Температура горения угля: виды углей и их свойства

Формулы горения

Температуры воспламенения разных видов топлива (нажмите для увеличения)

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

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

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

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

Полезно знать:

когда над топливом исчезают голубые язычки пламени, тогда можно закрыть заслонку дымохода, чтобы тепло не уходило через трубу на улицу.

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

Процесс горения

В зависимости от вида и сорта топливо делится на короткопламенное и длиннопламенное. К короткопламенным относится антрацит и кокс, древесный уголь.При сжигании антрацит выделяет много тепла, но для его розжига требуется обеспечить высокую температуру более легко воспламеняемым топливом, например, дровами. Антрацит не выделяет дыма, горит без запаха, пламя у него низкое.

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

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

Сгорание топлива

Очень важно организовать беспрерывную подачу кислорода к топливу. Чтобы оно сгорало полностью, делается избыточная подача воздуха

Иными словами, объем воздуха должен превышать теоретическое значение. Отрицательной стороной

такой подачи является потеря тепла, часть которого просто уходит через трубу.

Эффективность и экономичность отопительной системы с твердотопливным котлом напрямую зависит от вида топлива. Помимо дров и отходов деревообработки в качестве энергоносителя активно используется уголь различных видов. Температура горения угля — один из важных показателей, но следует ли его учитывать при выборе топлива для печи или котла?

Уголь в печи

https://youtube.com/watch?v=2aOiIJCR9eo

Верховой пожар: виды, характеристика, причины и правила тушения

Верховой лесной пожар – это лесной пожар, охватывающий полог леса (верхушки деревьев), что особенно опасно у хвойных деревьев. Лесные пожары явление в сухую, ветреную и теплую погоду довольно частое. Оно может не только гибель многих деревьев, но и оставить людей без крова над головой.

Они могут быть низовыми, почвенными (торфяными) и верховыми. Сильный верховой пожар возникает достаточно редко, и, как правило, в труднодоступных горных районах. Из-за этого, добраться до него быстро, и ликвидировать на начальной стадии бывает не всегда возможно.

Особенности поведения и распространения такого возгорания до сих пор изучаются.

Крайне мало способов борьбы с такими пожарами, а вот вред они могут нанести крайне серьезный. Рассмотрим более подробно, чем опасны верховые пожары, почему они возникают, и какие на данный момент применяются технологии для борьбы с ними.

Данный вид лесного огненного бедствия является продолжением низовых возгораний. Они как бы поднимаются вверх, а сильный ветер перекидывает искры по верхушкам деревьев. Большой риск таких пожаров существует в зарослях хвойных молодых деревьев, а также дубовых пород с формой кустарника. Особенно опасна прошлогодняя сухая трава в весенний период с отсутствием осадков.

В данных лесных зонах почти всегда возникает именно верховой пожар. После него хвойные участки погибают полностью. Они характеризуются тем, что огнем охватывается надпочвенный покров, и в результате горению подвергается вся полоса древостоя. Основной частью является низовой пожар, поэтому крайне важным является недопущение его перехода в верховой вариант.

Причиной верховых пожаров в данной лесополосе является сильный ветер, а также может способствовать его развитию крутизна горных склонов. В такой ситуации огню проще подниматься в гору. Ожидать появления таких пожаров следует в летний сезон. Особенно риск увеличивается в засушливый период, сочетающийся с сильными ветрами.

По виду он может быть беглым и устойчивым. В первом случае передвижение огня по кромке деревьев может происходить гораздо быстрее продвижения низового пожара. При наличии ветра возникают, как правило, только беглые верховые возгорания.

Устойчивый вариант движется одновременно с кромкой пожара внизу. Самостоятельного распространения по кронам рядом стоящих деревьев не происходит. Их еще иногда называют повальными пожарами.

Скорость верховых пожаров также зависит от вида. У устойчивого она может варьироваться от 300 до 1500 м/ч. В беглом варианте скорость значительно выше от 4000 – 5000 м/ч.

Такие возгорания связаны с выделением большого количества тепла, что крайне негативно сказывается на окружающей среде. Горячий воздух вместе с продуктами горения могут служить причиной образования восходящих потоков с колонками диаметром до 100 м. Они движутся одновременно с основным огненным фронтом. В центре колонки пламя способно достигать высоты в 120 м. Более того, постоянный приток чистого воздуха способствует усилению верхового пожара. Такое явление имеет название огненный шторм.

Верховые пожары так же подразделяются по скорости распространения пламени, слабый до трех метров секунду, средний до ста метров в секунду, и сильный свыше ста метров в секунду.

Методы ликвидации верхового пожара

Такой пожар можно потушить путем устройства разрывов шириною около 10 сажен, при этом следует пользоваться дорогами, существующими просеками и большими прогалинами. Рекомендуется не начинать рубку очень близко к очагу пожара, чтобы, вследствие жары и дыма, не быть вынужденным бросить рубку раньше, чем будет достигнута желаемая цель.

Еще одним тактическим приемом против верховых пожаров является отжиг или пуск контролируемого встречного огня. Такой способ борьбы считается наиболее результативным. Для начала отжиг пускают в том направлении, в котором распространение пожара приобретет большую опасность и сложность. Например, стараются не допустить продвижения огня к горным густонаселенным склонам. Там будет бороться с ним практически бесполезно.

Для создания отжига используются берестяные факелы. Пуск огня осуществляется по самой кромке опорной полосы, напротив основного фронта верхового огня. Промежутки не делаются.

При ликвидации верхового лесного пожара следует знать, что в ночное время скорость всегда снижается, и распространение по верхушкам деревьев практически сходит на нет. Наиболее эффективной будет борьба именно поздним вечером, ночью или в предрассветные часы. Для того, чтобы не ухудшить ситуацию, и не вызвать образования новых пожаров такую операцию должны проводить только грамотные специалисты.

Максимальная температура горения угля (видео)

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

Комментарии

0 Даниил 16.02.2018 13:06 Никогда об температуре горения не задумывался, но на практике антрацит показал себя лучше всего. Горит дольше и очень мало после него жужалки, в отличии от обычного угля. В результате антрацит и экономнее, отлично горит и мало после него отходов. Цитировать

Обновить список комментариев RSS лента комментариев этой записи

Бурьян

А теперь самое время рассмотреть альтернативные виды природного топлива, коими можно заправить костёр в походе.

Иногда бывает так, что вблизи стана сухостоя нет, а зелёные деревья пилить совесть не позволяет (лесники не дают), или же до них — приличное расстояние. Тогда приходится выкручиваться при помощи травянистых растений. Как правило, ежели местность более-менее дикая и открытая — на ней обязательно произрастают такие крупные виды трав, как:

Полынь;
Репейник;
Осоты, бодяки и прочие им подобные;
Иван-чай;
Крупные зонтичные: болиголов, купырь, дудники, борщевики (в том числе и пресловутый гигантский);

Если местность болотистая или граничит с водой, то вышеуказанный перечень дополняется следующими растениями:

Тростник;
Рогоз;

В сельской местности возможны такие варианты:

Солома;
Подсолнуховые стебли;

Лучше всего, само собой — толстые, не полые стебли (полынь, репейник, подсолнух). Вся эта чепуха обычно по осени засыхает, стоит всю зиму, весну и первую треть лета, затем — по мере разрастания зелёного разнотравья, большинство прошлогодних сухих стеблей гниют и валятся. Тем не менее, набрать некоторое количество подобных «дровишек» для костра можно в любое время года.

Горит сухой бурьян быстро и жарко, углей фактически не образует, ибо плотность его очень мала. Для полноценного ночного костра понадобится десяток кубометров и специально обученный батрак, который будет это дело постоянно в огонь подкидывать. Ещё возможно применить смекалку: скрутить траву плотными снопами шпагатом. Гореть будет дольше.

А вот для того, чтобы запалить мини-костерок, например — для кипятка, бурьян вполне сгодится. Единственное, что понадобится — несколько камней. Чтоб мало-мальский очаг выложить и тепло попусту в пространство не излучать, КПД костра тем самым увеличив.

Далее идут параметры бурьяна как кострового топлива (при расчёте в качестве исходных параметров применялись показатели соломы).

• Костровая мощность: 0,1дэ.
• Теплотворная способность: 378 кВт·ч/м³.
• Температура горения: 800-900 °C.
• Время горения: очень короткое.
• Пламя: ровное, с характерным треском. Дымит, чем менее сухой материал — тем сильнее.
• Угли: фактически не образует.
• Сложность разжигания: крайне низкая, сухой бурьян — отличная растопка.

Виды и сорта угля

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения, покупая уголь для использования в печах, достаточно разобраться в маркировке и возможности использования в Термороботе.

По степени углефикации выделяют три вида угля: бурый

,каменный иантрацит. Используют следующую систему обозначений угля:Сорт = (марка) + (класс крупности). Кроме основных марок, приведенных в таблице, выделяют также промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам. Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности. По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля. Например, фракция ОМ (М — 13–25, О — 25-50) составляет 13–50 мм.

Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.

Как горит уголь

Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества

итвердый (коксовый) остаток .

На первом этапе горения выделяются летучие вещества; при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла.

После этого выгорает коксовый остаток; интенсивность его горения и температура воспламенения зависит от степени углефикации, то есть, от вида угля (бурый, каменный, антрацит). Чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Уголь марок Д, Г

Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает. Уголь этих марок доступен и пригоден практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха. Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и чёрный дым. Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться, такой режим работы реализован в автоматической котельной Терморобот.

Уголь марок А

Разжечь его труднее, зато он горит долго и выделяет намного больше тепла. Уголь можно загружать большими партиями, так как в них горит преимущественно коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ. Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к уносу тепла и прогоранию котла.

Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие).

Фазы горения дров

Древесина сама по себе не самовоспламеняется, она должна пройти различные фазы, прежде чем вступить в процесс горения.

Разогрев древесины

Прежде чем дрова загорятся, они должны нагреться от какого-либо источника тепла и достигнуть температуры горения. Как только температурный порог очага преодолевает 150°C, начнется процесс испарения влаги из древесины и постепенное обугливание. Действительно, так называемая сухая древесина всегда содержит от 15 до 20% влаги.

Как только температура достигнет 300 °C – поверхность древесины начнет тлеть и выделять белый дым. Этот дым – это смесь пара от испарившейся влаги, а также компоненты термического разложения.

На этой стадии процесс возгорания еще не начался, поэтому если остановить нагрев, то горение так и не наступит.

Разжигание костра

Вспышка дымовых газов

На втором этапе выделение газообразных составляющих начинает усиливаться. При достижении критической массы пиролизных газов, происходит вспышка и начинается возгорание. Появляется ярко-желтое пламя на поверхности дров, происходит резкий скачок градусов.

Для достижения этой стадии, необходимо чтобы пиролизные газы нагрелись от 200 до 300 °C. Только при такой температуре возможен старт воспламенения пиролизного газа.

Вспышка пиролизных газов

Воспламенение древесины

После возгорания газа – воспламеняется и сама древесина. Как только она достигает температуры от 450 до 650 °C (при помощи внешнего источника тепла), начинает гореть не только поверхность, но и внутренняя часть полена.

Также на скорость воспламенения могут повлиять следующие факторы:

• Плотность древесины – небольшие и пористые дрова воспламеняются быстрее плотных;
• Форма дров – массивные полена горят хуже ребристых и зазубренных;
• Влажность – сырая древесина намного дольше загорается, поскольку требует время на испарение влаги;
• Кислород – нужен достаточный поток кислорода, чтобы пламя не затухало.

Воспламенение дров

Горение древесины

При соблюдении всех необходимых условий, пламя полностью охватывает всю область древесины и не затухает. Это означает, что воспламенение перешло в стадию горения. У этой стадии есть две фазы – горение пламенем и тление.

• Горение пламенем длится до тех пор, пока горит пиролизный газ.
• Тление характеризуется постепенным сгоранием угля, при этом пиролизный газ выделяется настолько медленно, что из-за малой концентрации он не может воспламениться. При тлении дров, кислород способствует дальнейшему распространению реакции на остатки топлива.

Пока в зоне горения будет достаточно кислорода, топлива и концентрации необходимой температуры, эта стадия будет продолжаться.

Горение дров в костре

Именно на фазе горения наблюдаются самые высокие температуры пламени.

Затухание древесины

Как только прекращается поддержка одного из вышеперечисленных условий, процесс переходит в завершающую стадию – затухание.

Затухание костра

Температура воспламенения разных пород

Чтобы получить полную картину тепловых характеристик древесины, целесообразно изучить удельную теплоту сгорания каждого типа древесины и иметь представление об их теплопередаче. Последняя может быть измерена в разных количествах, но полностью полагаться на табличные данные не нужно, потому что в реальной жизни достичь идеальных условий для горения невозможно. Однако таблица температуры горения древесины может помочь сделать правильный выбор дерева согласно его характеристикам.

Название древесины	Плотность, кг/куб. м	Теплотворность, кВт ч/кг	Удельная теплота сжигания 1 куб. м, кВт	Максимальная температура горения по Цельсию
Граб	496	4,2	2150	1025
Ясень	482	4,2	2050	1045
Бук	482	4,2	2050	1042
Дуб	472	4,2	2050	910
Берёза	452	4,2	1950	820
Лиственница	421	4,3	1850	867
Сосна	362	4,3	1650	625
Ель	332	4,3	1450	610

Значения, приведённые в различных таблицах температуры горения дерева разных пород, идеальны по своему характеру и предназначены для отображения всей картины, но фактическая температура в печи никогда не достигнет этих значений. Это объясняется двумя простыми и ясными факторами:

• максимальная температура не может быть достигнута, поскольку невозможно полностью высушить дрова в домашних условиях;
• древесина используется с различным уровнем влажности.

Особенности разных видов топлива

Рассмотрим два основных, наиболее распространенных, вида твердотопливного сырья — дрова и уголь. Дрова содержат значительное количество влаги, поэтому сначала происходит испарение влаги, на что потребуется определенное количество энергии. После испарения влаги начинается интенсивное горение дров, но, к сожалению, процесс длится недолго.

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

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

• бурый;
• каменный;
• антрацит.

Какие факторы влияют на температуру горения дров?

Температура возгорания дерева зависит от пород деревьев, которые использовались для заготовки топлива. Ключевые факторы – сорт, влажность древесины и объем воздушной смеси, подаваемой в топливный отсек печи, камина или котла.

Уровень влажности

У свежих дров уровень влажности составляет от 42 до 66%, средний показатель – 54%. Температура горения такого топлива не будет высокой, поскольку производимое тепло расходуется на испарение излишней влаги. В результате это может привести к снижению теплоотдачи топливного материала.

Достичь максимальных температурных показателей при сжигании древесного топлива можно следующими способами:

• для обогрева дома, организации горячего водоснабжения и приготовления еды использовать двойной объем свежих дров, что повлечет за собой увеличение расходов на закупку топлива и обслуживание отопительной системы;
• свежесрубленное дерево правильно подготовить и просушить – провести распилку бревен на поленья и складировать под защитный навес для сушки на открытом воздухе. Оптимальная продолжительность сушки – 12 месяцев;
• выполнить оптовую закупку уже готового хорошо просушенного топлива.

Дозированная подача воздуха

Чтобы обеспечить полное сжигание топлива и достигнуть высокой температуры, в топливном отсеке должна быть организована подача воздуха в избыточном объеме.

Идеальное горение древесины можно описать следующей формулой:

C+2H₂+2O₂=CO₂+2H₂O+Q (тепло)

При подаче кислорода в топливную камеру дровяной печи в процессе сжигания топлива образуется водород и углерод (левая часть формулы), которые выделяют тепло, пар и углекислый газ (правая часть формулы).

Чтобы температура костра была максимальной, объем воздушной смеси, подаваемой в топливник, должен составлять 130% от объема, который необходим для горения дров.

Закрытие дымоотводных заслонок приводит к уменьшению объема поступающего воздуха и образованию угарного газа. В результате падает температура горения, снижается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные дровяные котлы дополнительно оснащаются теплоаккумуляторами. Они позволяют накапливать излишки тепловой энергии, которая генерируется в процессе сгорания топлива при высоком КПД и хорошей дымоходной тяге.

В некоторых случаях достаточно приобрести теплогенераторную установку с принудительной циркуляцией воздуха.

Конструкция дровяных печей не позволяет экономить топливо, поскольку весь объем тепловой энергии сразу расходуется на обогрев помещения или нагрев воды. Впрочем, увеличение тяги в печах можно обеспечить за счет повышения интенсивности сгорания дров, а также их теплотворности.

Также температура горения зависит от конструктивных особенностей отопительных приборов. Для изготовления котлов и печей используются износостойкие материалы с различным уровнем теплового расширения.

В габаритной каменке из кирпича дровяное топливо сгорает медленно и в полном объеме. Металлические устройства обеспечивают ускоренный процесс горения дров. Они отличаются незначительной зольностью и высокой теплоотдачей.

Температура горения различных видов дров

Разные породы дров сгорают по-разному. От одних не остается практически нечего, лишь горсть пепла, другие же оставляют после себя много углей и золы. Как правило, температура возгорания дерева составляет 200-300 °C.

Породы древесины делятся на два основных семейства в зависимости от их плотности:

• твёрдые лиственные породы (дуб, бук, ясень, каштан, граб, грецкий орех, фруктовые деревья и т.д.);
• мягкие лиственные породы (тополь, ива, ольха, береза и т.д.) и хвойные породы (ель, пихта, сосна, лиственница, пихта и др.);

Мягкие лиственные и хвойные породы горят быстрее. Однако если они хранятся неправильно, то быстро разлагаются. Тем не менее, они ценятся за их высокую температуру сгорания, которая повышает эффективность печей и каминов, а также позволяет быстро поднимать температуру в доме.

Твердые лиственные породы горят дольше, выделяемая температура от их сгорания выше. Дрова от таких деревьев используют как в промышленности, так и для топки домашних печей и каминов.

Дрова из березы

Дрова из дуба

Особенности горения различных видов древесины заключаются в следующем:

• Ель и сосна имеют одинаковую температуру горения – 620-630°C, пихта – 750°C, однако эти дрова могут стрелять смолой.
• Лиственница выделяет большую температуру – 860°C, но она также стреляет смолой.
• Береза часто используется для каминов, так как она имеет неплохую температуру горения – 815°C, а также дает хороший аромат. Горит сравнительно быстро.
• Бук считается идеальным видом дров, поскольку его температура горения — 1040°C, угли горят почти без искр, кроме того, имеют высокую теплопроводность. Энергетическая/теплотворная способность древесины бука часто приводится в качестве эталона по сравнению с другими видами древесины. Его запах, как правило, очень ценится, именно поэтому копчение продуктов производится в основном на буковой древесине.
• Дуб имеет множество применений, в основном из-за своих углей. Теплотворная способность почти такая же, как у бука – 850-900°C. Однако дуб оставляет после себя много пепла, поэтому он хорошо подходит для печей, но не для открытых каминов.
• Ясень, как и бук, имеет максимальную температуру горения — 1040°C. Это идеальные дрова для каминов, так как угли практически не стреляют искрами.
• Граб, также имеет очень высокую теплотворную способность – 1020 °C. Дает приятное пламя и долго горит.
• Тополь, ольха, осина выделяют не так много тепла, в районе 470-600 °C, однако их достаточно часто используются в качестве дров.
• Акация – этот вид древесины горит медленно и имеет среднюю теплотворную способность (700 °C). Данный вид дров быстро сохнет, а когда горит – издает приятное потрескивание.

Маркировка готовой продукции

Помимо видов угля по цвету, готовому ресурсу присваивают одну из маркировок согласно качеству:

• Категория А — продукт пиролизного процесса твердых пород с предельной массовой долей углерода порядка 90%. Количество минеральных веществ в таком продукте не превышает 2.5%. Это наиболее качественная марка.
• Категория Б — уголь, полученный при пиролизе мягкой и твердой древесины. Содержание углерода в итоговом продукте — 88%.
• Категория В — углежжение всех групп сырья приводит к появлению угольной смеси. Углерода в ней не больше 77%, а минеральных веществ до 4%. Для данной категории нормирование других параметров не предусматривается.