Substancje pochodzenia organicznego obejmują paliwo, które podczas spalania uwalnia pewną ilość energii cieplnej. Wytwarzanie ciepła powinno charakteryzować się wysoką sprawnością i brakiem skutków ubocznych, w szczególności substancji szkodliwych dla zdrowia ludzkiego i środowiska.
Jeśli weźmiemy pod uwagę paliwo z punktu widzenia jego stanu skupienia, to strukturę substancji według stopnia palności można podzielić na dwa składniki. Część palna zawiera takie pierwiastki chemiczne, jak wodór i węgiel, które na ogół są mieszaniną węglowodorów, a także siarkę. Niepalny składnik zawiera wodę, sole mineralne oraz następujące pierwiastki: tlen, azot i szereg metali.
Całkowite spalenie 1 kg paliwa, składającego się z powyższych składników, sprzyja uwolnieniu różnych ilości energii cieplnej. Każda substancja jest oceniana za pomocą takiego wskaźnika, jak ciepło spalania.
Wartość opałowa spalania (TCT), mierzona w kJ / kg, to ilość energii uwolnionej w wyniku całkowitego spalenia 1 kg substancji. Wskaźnik ten jest tworzony na dwóch poziomach. Wyższy TST powstaje w wyniku procesu kondensacji wody obecnej w produktach spalania. Przy określaniu najniższego TST nie jest brany pod uwagę jego poprzedni stopień.
Tak więc obliczenie ciepła w silnikach spalinowych zwykle pochodzi z wartości najniższej. Można to wyjaśnić w prosty sposób: proces kondensacji cieczy jest niemożliwy w cylindrach. Aby ustalić TST, używa się bomby kalorymetrycznej, w której sprężony tlen jest nasycony parą wodną. W takim środowisku umieszcza się próbkę określonego rodzaju paliwa, a następnie analizuje wyniki.
W przypadku substancji ropopochodnych TST oblicza się za pomocą następujących wzorów:
QВ = 33913ω (С) + 102995 ω (Н) - 10885 ω (O - S),
QН = QВ - 2512 ω (Н2О),
gdzie ω (C, H, O, S) - ułamki masowe pierwiastków w paliwie,%;
ω (Н2О) - ilość pary wodnej w produktach spalania jednego kg materiału,%.
Każdy rodzaj substancji różniący się składem chemicznym ma swój własny TST. Do najpopularniejszych rodzajów paliw stałych należą:
- drewno opałowe i węgiel;
- pelety i brykiety.
Rozważmy każdy typ osobno.
Drewno kominkowe
Są to przetarte lub posiekane kawałki drewna, które spalane w piecach, kotłach i innych urządzeniach wytwarzają energię cieplną.
Dla wygody załadunku do paleniska materiał drzewny tnie się na osobne elementy o długości do 30 cm Aby zwiększyć efektywność ich wykorzystania drewno powinno być jak najbardziej suche, a proces spalania stosunkowo powolny. Pod wieloma względami drewno opałowe z twardego drewna, takiego jak dąb i brzoza, leszczyna i jesion, głóg, nadaje się do ogrzewania pomieszczeń. Ze względu na dużą zawartość żywicy, zwiększoną szybkość spalania i niską wartość opałową, drzewa iglaste są pod tym względem znacznie gorsze.
Węgiel Borodino
Węgiel Borodino przede wszystkim zyskuje na swoim koszcie, jest znacznie tańszy niż Balakhtinsky. Zalecany jest do rozwiązywania zadań grzewczych na większą skalę, na przykład w elektrowniach lub miejskich kotłowniach. Tak więc węgiel Borodino (Borodino) służy do ogrzewania pomieszczeń o dużej kubaturze. Istnieją dwa rodzaje tego paliwa, selektywne i zwykłe, oba produkowane są w jednym z basenów w Krasnojarsku. Węgiel Borodinsky ma wysoką wymianę ciepła i zatrzymywanie ciepła przez długi czas.
Węgiel
Jest to naturalny materiał roślinny wydobywany ze skał osadowych.
Ten rodzaj paliwa stałego zawiera węgiel i inne pierwiastki chemiczne.Istnieje podział materiału na rodzaje w zależności od jego wieku. Za najmłodszy uważany jest węgiel brunatny, zaraz za nim węgiel kamienny, a antracyt jest starszy od wszystkich innych gatunków. Wiek substancji palnej zależy również od zawartości wilgoci, która jest bardziej obecna w młodym materiale.
W procesie spalania węgla dochodzi do zanieczyszczenia środowiska, a na rusztach kotła tworzy się żużel, co w pewnym stopniu utrudnia normalne spalanie. Obecność siarki w materiale jest również niekorzystnym czynnikiem dla atmosfery, ponieważ pierwiastek ten w powietrzu przekształca się w kwas siarkowy.
Jednak konsumenci nie powinni martwić się o swoje zdrowie. Producenci tego surowca, dbając o klientów prywatnych, dążą do obniżenia w nim zawartości siarki. Ciepło spalania węgla może się różnić nawet w ramach tego samego typu. Różnica zależy od cech podgatunku i zawartości w nim minerałów, a także od geografii wydobycia. Jako paliwo stałe znajduje się nie tylko czysty węgiel, ale także nisko wzbogacony żużel węglowy, sprasowany w brykiety.
| Rodzaj węgla | Ciepło właściwe spalania materiału | |
| kJ / kg | kcal / kg | |
| brązowy | 14 700 | 3 500 |
| Złóg | 29 300 | 7 000 |
| Antracyt | 31 000 | 7 400 |
Rodzaje i gatunki węgla drzewnego
Istnieją 3 główne rodzaje węgla drzewnego:
- Czarny: Zawiera zwiększone ilości nielotnego węgla, wody i popiołu. Wyróżnia się dużą gęstością i wytrzymałością, ten rodzaj węgla dzieli się na 2 gatunki: pierwszy i najwyższy. Różnią się właściwościami fizycznymi. Materiał powstaje w wyniku obróbki cieplnej drewna dębowego, jesionowego, klonowego, bukowego, brzozowego, grabu i wiązu.
- Czerwony: ma wysoki procent popiołu. Wykonany jest z drzew iglastych: sosny, świerku, cedru, modrzewia lub jodły. Ma 2 stopnie: pierwszą i drugą.
- Biały: Wykonany z litego dębu, jesionu, klonu, buku, brzozy, grabu i wiązu. Nie jest podzielony na dodatkowe odmiany, ale ma ograniczające parametry jakości określone w GOST 7657-84.
Ta klasyfikacja jest aktywnie wykorzystywana przez rosyjskich producentów. Określa niuanse wykonania materiału zgodnie z jego właściwościami fizycznymi lub chemicznymi. Zagraniczni producenci rzadko stosują te standardy produkcyjne. Światowi liderzy w dostawach tego materiału, zlokalizowani w Ameryce Łacińskiej, używają do produkcji wyłącznie eukaliptusa, co nie jest określone w normach światowych ani stanowych.
GOST 7657-84 Węgiel drzewny. Warunki techniczne
1 plik 106,78 KB
Pellets
Pellety (pelety opałowe) to paliwo stałe produkowane przemysłowo z drewna i odpadów roślinnych: wiórów, kory, tektury, słomy.
Rozdrobniony do stanu pyłowego surowiec jest suszony i wsypywany do granulatora, skąd wydostaje się w postaci granulek o określonym kształcie. W celu zwiększenia lepkości masy stosuje się polimer roślinny, ligninę. Złożoność procesu produkcyjnego i duży popyt wpływają na koszt pelletu. Materiał jest używany w specjalnie wyposażonych kotłach.
Ciepło właściwe spalania paliwa: węgla, drewna opałowego, gazu
Kiedy spalana jest pewna ilość paliwa, uwalniana jest mierzalna ilość ciepła. Zgodnie z Międzynarodowym Układem Jednostek wartość jest wyrażana w dżulach na kg lub m3. Ale parametry można obliczyć w kcal lub kW. Jeśli wartość odnosi się do jednostki miary paliwa, nazywa się ją konkretną.
Na co wpływa wartość opałowa różnych paliw? Jaka jest wartość wskaźnika dla substancji ciekłych, stałych i gazowych? Odpowiedzi na te pytania są szczegółowo opisane w artykule. Dodatkowo przygotowaliśmy tabelę pokazującą poszczególne ciepło spalania materiałów & #; informacje te przydadzą się przy wyborze paliwa wysokoenergetycznego.
Ogólne informacje o wartości opałowej
Uwalnianie energii podczas spalania powinno charakteryzować się dwoma parametrami: wysoką sprawnością oraz brakiem wytwarzania szkodliwych substancji.
Paliwo sztuczne pozyskiwane jest w procesie przetwarzania naturalnego & #; biopaliwo. Niezależnie od stanu skupienia substancje w swoim składzie chemicznym mają część palną i niepalną. Pierwsza to węgiel i wodór. Drugi składa się z wody, soli mineralnych, azotu, tlenu, metali.
W zależności od stanu skupienia paliwo dzieli się na płynne, stałe i gazowe. Każda grupa jest dodatkowo rozgałęziona na podgrupę naturalną i sztuczną (+)
Spalanie 1 kg takiej „mieszanki” powoduje uwolnienie innej ilości energii. To, ile tej energii zostanie uwolnione, zależy od proporcji tych pierwiastków - części palnej, wilgoci, zawartości popiołu i innych składników.
Ciepło spalania paliwa (TCT) powstaje z dwóch poziomów - najwyższego i najniższego. Pierwszy wskaźnik uzyskuje się w wyniku kondensacji wody, w drugim czynnik ten nie jest brany pod uwagę.
Najniższy TST jest potrzebny do obliczenia zapotrzebowania na paliwo i jego kosztu, przy pomocy takich wskaźników sporządza się bilanse ciepła i określa się sprawność instalacji zasilanych paliwem.
TST można obliczyć analitycznie lub eksperymentalnie. Jeśli znany jest skład chemiczny paliwa, stosuje się wzór Mendelejewa. Techniki eksperymentalne opierają się na rzeczywistym pomiarze ciepła spalania.
W takich przypadkach do spalenia używa się specjalnej bomby & #; kalorymetryczny wraz z kalorymetrem i termostatem.
Cechy obliczeniowe są indywidualne dla każdego rodzaju paliwa. Przykład: TCT w silnikach spalinowych jest obliczany na podstawie najniższej wartości, ponieważ w cylindrach nie skrapla się ciecz.
TST jest instalowany za pomocą bomby kalorymetrycznej. Sprężony tlen jest nasycony parą wodną. W takim środowisku umieszcza się próbkę paliwa i ustala wyniki
Każdy rodzaj substancji ma swój własny TST ze względu na specyfikę składu chemicznego. Wartości znacznie się różnią, zakres wahań wynosi 1–10 kcal / kg.
Porównując różne rodzaje materiałów, stosuje się pojęcie paliwa ekwiwalentnego, które charakteryzuje się najniższą TST wynoszącą 29 MJ / kg.
Wartość opałowa materiałów stałych
Ta kategoria obejmuje drewno, torf, koks, łupki bitumiczne, brykiety i paliwa w postaci pyłu. Głównym składnikiem paliw stałych jest węgiel.
Cechy różnych gatunków drewna
Maksymalną efektywność wykorzystania drewna opałowego osiąga się pod warunkiem spełnienia dwóch warunków - suchego drewna i powolnego procesu spalania.
Kawałki drewna są piłowane lub siekane na kawałki o długości do cm, aby drewno opałowe można było wygodnie załadować do paleniska
Idealne do ogrzewania piecem opalanym drewnem to dąb, brzoza, jesion. Głóg i leszczyna charakteryzują się dobrą wydajnością. Ale drzewa iglaste mają niską wartość opałową, ale wysoką szybkość spalania.
Jak płoną różne rasy:
- Buk, brzoza, jesion, leszczyna trudne do stopienia, ale mogą spalać się na surowo ze względu na niską zawartość wilgoci.
- Olcha z osiką nie tworzą sadzy i „wiedzą jak” usunąć ją z komina.
- Brzozowy wymaga wystarczającej ilości powietrza w palenisku, w przeciwnym razie będzie dymić i smolić ściany rur.
- Sosna zawiera więcej żywicy niż świerk, więc iskrzy i pali się bardziej.
- Gruszka i jabłoń pęka łatwiej niż inne i doskonale się pali.
- Cedr stopniowo zmienia się w żar.
- Wiśnia i wiąz pali, a jawor jest trudny do rozłupania.
- Lipa z topolą szybko się wypalić.
Wartości TST różnych ras w dużym stopniu zależą od gęstości określonych skał. 1 metr sześcienny drewna opałowego odpowiada w przybliżeniu litrom paliwa płynnego i m3 gazu ziemnego. Drewno i drewno opałowe są klasyfikowane jako niskoefektywne energetycznie.
Wpływ wieku na właściwości węgla
Węgiel jest naturalnym materiałem roślinnym. Jest wydobywany ze skał osadowych.To paliwo zawiera węgiel i inne pierwiastki chemiczne.
Oprócz rodzaju na ciepło spalania węgla ma również wpływ wiek materiału. Brąz należy do kategorii młodych, zaraz za nim plasuje się kamień, a antracyt uważany jest za najstarszy.
Wilgotność zależy również od wieku paliwa: im młodszy węgiel, tym wyższa zawartość wilgoci w nim. Co również wpływa na właściwości tego rodzaju paliwa
Procesowi spalania węgla towarzyszy wydzielanie się substancji zanieczyszczających środowisko, a ruszty kotła pokryte są żużlem. Innym niekorzystnym dla atmosfery czynnikiem jest obecność siarki w paliwie. Pierwiastek ten w kontakcie z powietrzem przekształca się w kwas siarkowy.
Producentom udaje się zminimalizować zawartość siarki w węglu. W rezultacie TST różni się nawet w obrębie tego samego gatunku. Wpływa na wydajność i geografię produkcji. Jako paliwo stałe można stosować nie tylko czysty węgiel, ale także brykietowany żużel.
Największą pojemność paliwową ma węgiel koksowy. Węgiel, węgiel drzewny, węgiel brunatny, antracyt również mają dobre właściwości.
Charakterystyka peletów i brykietów
To paliwo stałe jest produkowane przemysłowo z różnych odpadów drzewnych i roślinnych.
Rozdrobnione wióry, kora, tektura, słoma są przesuszane i przy pomocy specjalnego sprzętu zamieniają się w granulki. Aby masa uzyskała określony stopień lepkości, dodaje się do niej polimer, ligninę.
Pellety wyróżniają się akceptowalnym kosztem, na który wpływa duże zapotrzebowanie oraz cechy procesu produkcyjnego. Materiał ten można stosować tylko w kotłach przystosowanych do tego rodzaju paliwa.
Brykiety różnią się tylko kształtem, można je ładować do pieców, kotłów. Oba rodzaje paliwa podzielone są na rodzaje surowców: z drewna okrągłego, torfu, słonecznika, słomy.
Pellety i brykiety mają znaczną przewagę nad innymi rodzajami paliwa:
- pełna przyjazność dla środowiska;
- możliwość przechowywania w prawie każdych warunkach;
- odporność na obciążenia mechaniczne i grzyby;
- jednolite i długie spalanie;
- optymalny rozmiar granulek do załadowania do urządzenia grzewczego.
Paliwa ekologiczne są dobrą alternatywą dla tradycyjnych źródeł ciepła, które nie są odnawialne i mają negatywny wpływ na środowisko. Ale pelety i brykiety wyróżniają się zwiększonym zagrożeniem pożarowym, które należy wziąć pod uwagę przy organizacji miejsca przechowywania.
W razie potrzeby możesz samodzielnie ustawić produkcję brykietów paliwowych, więcej szczegółów & #; w tym artykule.
Parametry substancji ciekłych
Materiały ciekłe, podobnie jak ciała stałe, rozkładają się na następujące składniki: węgiel, wodór, siarkę, tlen, azot. Procent jest wyrażony wagowo.
Wewnętrzny balast organiczny paliwa powstaje z tlenu i azotu; składniki te nie palą się i są warunkowo zawarte w kompozycji. Z wilgoci i popiołu tworzy się balast zewnętrzny.
Benzyna ma wysokie ciepło właściwe spalania. W zależności od marki jest to MJ.
Podobne wskaźniki ciepła właściwego spalania wyznacza się dla nafty lotniczej & #; 42,9 MJ. Olej napędowy zalicza się również do liderów pod względem kaloryczności & #; 43, 6 MJ.
Ponieważ benzyna ma wyższy TST niż olej napędowy, powinna mieć wyższe zarówno zużycie, jak i wydajność. Ale olej napędowy jest bardziej ekonomiczny niż benzyna o%
Płynne paliwo rakietowe, glikol etylenowy, charakteryzuje się stosunkowo niskimi wartościami TST. Alkohol i aceton różnią się minimalnym ciepłem właściwym spalania. Ich wydajność jest znacznie niższa niż w przypadku tradycyjnych paliw silnikowych.
Właściwości gazu opałowego
Paliwo gazowe składa się z tlenku węgla, wodoru, metanu, etanu, propanu, butanu, etylenu, benzenu, siarkowodoru i innych składników. Liczby te są wyrażone jako procent objętości.
Wodór ma najwyższą wartość opałową. Podczas spalania kilogram materii uwalnia 83 MJ ciepła. Ale wyróżnia się zwiększonym stopniem wybuchowości.
Gaz ziemny ma również wysokie wartości opałowe.
Są równe MJ na kg. Ale na przykład czysty metan ma wyższe ciepło spalania - 50 MJ na kg.
Tabela porównawcza wskaźników
W tabeli przedstawiono wartości masowych ciepła spalania paliw ciekłych, stałych, gazowych.
| Rodzaj paliwa | Jednostka obrót silnika. | Ciepło właściwe spalania | ||
| Mj | kw | kcal | ||
| Drewno opałowe: dąb, brzoza, jesion, buk, grab | Kg | 15 | 4,2 | |
| Drewno opałowe: modrzew, sosna, świerk | Kg | 15,5 | 4,3 | |
| brązowy węgiel | Kg | 12,98 | 3,6 | |
| Twardy węgiel | Kg | 27,00 | 7,5 | |
| Węgiel drzewny | Kg | 27,26 | 7,5 | |
| Antracyt | Kg | 28,05 | 7,8 | |
| Pellet drzewny | Kg | 17,17 | 4,7 | |
| Pellet ze słomy | Kg | 14,51 | 4,0 | |
| Granulki słonecznika | Kg | 18,09 | 5,0 | |
| Trociny | Kg | 8,37 | 2,3 | |
| Papier | Kg | 16,62 | 4,6 | |
| Wino | Kg | 14,00 | 3,9 | |
| Gazu ziemnego | m3 | 33,5 | 9,3 | |
| Gaz skroplony | Kg | 45,20 | 12,5 | |
| Benzyna | Kg | 44,00 | 12,2 | |
| Dis. paliwo | Kg | 43,12 | 11,9 | |
| Metan | m3 | 50,03 | 13,8 | |
| Wodór | m3 | 33,2 | ||
| Nafta oczyszczona | Kg | 12 | ||
| Olej opałowy | Kg | 40,61 | 11,2 | |
| Olej | Kg | 44,00 | 12,2 | |
| Propan | m3 | 45,57 | 12,6 | |
| Etylen | m3 | 48,02 | 13,3 | |
Z tabeli widać, że najwyższe wskaźniki TST wszystkich substancji, a nie tylko gazowych, mają wodór. Należy do paliw wysokoenergetycznych.
Produktem spalania wodoru jest zwykła woda. W procesie nie wydzielają się żużle paleniskowe, popiół, tlenek węgla i dwutlenek węgla, dzięki czemu substancja jest przyjazna dla środowiska i palna. Ale jest wybuchowy i ma małą gęstość, więc takie paliwo jest trudne do skroplenia i transportu.
TST to najważniejsza cecha termiczna i eksploatacyjna paliwa. Wskaźnik ten znajduje zastosowanie w różnych sferach działalności człowieka: silnikach cieplnych, elektrowniach, przemyśle, ogrzewaniu mieszkań i kuchni.
Wartości opałowe pomagają porównać różne rodzaje paliw pod względem stopnia uwolnionej energii, obliczyć wymaganą masę paliwa i zaoszczędzić na kosztach.
Czy masz coś do dodania lub masz pytania dotyczące kaloryczności różnych rodzajów paliw? Możesz komentować publikację i brać udział w dyskusjach & #; formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.
Brykiety
Brykiety to paliwa stałe, podobne pod wieloma względami do peletów. Do ich produkcji używane są identyczne materiały: zrębki, wióry, torf, łuski i słoma. W procesie produkcyjnym surowiec jest kruszony i prasowany w brykiety. Materiał ten jest również klasyfikowany jako paliwo przyjazne dla środowiska. Wygodne jest przechowywanie go nawet na zewnątrz. Płynne, równomierne i powolne spalanie tego paliwa można zaobserwować zarówno w kominkach i piecach, jak iw kotłach grzewczych.
Omówione powyżej rodzaje przyjaznych dla środowiska paliw stałych stanowią dobrą alternatywę dla wytwarzania ciepła. W porównaniu z kopalnymi źródłami energii cieplnej, które podczas spalania oddziałują niekorzystnie na środowisko, a ponadto nie są odnawialne, paliwa alternatywne mają wyraźne zalety i stosunkowo niski koszt, co jest istotne dla konsumentów niektórych kategorii.
Jednocześnie zagrożenie pożarowe takich paliw jest znacznie większe. Dlatego wymagane jest podjęcie pewnych środków bezpieczeństwa dotyczących ich przechowywania i stosowania na ściany materiałów ognioodpornych.
Porównanie kaloryczności, ceny i wygody brykietów drzewnych i drewna opałowego
Antyreklama drewna opałowego na opakowaniach brykietów opałowych - czy to prawda? Dobieramy jednakowe porcje brykietu opałowego oraz brzozowego drewna opałowego. Zarówno drewno opałowe, jak i brykiety rozpalamy za pomocą gazet i kory brzozowej.
Brykiet drzewny to nowoczesna opcja opału. Powstaje z odpadów stolarskich - prasowanych wiórów i trocin. Brykiet drzewny jest paliwem przyjaznym dla środowiska, w którym nie ma dodatków „chemicznych”. Wiązanie cząstek następuje pod wysokim ciśnieniem dzięki ligninie, polimerowi zawartemu w samym drewnie.Brykiety opałowe są wygodnie pakowane w plastikowe lub kartonowe pudełka, zajmują mało miejsca podczas transportu i przechowywania. Wilgotność brykietów paliwowych przy prawidłowym przechowywaniu nie przekracza 8-9%.
WSZYSTKO, CZEGO POTRZEBUJESZ W TYM ARTYKULE, JEST TUTAJ >>>
Podczas spalania brykietów powstaje niewielka ilość popiołu, palą się one dłużej niż drewno opałowe i generują więcej ciepła. Tak w każdym razie jest napisane w reklamie. Czy brykiety paliwowe mają jakieś wady? Jak wszystko dobre i wygodne, jest tylko jedna wada - wysoka cena.
Odnośnik według tematu: Bezpieczeństwo przeciwpożarowe domowych pieców i kominów
Jak używać węgla drzewnego
Węgiel drzewny należy rozpalać bez użycia chemikaliów: nieprzyjemny zapach pozostanie z niego tak długo, jak długo pali się paliwo. Dlatego bierzemy kawałek papieru, zgniatamy go, układamy kilka cienkich suchych drzazg wokół papieru „chatką”, podpalamy papier, czekamy, aż drzazgi zadziałają, kładziemy na wierzch trochę suchego drewna opałowego. Kiedy są wystarczająco gorące, możesz włożyć węgiel drzewny. I musisz go złożyć na slajdzie. W ten sposób lepiej się rozjaśnia. Jeśli mówimy o grillowaniu i gotowaniu, to aby węgiel drzewny równomiernie się rozpalił, połóż kawałki, które znajdują się na krawędziach zjeżdżalni na górze. Te, które były bliżej centrum, okazały się na krawędzi. Więc czekamy, aż wszystkie kawałki zostaną pokryte białym nalotem, a płomienie przestaną się nad nimi pojawiać. Teraz możesz usmażyć kebaba.
Jak rozpalić węgiel? Używając papieru i cienkich wiórów lub ... budowlanej suszarki do włosów
Istnieje sposób na rozpalenie węgla drzewnego bez papieru, zapałek lub drewna opałowego. Potrzebujesz tylko suszarki do włosów i gniazdka elektrycznego. Wszystko. Żadnego papieru, żadnych zapałek. Weź suszarkę do włosów, włącz ją na maksimum, skieruj strumień powietrza na węgiel spiętrzony na stosie. Pierwszy żar wybuchnie za około pół minuty, a potem reszta zostanie włączona, a za około pięć minut wszystko będzie w ogniu.
