Если рядом с вами нет газопровода, а возить газ в баллонах или использовать электричество для обогрева жилья вы не хотите из-за его высокой стоимости, то можно использовать уголь для отопления – старый и проверенный годами способ обогреть дом. Несмотря на то, что такого типа отопление считается классическим и практически древним, в современности оборудование для этого является уже высококачественным и созданным по последним технологиям.
Наверное, каждому знаком образ типичной русской кирпичной печки, и вот, используя уголь для отопления, система будет работать по тому же принципу. Однако есть значительное отличие: помещение угольными котлами нагревается не за счет тепла от пламени, а за счет нагревания водяного носителя тепла, который насосом прогоняется к радиаторам.
Уголь для отопления
Как и каким углем лучше топить твердотопливный котел
Для бытового потребления обычно предлагается несколько марок каменного и бурого угля, кроме того в ход идет и древесный уголь. Но, прежде чем загружать топку новым топливом необходимо внимательно прочесть инструкцию по пользованию твердотопливным котлом, именно в нем указаны рекомендованные производителем марки топлива.
Для бытовых и промышленных отопительных котлов в документации указывается оптимальные для использования марки угля. Дело в том, что в процессе производства котлов готовые изделия проходят испытания и сертификация для использования с разными видами топлива. Теплоемкость угля одной группы может быть выше, чем теплоемкость рекомендованных производителем марок из-за чего нормальная работа оборудования может быть под угрозой.
Одним из условий как правильно топить котел углем выступает правильный выбор топлива, кроме указания типа и марки производители рекомендуют ориентироваться и на количество вредных примесей, пыли, зольность и показатели теплотворности. Это информация указывается в паспорте топлива, а вот какими именно качествами обладает та или иная марка стоит узнать более подробно.
Каменный уголь
Этот вид угля самый распространенный. В большинстве марок теплотворная способность в среднем составляет около 5500-6000 ккал/кг. Такой показатель связан с большим содержанием углеводорода, это вещество составляет около 75% от массы. При сгорании каменный уголь образует от 2 до 5% золы, но стоит сказать, что это касается сортового продукта, прошедшего очистку от каменной породы. Марки каменного угля делятся по размеру фракции, массе и теплотворности. Кроме того есть градация и по тому как быстро сгорает топливо. Практически все марки каменного угля пригодны для топки универсальных твердотопливных котлов классического вида. А вот для устройств длительного горения такое топливо не подходит, у него довольно высокий температурный показатель, что пагубно сказывается на оборудовании.
Бурый уголь
Это топливо в основном используется в тех районах, где идет его добыча. Так уж сложилось исторически что бурые угли не нашли широкого применения и в основном являются продуктом местного потребления. Теплотворная способность бурого угля ниже, чем у каменного, она составляет примерно 3000-3200 ккал/кг, этот показатель почти в 2 раза ниже, чем у самой низкосортной марки каменного угля. Особенностью этого продукта выступает и то, что он после сгорания он оставляет больше золы. В бытовых отопительных установках используется бурый уголь, и брикет из него с массовой долей влажности около 50 %.
Антрацит
При выборе топлива имеющего самый высокий показатель теплотворной способности стоит ориентироваться на антрацит, один из самых лучших видов углей для сжигания в котле. Теплотворная способность позволяет выделять при сжигании 9000 ккал/кг, что является одним из самых высоких показателей. Однако после сгорания антрацит образует большое, до 7%, количество золы и до 5-7% углей, которые не сгорели.
Лигнит
Этот вид каменноугольного сырья предназначен для потребления в промышленных установках. В быту многие производители не рекомендуют использовать по причине его специфической структуры и большого количества зольного остатка.
Продукты переработки угля
Условно эти виды продуктов, сложно отнести к какому-либо виду твердого топлива из природных углеводородов, но и обойти их вниманием довольно сложно. К этому виду продуктов относятся продукты переработки каменного угля – угольный брикет и кокс.
Первый представляет собой брикетированный тип топлива, полученный на основе прессования отходов восстановления угля на обогатительных фабриках. Проще говоря, это прессованная мелкая фракция сортового угля, оставшаяся при просеивании основной массы. Такое топливо в основном используется на промышленных предприятиях, поскольку при горении выделяет большое количество серы, да и в остатке часто зольность превышает 10% от начальной массы.
Угольная пыль в чистом виде практически не используется в системах индивидуального отопления, поскольку технология сжигания пыли в твердотопливных бытовых котлах не предусмотрена. В промышленном производстве, в энергетике с тепловой генерацией и даже в металлургии использование пыли обоснованно, она в виде водно пылевой смеси конкурентно заменяет собой дорогой природный газ, а вот в небольших котлах, рассчитанных на 7-15 кВт мощности такой способ слишком затратный.
Коксующийся уголь, который является основным топливом доменного производства чугуна, может с успехом использоваться и дома. Правда, нужно помнить, что энергетическая ценность составляет от 5,6 до 7,0 тысяч ккал/кг. Среднее содержание золы около 8%, летучих веществ от 3,2 до 4,2%, серы в составе кокса 1-2%. Чистый углерод составляет не менее 87% вещества.
Газовый уголь
Этот вид угля в обиходе часто называют горючкой. Насыщенный легкими горючими газами уголь этой группы имеет небольшую фракцию, всего 3, максимум 4 см в диаметре. Такой продукт отлично подходит для растопки, поскольку быстро начинает поддерживать горение и также быстро поднимает температуру горения до 400-600 градусов, чего вполне достаточно для розжига основной массы углей основного топлива. А вот использовать его для полноценной топки вряд-ли получится, теплотворность у него небольшая, да и время сгорания в 4-5 раз выше, чем у антрацита или кокса.
Древесный уголь
До недавнего прошлого древесный уголь был одним из самых распространенных угольных продуктов. Сегодня этот уголь уступил свое место каменному, но он по прежнему остается востребованным в частных домовладениях. При сжигании он образует от 7000 до 8000 ккал/кг, что является неплохим показателем с обычными дровами. После сгорания 84% углерода образуется от 2 до 2,8% золы. Особенно хорошо использовать древесный уголь в твёрдотопливных котлах пиролизного типа и котлах длительного горения.
Температура воспламенения и другие параметры
Процесс горения угля – это химическая реакция окисления углерода, протекающая при высокой начальной температуре с интенсивным выделением теплоты. Теперь попроще: угольное топливо не может воспламениться подобно бумаге, для возгорания требуется предварительный нагрев до 370—700 °С в зависимости от марки горючего.
Ключевой момент. Эффективность сжигания угля в печи или бытовом твердотопливном котле характеризуется не максимальной температурой, а полнотой сгорания. Каждая молекула углерода соединяется с двумя частицами кислорода воздуха, образуя углекислый газ СО2. Процесс отражен в химической формуле.
Если ограничить количество поступающего кислорода (прикрыть поддувало, перевести ТТ-котел в режим тления), вместо СО2 образуется угарный горючий газ СО, выбрасываемый в дымоход, КПД горения существенно снизится. Чтобы добиться высокой эффективности, нужно обеспечить благоприятствующие условия:
- Бурые угли воспламеняются при температуре +370 °С, каменные – 470 °С, антрациты – 700 градусов. Требуется предварительный нагрев отопительного агрегата с помощью дров (опилочных брикетов).
- Воздух в топливник подается с избытком, коэффициент запаса составляет 1.3—1.5.
- Горение поддерживается за счет высокой температуры раскаленного слоя углей, лежащих на колосниковой решетке. Важно обеспечить проход кислорода через всю толщу топлива, поскольку воздух движется через зольник благодаря естественной дымоходной тяге.
Замечание. Исключением являются самодельные печки типа «Бубафоня» и цилиндрические котлы верхнего горения, где воздух подается в топку сверху вниз.
Теоретическая температура сжигания и удельная теплоотдача различных видов топлива показана в сравнительной таблице. Заметно, что в идеальных условиях любое горючее выделит максимум теплоты при взаимодействии с нужным объемом воздуха.
На практике создать подобные условия нереально, поэтому воздух подается с некоторым избытком. Реальная температура горения бурых углей в обычном ТТ-котле лежит в пределах 700…800 °С, каменных пород и антрацитов – 800…1100 градусов.
Если переборщить с количеством кислорода, энергия начнет расходоваться на подогрев воздуха и попросту вылетать в трубу, КПД печи заметно упадет. Причем температура огня может достигать и 1500 °С. Процесс напоминает обычный костер – пламя большое, тепла мало. Пример эффективного сжигания каменного угля ретортной горелкой на автоматическом котле представлен в видеосюжете:
Как топить котел от теории к практике
Получить оптимальный результат при топке углем зависит от того насколько правильно будет выполнена технология всех этапов топки, от загрузки дров и до пополнения основного топлива в топку. Успех во многом зависит от того как растопить котел. Дело в том, что каменный уголь, антрацит или кокс, вступают в процесс горения при достижении в очаге горения температуры 400-600 градусов. Достичь этого при помощи бумаги просто невозможно, да и твердое топливо само от огня спички или листа бумаги не зажжется.
Подготовка печи к растопке
Перед тем как растопить печь или котел после длительного простоя, делают следующее:
- осматривают топку на предмет трещин. Через них в помещение будет поступать ядовитый угарный газ. Найденные трещины заваривают либо замазывают глиняным раствором (кирпичная печь);
- проверяют состояние дымохода. При наличии мусора или птичьих гнезд канал дымоудаления прочищают. Необходимо удалить и сажу: она сужает дымоход и способна загореться, что приведет к порче конструкции, а возможно и пожару;
- очищают топку от сажи и протирают сухой тряпкой;
- убирают подальше находящиеся вблизи отопителя легковоспламеняющиеся предметы и материалы.
Теперь, если уголь имеется в наличии, котел можно топить.
Процесс розжига твёрдотопливного котла отопления
Технология розжига твердотопливного котла ничем не отличается от процесса розжига котла дровами. Просто здесь имеются свои нюансы. Первый нюанс состоит в том, что в нижней части топки должна быть установлена специальная решетка для угольного топлива. Назначение этой решетки заключается в том, что она позволяет во время горения осуществлять перемешивание углей. Она изготавливается в виде массивной чугунной отливки с расстоянием между колосниками 1,5-2 см. Эта решетка устанавливается в нижней части топки вертикально, при этом закрывается дверкой подувала с шибером, регулирующим подачу кислорода.
В нижнюю часть закладывается бумага, поверх которой укладывается щепа. Следующим слоем идут лучины и мелкие поленья для розжига активного пламени. Сверху закладывается 4-5 крупных поленьев. Верхний слой укладывается так, чтобы на него можно было засыпать уголь, и при этом, топливо не просыпалось в подувало.
Для растопки берется щепа из хвойных пород, она быстро вспыхивает, поддерживая горение, создавая достаточную температуру для того, чтобы следом разожглись поленья из твердых пород дерева. В качестве дров используются дрова твердых пород – дуб, береза, граб, они создают необходимую температуру для того чтобы разжечь уголь.
Для первой закладки используется уголь мелкой фракции – диаметром 3-4 см, идеальным вариантом здесь может служить газовый уголь или горючка.
Важно помнить, что для розжига используется сухие дрова. Ни в коем случае нельзя использовать горючие смеси и жидкое топливо. Если в топку влить бензин, биотопливо или дизель велика вероятность того, что оно прольется в подувало и даже вытечет на пол. В таком случае пожара не избежать. Лучше положить на дно больше смятой бумаги, чем подлить хотя бы каплю бензина.
Зажечь огонь можно спичкой, или зажигалкой, разницы нет, главное чтобы огонь как можно быстрее охватил щепу и верхние поленья.
Основной период топки
Условно, процесс как правильно топить котел углем можно разделить на несколько этапов – первый розжиг, второй период основного горения, этап достижения стабильного горения и наконец, затухание.
Основной период топки обычно приходится на момент, когда дрова образуют продуктивные угли для засыпки каменного топлива. От того когда будет выбран момент засыпки первой порции горючки и зависит как правильно топить твердотопливный котел. По времени с момент начала горения бумаги до того как поленья основной закладки дерева будут объяты пламенем обычно проходит минут 4-5, но это при нормальной тяге и открытой заслонке подувала. Проверить, что происходит в топке, можно открыв топочную дверцу – при аккуратном открытии топка будет озаряться ровным ярким пламенем, это значит, что наступил момент для засыпки первой порции угля.
В топку сначала засыпается уголь мелкой фракции 2-4 см в диаметре. Примерно на этом этапе понадобится от 0,5 до 1 кг топлива или 1-2 совка. Уголь засыпается через топочную дверку и делается так, чтобы его слой был равномерно распределен по всей площади огня. Сразу после засыпки дверка закрывается, а задвижка на дверке подувала, чуточку приоткрывается, чтобы увеличить доступ кислорода в топочное пространство.
Проверить, что происходит в топке стоит через 10-12 минут. Этого времени достаточно, чтобы температура возросла до 400 градусов и горючка начала гореть, выделяя достаточно тепла. В этот период стоит обратить внимание на показания термометра на котле, если температура резко пошла в гору и теплоноситель стал лучше разогреваться в трубах и радиаторах, то значит что пришло время дополнить котел еще одной порцией топлива.
По правилам, как правильно топить котел углем нужно внести от 3 до 5 кг антрацита или каменного угля средней фракции. Угли должны быть среднего размера 4-7 см в диаметре. Так же как и горючка, засыпка делается через топочную дверку лопаточкой или совком. По возможности уголь рассыпается по всей площади топки, чтобы слой был около 10-15 см (правда, здесь многое зависит от размеров топки). После того как будет закрыта дверка топки выставляется терморегулятор и котел переводится в режим длительного горения, когда он сам регулирует открытие и закрытие задвижки подачи кислорода.
Этап стабильного горения
Этап стабильного горения длится около 5-9 часов. Основным приемом как правильно топить котел в этот период заключается равномерная подача топлива в топку. Обычно если при первой засыпке идет ¼ часть топлива, то в период поддержания стабильного горения оставшееся топливо делится на 3 равные части. После добавления антрацита через решетку подувала делается помешивание горящей массы чтобы не допустить зашлаковывания топки.
Как уменьшить расход топлива?
Есть несколько способов, как уменьшить расход топлива в угольном котле:
- Прежде всего, нужно использовать качественные сорта угля. У них большая теплоотдача и поэтому для обогрева помещения требуется меньший объем.
- Со временем расход угля увеличивается за счет засорения дымохода и теплообменника. Чтобы этого избежать проводится профилактическая очистка основных узлов оборудования раз в полгода.
- Модели котлов длительного горения и пиролизные аппараты потребляют меньшее количество угля за счет особенностей конструкции и более эффективного использования горючих материалов.
