Какой уголь лучше для твердотопливного котла. Как правильно топить котел углем — основные правила и рекомендации

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик

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

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

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

Твердь, жидкость или газ?

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

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

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

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

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

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

Виды жидкого топлива

Для импортных жидкотопливных котлов в паспорте прописан вид топлива по стандарту EL DIN 51603 с характеристиками, близкими дизтопливу с российским стандартом Евро-4. Важными показателями являются плотность 0,86, вязкость при 20 градС – 6,0, содержание серы 0,005 и зольность 24 мг/кг

Среднестатистический жидкотопливный котел потребляет на каждые 10 кВт мощности 1 кг жидкого топлива в час, и при работе 100 дней в полную нагрузку, а еще 100 дней – в половинной нагрузке котел мощностью 15 кВт для дома 100-150 м? потребует запаса около 5 тонн топлива. Скорректировать это количество поможет грамотный выбор оборудования, прежде всего типа котла и горелки, но и вид топлива также влияет на эту цифру.

Для котельных нередко используется печное топливо, а именно – светлое печное топливо. Оно по вязкости и степени очистки приближается к дизельному, но отличается от него по цене, поскольку в нем не соблюдаются цетановое число, температура помутнения и другие важные для автомобильных двигателей параметры, а это влияет на налогообложение и продукт становится дешевле. В нем не регламентируется содержание серы и там его может быть более 0,7% (у ДТ – не более 0,2%), выше вязкость (0,835-0,84 мм?/с) и ниже плотность (0,82 кг/л). Вообще поскольку в ГОСТах нет нормативов для печного топлива, его качество целиком и полностью лежит на совести производителя, и лучше сделать лабораторный анализ перед покупкой. Многие крупные и реконструированные НПЗ отказались от производства печного топлива, так, например, тюменский Антипинский НПЗ до 2013-2014 гг еще производил его, а сегодня выпускает только бензин газовый стабильный и топочный мазут. Ближайший поставщик для жителей юга Тюменской области пока нашелся в Кургане, топливо поставляется из соседних регионов. Стоимость печного топлива ниже стоимости дизельного топлива на 5-7%.

Темное печное топливо еще более вязкое (8,0 мм?/с против 3,0-6,0 мм?/с в ДТ) и в нем содержание серы еще больше – до 1,1%. Такой вид печного топлива предназначен для сжигания в печах с предварительным испарением, для современных импортных отопительных котлов оно неприемлемо, в них оно просто не горит.

Мазут топочный в России выпускается марок М40, М100, М200 и отличается он в основном по вязкости и наличию в марке М40 дизельных фракций, обеспечивающих понижение температуры застывания. Мазут марки М40, чаще предназначенной для применения в бытовых котельных, застывает при +10 и это позволяет его транспортировать при благоприятных условиях без подогрева, но зимой подогрев потребуется в любом случае. Температура для мазута М40 в месте отбора из резервуара должна поддерживаться не менее 60 град С, а для марки М100 – не менее 80 град.

Отработанное масло как вид топлива для котельных интересен прежде всего владельцам СТО или директорам крупных автотранспортных предприятий, где оборот отработанного масла велик и имеется возможность создать его запас. В целом это топливо приравнивается по эффективности сгорания к дизельному, и если речь идет про утилизацию собственного ресурса, себестоимость которого равна нулю, то это очень привлекательный вид топлива. Если даже своих запасов отработки маловато, его можно купить по выгодной цене и стоимость отопления на отработанном масле вторая по выгодности после отопления газом. Горелки для отработки выпускают Kroll (Германия, изначально это была горелка для рапсового масла, но адаптирована для потребностей российского рынка под отработку), DanVex (Финляндия), Hiton, Euronord EcoLogic, NORTEC.

Теплота сгорания и стоимость

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

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

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

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

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

Печь хороша, а котел лучше

Если для отопления дома по тем или иным причинам выбирается твердое топливо, то перед домовладельцем становится проблема выбора: какой вид отопительного оборудовании предпочесть – печь или котел? Старый и проверенный дедовский метод отопления, безусловно, несет в себе долю ретроградности, но, тем не менее, до сих пор жив, и более того, не собирается уходить со сцены. Разумеется, речь идет о традиционных печах. Однако теперь печи все чаще заменяются твердотопливными котлами, которые имеют перед печами ряд преимуществ. Нельзя сказать, что котлы дают колоссальное преимущество, но иметь с ними дело все же удобнее и выгоднее.
Сегодня все чаще владельцы загородного жилья стараются подстраховаться автономными системами отопления. И это вполне разумно, ведь стоит газифицированному дому зимой остаться без голубого топлива, и жизнь в нем станет невозможной. Другое дело, если имеется печь или котел, топливо для которых всегда можно добыть в сельской местности.

В то же время твердотопливная печь или котел за частую являются единственными доступными средствами обогрева, поскольку стоимость подключения к газовой магистрали может превышать все разумные пределы. Вот и вспоминаются почти забытые печи, позволяющие гарантированно получать тепло в обмен на твердое топливо. Но еще лучше приобрести современный твердотопливный котел. Его первенство неоспоримо, и в этой статье оно будет доказано в ходе объективного сравнительного анализа всех аспектов.

Начнем с территориальных предпочтений. Прежде всего, дадим определение печи. Она является отопительным устройством, в котором за счет выделения тепла в процессе сжигания дров или угля, разогреваются массивные стенки, передающие тепло помещению. Печь отнюдь не является малоэффективным устройством. Конструкции некоторых моделей печей позволяют отбирать большую часть выделенного тепла (КПД до 90%), правда в данном вопросе имеет значение человеческий фактор, а именно – умение истопника. Не стоит забывать, что самыми обычными твердотопливными печами на протяжении веков отапливались огромные дворцы. Современные жилища имеют более скромные масштабы, и решить проблему отопления с помощью печей там более чем реально, особенно если в доме всегда есть кому подбросить дровишек в топку.

Однако печной обогрев можно порекомендовать далеко не любому коттеджу. Считается, что печь целесообразно использовать для обогрева только небольших домов, площадь которых не превышает 70 м?. Исключения составляют печи особых конструкций – систем Булерьяна и Кузнецова. КПД таких печей настолько высок, что ими можно отопить площадь 150 м? и более. Печь Булерьяна имеет относительно простое устройство, а ее внешний вид может претендовать на арт-объект. По сути, это модернизированная буржуйка. Изготовленная из металла, она справиться с отоплением небольшого дома, и выручит большой коттедж при проблемах с газоснабжением. Корпус печи Булерьян обернут трубами, в которых происходит непрерывное нагревание воздуха помещения. Циркуляция воздуха внутри труб происходит естественным образом за счет конвекции.

В печах Кузнецова ставка сделана на использования особого механизма перемещения горящих газов под действием собственной тяжести. Каменные стенки конструкции в условиях повышенного давления и постоянного присутствия турбулентности сильнее воспринимают теплоту. В свою очередь это приводит к увеличению КПД печи и соответственно меньшему расходу топлива. Такие печи, как и Булерьян, способны украсить интерьер и заменить традиционный камин в гостиной.

Производительность котла имеет первоочередное значение для комфортного обогрева коттеджа. Как и в случаях с прочей отопительной техникой, для расчета мощности твердотопливного котла используют соотношение 1-1,25 кВт на 10 м? площади. Соответственно для коттеджа площадью 150 м? мощность котла должна составлять 15-19 кВт, а с учетом запаса мощности – все 20-25 кВт. Более точный расчет мощности с учетом степени теплозащиты здания и ряда других факторов составят профессиональные теплотехники.

С точки зрения удобства отопления многокомнатного коттеджа котлы явно выигрывают у печей, поскольку позволяют транспортировать тепло одного источника во все помещения. Единственная в доме печь способна на такое только в случае специальной планировки.

Скорость сгорания

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

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

Отопление дома печью – плюсы и минусы

В случае, когда дом представляет собой открытое пространство, не поделенное перегородками на отдельные помещения, можно и нужно рассмотреть вопрос отопления дома печью – кирпичной или металлической.

• Про кирпичные печи, которые служат нашим предкам не одну сотню лет, написано немало хорошего и плохого. Основной плюс ирпичных печей – относительно равномерная теплоотдача и «мягкое» тепло.
• Основной плюс металлических печей, стальных и чугунных, это их стоимость по сравнению с кладкой настоящей кирпичной печи и скорость монтажа.

Температура сгорания

Это палка о двух концах. Один конец – чем выше температура, тем проще добиться полного сгорания и высокого КПД. С другой стороны, опять же, извлечь и направить куда нужно тепло становится труднее; вследствие большого температурного градиента оно так и норовит вылететь в трубу. Поэтому усложняется конструкция печи. Кроме того, при высокой температуре сгорания нужны дорогие жаропрочные материалы.

В целом, чем ниже температура сгорания, тем проще и эффективнее оказывается печка. Корявые самодельные конструкции на тлении при 600 градусах (печи медленного горения) могут дать КПД более 85%. От дровяной/угольной печи (800-900 градусов) в самодеятельном исполнении трудно добиться КПД более 75%, и нередко оказывается, что с гордостью представленная на видео конструкция до конца отопительного сезона прогорела или потрескалась.

Примечание: максимально достижимая в самодельных конструкциях температура сгорания примерно 1100 градусов; это пиролизные и газогенераторные печи. Выше – без спецсталей и огнеупоров выдержит разве что несколько пробных топок.

Выбираю спиртовое топливо, печка

Тем не менее, вот некоторые соображения при выборе топлива для вашей алкогольной печи.

• Самая горячая температура — Не все виды топлива будут гореть при одинаковой температуре. Некоторые виды топлива имеет более высокий выход, чем другие температуры. Более высокая температура обычно означает время приготовления пищи быстрее, однако, это часто также означает более быстрое топливо.. Однако, независимо от типа топлива, печи на спиртовом топливе известны своей неспособностью достичь более высоких температур, чем пропан и другие способы приготовления пищи. Это ограничивает типы продуктов, которые можно готовить на спиртовых плитах…
• Очистка от ожогов — Некоторые виды топлива оставят сажу или мусор в вашей кухонной утвари. Это больше работы для вас, когда вы вернетесь из поездки. Черные знаки или копоть являются общим признаком неэффективного ожога. Вы будете хотеть топливо, которое горит как можно более чистым. Вы определенно не хотите, чтобы эта сажа попала в вашу еду..
• Эффективность затрат — Нет, это не обязательно означает самое дешевое доступное топливо. Вы хотите топливо, которое не только дешево, но в конечном итоге стоит ваших денег. Что хорошего в дешевом топливе, если оно горит очень быстро? Очень важно найти топливо, которое хорошо горит.. Вы также можете рассмотреть другие возможные варианты использования топлива, чтобы максимально использовать вашу покупку. Если вы не являетесь основным потребителем спиртовой печи, некоторые спиртосодержащие виды топлива могут использоваться в качестве временных чистящих средств на определенных поверхностях, но обязательно ознакомьтесь со спецификациями производителя, если это безопасно..
• Состояние здоровья — Некоторые виды топлива, которые настоятельно рекомендуется кемперов и матросы не изготовлены специально для этой цели кипящей воды. Примеры включают антифриз, содержащий метанол работает достаточно хорошо, чтобы работать с древесным спиртом. Однако при сжигании эти виды топлива выделяют потенциально токсичный газ… Несмотря на это, многие туристы будут продолжать использовать эти виды топлива. Чтобы быть уверенными, если потенциально опасное топливо, используемым, обеспечить открытое приготовление пищи. Приготовить в замкнутом пространстве, как шатер с такого топлива может быть весьма опасным из-за токсичных газов..
• Печка — Некоторые печи алкоголь, особенно сборные, которые специально рекомендуются виды топлива. Лучший способ использования этих печей, вероятно, пойти с замыслом производителя. Если вы придумали платформу «Сделай сам», проверьте, является ли ваша платформа герметичной или негерметичной системой, и соответствующим образом адаптируйте свои варианты приготовления..
• Погодные условия — Топливо будет работать по-разному, если оно находится в разных условиях. Некоторые виды топлива едва работают при более низких температурах. Другие будут более сложными для освещения. При высоких температурах, некоторые виды топлива на основе спирта может кипеть и вызвать испарение несгоревшего топлива. Также стоит отметить, что многие виды топлива должны быть загрунтованы, особенно в холодном климате. Особенно это касается спиртовых печей, в которых используются форсунки. Это означает, что вы должны нагреть топливо до температуры, пригодной для работы оптимально.
• доступность Некоторые виды топлива покупаются легче, чем другие. Есть целый ряд спиртовых топлив, которые можно приобрести практически в любом месте, в то время как другие потребуют от вас пойти в совершенно конкретных местах. Несмотря на то, что это не может быть решающим фактором в вашем решении, вы все равно должны быть приняты во внимание при их выборе. Особенно, если вы собираетесь отправиться в поход в разных местах.
• законы Это всегда идея хорошо знать, что есть и что не является незаконным, чтобы использовать в той области, в которой вы планируете в лагерь. Законодательство обычно создается с учетом интересов общества. Если быть законопослушным гражданином не является достаточно большой мотивацией, то возможные штрафы заставят обратить внимание на законы.

В некоторых местах запрещено использование спиртовых плит. Иногда это относится к природным заповедникам, которые очень защищают местную флору и фауну или очень подвержены пожарам. Проверьте местные правила, чтобы убедиться,.

Обводненность

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

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

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

Вентиляторные горелки и управление ими

• Горелка для жидкого топлива имеет встроенные насос и вентилятор. Первый всасывает из бака топливо, впрыскивает под давлением и распыляет его в теплообменнике, второй принудительно подаёт воздух в дозированном количестве, необходимом для горения. Наличие вентилятора заодно повышает эффективность дымоудаления. Жидкотопливная горелка — сложное и недешёвое устройство, чувствительное к качеству топлива. Установка предварительных фильтров и их своевременная замена для его очистки обязательна. Простые и дешёвые горелки могут работать только на максимальном режиме, более совершенные имеют 2-3 ступени мощности. Это способствует снижению потребления топлива и увеличению срока службы оборудования.

Большинство горелок работает на относительно лёгких видах топлива: дизельном, нефтяном масле, биотопливе. Но существуют и горелки с предварительным подогревом топлива для более густого и менее горючего отработанного технического масла, а также универсальные, способные эффективно сжигать все виды. Горелки для «отработки» и универсальные стоят ощутимо дороже обычных.

• Автоматика управления современных ЖТКО согласовывает работу горелки с системой отопления в целом, позволяет добиваться экономного расхода топлива и оптимального теплового режима, ничем не уступающего по комфортности газовому и электрическому отоплению. При наличии качественного топлива оборудование работает полностью автономно, многие теплогенераторы могут быть встроены в систему «умный дом», управляться дистанционно.

Активность

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

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

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

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

Отопление дома котлом – плюсы и минусы

Если у вас есть возможность поставить газовый, электрический, пеллетный или дизельный котел, то вы сможете наладить систему отопления дома с автоматическим регулированием температуры. Ни одна печь не в состоянии работать в полностью автоматическом режиме, в отличие от указанных выше видов котлов.

Если вы постоянно проживаете в своем загородном доме, то котел позволит вам запускать систему отопления осенью, и выключать ее весной. А в промежутке между запуском и остановкой СО минимально ее контролировать. Такой режим функционирования обеспечат вам электрический, газовый и дизельный котлы.

В случае с пеллетным котлом вам придется загружать топливом бункер с частотой от 1 раза в сутки до 1 раза в месяц в зависимости от объема бункера и степени автоматизации котла. Пеллетные котлы, оборудованные автоматическим удалением золы, позволят вам совершать «походы» в котельную не чаще 1 раза в месяц.

Газообразное топливо для камина: за и против

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

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