Дрова (естественная сушка) Теплотворная способность кВт.ч/кг Теплотворная способность мега Джоуль/кг
Грабовые дрова 4,2 15
Буковые дрова 4,2 15
Ясеневые дрова 4,2 15
Дубовые дрова 4,2 15
Берёзовые дрова 4,2 15
Дрова из лиственницы 4,3 15,5
Сосновые дрова 4,3 15,5
Еловые дрова 4,3 15,5

Важно понимать, что показатель теплотворности очень приблизителен, так как колеблется в зависимости от плотности древесины. Дрова представлены двумя видами:

Дрова представлены двумя видами:

Какие виды топлива сейчас существуют

Обогрев квартир, домов котлами популярен, потому вариантов топлива достаточно, чтобы выбрать оптимальный. Выбор сырья часто зависит от модели агрегата. Виды топлива:

древесина. Дрова можно подготовить самостоятельно, приобрести готовые балки для розжига;

Дрова для котла

Покупая дрова с запасом, нужно оборудовать место для правильного хранения топлива. Пространство должно ограничивать поступление сырости.

уголь. Сырье экономно, долго отапливает помещение. Цена топлива доступна, время горения длительное;

Уголь для розжига

пеллеты, брикеты из древесины. Цена достаточно высока, но материал обеспечивает длительный период горения;

Пеллеты для отопления

торфяные брикеты. Сырье дорогое. Однако, цена оправдывает качество. У торфяных брикетов высокий коэффициент полезного действия, потому расход минимален;

Брикеты для обогрева

кокс. Обеспечивает долгое горение, за счет которого в помещении комфортная температура.

Виды топлива

Каждый вид топлива имеет плюсы, минусы.

Выводы и полезное видео по теме

Достоинства и недостатки твердотопливного оборудования в видео ролике:

Обзор новинок на рынке твердотопливных агрегатов в видео:

Чтобы не ошибиться в выборе и покупке агрегата для обогрева своего дома – следует верно оценить свои возможности и потребности. Ведь самое дорогое оборудование не всегда будет лучше и долговечнее.

Вариант со средней стоимостью может оказаться более подходящим, который будет полностью отвечать всем техническим запросам. А чтобы не допустить ошибок в расчетах и подборе отопительных приборов, следует обязательно посоветоваться со специалистами.

Расскажите о том, как выбирали твердотопливный котел для загородного дома или дачи. Поделитесь, что стало основным аргументом в выборе вашей модели. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.