Температура горения угля: виды углей и их свойства

Горение — угль

Из всех предложенных теорий горения углей наиболее вероятными считаются: гипотеза промежуточного образования сложного кислород-углеродного комплекса ( И. Лэнгмюр считает, что при сгорании угля первоначально образуется промежуточный комплекс CV. O который разлагается с образованием СО2, образующей затем с углем тот же комплекс.
 

Например, в реакции горения угля выделяется теплота.
 

Поскольку скорость химического акта горения угля растет месте с величиной его поверхности, то естественно ожидать уменьшения температуры воспламенения с повышением дисперсности. Действительно, опыты показывают, что температура воспламенения снижается с падением размеров зерна. Я — Мар-ховский нашел, что при горении пыли ( минус 10000 отверстий на 1 см2 подъем температуры происходит скачкообразно.
 

Суммируя вышеизложенное о процессе горения угля при давлениях, близких к атмосферному, можно, по-видимому, сделать следующее заключение.
 

В кинетической области скорость горения угля пропорциональна давлению кислорода. В диффузионной области, когда реакция углерода с кислородом идет настолько быстро, что скорость диффузии лимитирует скорость сгорания, время сгорания угольной частицы будет зависеть от условий диффузии.
 

Из всех предложенных теорий горения углей наиболее вероятными считаются: гипотеза промежуточного образования сложного кислород-углеродного комплекса ( И. Лэнгмюр считает, что при сгорании угля первоначально образуется промежуточный комплекс CVOV, который разлагается с образованием СО2, образующей затем с углем тот же комплекс.
 

Это уравнение описывает скорость горения угля при регенерации алюмохромового катализатора в аппарате со взвешенным слоем при условиях, близких к идеальному перемешиванию частиц.
 

Действие черного пороха обусловлено горением угля и серы за счет кислорода, выделяющегося из нитрата калия.
 

В каких случаях при горении угля образуется СО. Почему опасность появления угара при закрывании печи уменьшается по мере уменьшения накала углей.
 

Монооксид углерода образуется при горении угля при недостатке кислорода или при очень высоких температурах, когда СО2 неустойчив.
 

В каких случаях при горении угля образуется СО. Почему опасность появления угара при закрывании печи уменьшается по мере уменьшения накала углей.
 

Монооксид углерода образуется при горении угля при недостатке кислорода или при очень высоких температурах, когда СО2 неустойчив.
 

Разновидности угля и их характеристики

Экономичность и эффективность эксплуатации твердотопливного котла напрямую зависит от вида используемого топлива. Кроме отходов из древесины, в качестве основного энергоносителя часто используется уголь разных видов. Именно поэтому те, кто использует его в качестве основного топлива, должны знать его удельную теплоту сгорания.

Прежде всего, уголь различают по происхождению. В его состав входят различные остатки древних растений и битумных масс, которые подверглись специфическим изменениям во время погружения под землю. Превращение всех этих веществ в эффективное топливо происходило при высоких температурах и в условиях нехватки кислорода. Специалисты отмечают, что к ископаемым видам топлива относятся каменные и бурые угли, а также антрацит.

В этом видео вы узнаете процесс горения бурого угля:

Природный каменный материал

Этот вид топлива возник гораздо раньше, нежели бурый уголь. Большие пласты материала расположены под землёй на глубине 3 километра. В его составе содержится до 97% чистого углерода, а вот количество летучих примесей находится в пределах 35%. Что касается влажности, то в каменном угле её не больше чем 15%. А это положительно влияет на теплоэффективность ископаемого.

В идеальных условиях удельная теплота сгорания каменного угля находится в пределах 2100°C. Но в обычной отопительной печи такой материал сжигается максимум при 1000°C.

Уровень теплоотдачи варьируется в пределах 7 тыс. ккал/кг. Стоит отметить, что этот вид топлива плохо поддаётся разжиганию, так как для этих целей нужно нагреть печь до 400°C.

Этот материал не подойдет для разжигания

Как показывает практика, именно каменный уголь чаще всего используется обычными гражданами для обогрева домов, дач и зданий иного назначения.

Универсальный бурый вид

Среди всех существующих ископаемых углей именно этот вид считается самым молодым. Своё название топливо получило благодаря специфическому бурому цвету. Среди основных его характеристик можно отметить то, что в нём содержится много летучих примесей и влаги — более 40%. Но несмотря на это, количество чистого углерода может достигать отметки 75%. Так как в буром угле содержится много влаги, у него низкая температура горения и небольшой процент теплоотдачи. Воспламеняться топливо начинает при 260 градусах, а вот температура горения может достигать 2000°C. Что касается теплоты сгорания, этот показатель составляет 3600 ккал/кг.

Это интересно: дрова ольховые свойства.
В таком материале содержится много влаги

Но большой популярностью пользуется брикетированная форма этого ископаемого, которая прошла специальную подготовку на крупном производстве. В искусственных условиях производители снижают его влажность, благодаря чему существенно возрастает энергоэффективность. Стоит отметить, что теплоотдача брикетированного бурого угля составляет целых 5 тыс. ккал/кг.

Это одно из самых древних полезных ископаемых, в составе которого практически нет летучих примесей и влаги. А вот количество углерода превышает отметку 95%. Исследования показали, что удельная теплота сгорания угля находится в пределах от 8500 до 9 тыс. ккал/кг — это самый высокий показатель среди всех существующих углей. В идеальных условиях такое топливо сгорает при температуре 2250°C, а вот воспламеняется при 600°C. Стоит отметить, что этот показатель характерен для самых низкокалорийных видов. Чтобы разжечь антрацит, нужно использовать сухие дрова, так как необходимо создать определённый нагрев котла или же печи.

Этот ископаемый материал относится к промышленной категории топлива. Использовать его в обычном котле или печи очень дорого и невыгодно. Несмотря на то, что антрацит выгодно отличается от своих собратьев малодымностью и низкой зольностью.

К тому же такой материал дорогой

Понижение — температура — горение

Понижение температуры горения замедляет скорость химических реакций и приводит к заметному удлинению факела пламени.  

Для понижения температуры горения кокса кислород разбавляют двуокисью углерода, которая, реагируя с углеродом кокса, также образует окись углерода. На проведение этой эндотермической реакции расходуется значительная часть тепла, выделяющегося при сжигании кокса в кислороде. Таким образом, при применении двуокиси углерода снижается температура процесса и уменьшается расход кислорода и кокса.  

Явление диссоциации связано с понижением температуры горения, обусловленным отрицательным тепловым эффектом соответствующих реакций. В связи с этим наряду с калориметрической температурой горения в расчетах пользуются понятием теоретической температуры горения, под которой имеется в виду температура, до которой нагрелись бы образующиеся газы при горении топлива, сопровождающемся диссоциацией, если бы все тепло, введенное в топку, пошло на нагрев этих газов.  

Для данной горелки при понижении температуры горения на 70 С радиационный тепловой поток уменьшается на 13 0 %, а за счет удлинения пламени увеличивается на 12 3 %, т.е. останется практически неизменным.  

При распространении пламени в узких трубках понижение температуры горения обусловливается теплоотдачей стенкам трубы. При распространении пламени в широких трубках понижение температуры пламени происходит вследствие потери энергии при излучении.  

Пожары можно тушить водой, которая способствует понижению температуры горения, а также пенообразующими составами или химическим порошком из огнетушителей или песком, которые изолируют горящие предметы от доступа кислорода воздуха. Однако водой нельзя тушить горючие жидкости, плотность которых меньше плотности воды, потому что эти жидкости всплывают и продолжают гореть. В случае возгорания горючих жидкостей или электроприборов необходимо применять только химическую пену, углекислоту или химический порошок, используемые в соответствующих типах огнетушителей.  

Наличие в продуктах сгорания газов приводит к понижению температуры горения термитных составов. Соотношение твердой и газообразной фазы в зависимости от рецептов зажигательных составов может колебаться в широких пределах.  

Это явление сопровождается поглощением тепла, следовательно, понижением температуры горения.  

Сжигание горючей смеси с коэффициентом расхода воздуха значительно большим единицы, а также понижение температуры горения другими способами приводит к уменьшению выхода окислов азота.  

Разбавление смеси инертным компонентом, уменьшающее суммарный тепловой эффект ( iQ), приводит к понижению температуры горения. Аналогично влияние увеличения содержания избыточного компонента. Во многих случаях этот эффект еще сильнее, обычно в отношении избыточного горючего. Органические горючие имеют высокую теплоемкость, а при достаточном нагревании в продуктах сгорания подвергаются эндотермическому разложению.  

На практике количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания, берут несколько больше теоретически необходимого, что приводит к понижению температуры горения.  

Уменьшение диаметра сосуда сужает область воспламенения, что связано с тепловыми потерями из зоны реакции к стенкам сосуда, понижением температуры горения в зоне реакции и уменьшением скорости распространения пламени.  

В котлах высокого давления ( 100 ата) на парообразование требуется около 54 % всего тепловооприя-тия, поэтому лишь при низкосортных влажных топливах, дающих из-за понижения температуры горения меньше тепловыделения в топке, требуется кипящий экономайзер. В котлах с давлением от 140 ата и больше доля тепла, идущая на парообразование, составляет уже 42 % и менее, поэтому для поглощения необходимого количества тепла в топке ( QJ перемещают в нее часть экономайзерных или пароперегревательных поверхностей. В конвективной части экономайзера в этом случае вода не догревается до температуры кипения. Более рациональным является размещение в этом случае в топке радиационных и полурадиационных пароперегревателей.  

Создание оптимальных условий для горения

По причине высокой температуры все внутренние элементы печи выполняются из специального огнеупорного кирпича. Для их укладки применяют огнеупорную глину. При создании специальных условий вполне можно получить в печи температуру, превышающую 2000 градусов. У каждого вида угля существует свой показатель точки воспламенения

После достижения этого показателя важно поддерживать температуру воспламенения, непрерывно подавая в топку избыточное количество кислорода

Среди недостатков данного процесса выделим потерю тепла, ведь часть выделяемой энергии будет уходить через трубу. Это приводит к понижению температуры топки. В ходе экспериментальных исследований ученым удалось установить для различных видов топлива оптимальный избыточный объем кислорода. Благодаря выбору избытка воздуха, можно рассчитывать на полное сгорание топлива. В итоге можно рассчитывать на минимальные потери тепловой энергии.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

Если уголь используется в твердотопливном котле, тогда нельзя допустить вскипание теплоносителя. Основная опасность связана с тем, что предохранительный клапан может просто не сработать, а это чревато большим взрывом. К тому же смесь воды и горячего пара плохо воздействует на функциональные способности циркуляционного насоса. Специалистами были разработаны два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Применение бурого угля и древесного: области использования

Бурый уголь является самым дешевым среди других видов топлива. Его поэтому широко применяют в быту и некоторой промышленности. Например, в химической промышленности, для получения сажи, бензина, полукокса, горного воска, а так же их переработки.

Это топливо принесло очень большую пользу в сфере экологии. Древесный уголь, сегодня, считается экологически чистым топливом и при этом совсем безопасным. Поэтому его широко используют во многих отраслях промышленности.

Использование данного угля в промышленности:

• При производстве очень редких и ценных металлов;
• Используют в противогазах в качестве улавливателя вредных веществ;
• Очищают газовые выбросы и стоки;
• Принимают при отравлении в медицине;
• Как подкормка рогатому скоту в сельском хозяйстве;
• Отличное удобрение для почвы;
• В качестве восстановителя.

Древесный уголь способен сгорать без образования золы и пламени, выделяя при этом ровный жар. Температура его горения не всегда постоянна, она может варьироваться. Березовые угли, например, можно использовать даже в кузнечном деле, так как они способны достичь температуры сгорания 1200 – 1300 градусов.

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.

Типы топлива для котла

В твердотопливных котлах могут использоваться: древесина, уголь различных марок, брикеты и другое твердое топливо. Отапливать дом дровами, бурым углем и брикетами очень сложно. Дело в том, что эти виды топлива содержат в себе очень много воды. Вследствие этого для поддержания горения необходимо постоянное выделение тепла. Иначе испаряющаяся вода быстро охлаждает горючее, и огонь погасает. Таким образом, эти виды топлива могут быстро сгореть, выделив некоторое количество тепла, но для поддержания медленного длительного горения совершенно не подходят, в то время как каменный уголь может медленно гореть длительное время. Это связано с тем, что углерод не летучий. Когда подача первичного воздуха ограничена, он может находиться в котле в разогретом состоянии, не остывать. Когда же первичный воздух вновь начинает поступать (теплоноситель остыл, открылась заслонка первичного воздуха), то углерод начинает окисляться, выделяя тепло.

В отоплении обычно используются длиннопламенные угли, кокс, антрацит, бурые угли. Большинство котлов оптимально функционируют на длиннопламенных углях. Кокс и антрацит горят далеко не во всяких котлах и могут использоваться в качестве добавок, но не как основное топливо. Бурые угли вообще плохо подходят для отопления, так как плохо горят, дают мало тепла и много золы. Я отапливаюсь длиннопламенным углем (ДПК — длиннопламенный каменный).

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите! Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Еще статьи

Отопление газовыми баллонами, баллонным сжиженным газом, пропаном, про… Делюсь опытом отопления дома баллонным газом….

Почему дома холодно, куда уходит тепло, потери тепла…. Почему дома холодно? Куда уходит тепло? Как сделать, чтобы было тепло? Потери те…

Печь, печное отопление. Расчет, проектирование, калькуляция. Рассчитат… Расчет печного отопления. Размеры, вес и мощность печи. Анализ теплопотерь….

Газовые баллоны бытовые. Подключение, применение, эксплуатация, исполь… Безопасная эксплуатация бытовых газовых баллонов….

Вязание. Стежки, Мелкие подковки, Параллельные цепочки, Густая рябь. С… Как вязать узоры. Подробное описание Стежки, Мелкие подковки, Параллельные цепоч…

Вязание. Вишневый сад. Эскимо. Рисунки. Схемы узоров… Как вывязать следующие узоры: Вишневый сад. Эскимо. Подробная инструкция с поясн…

Вязание. Мотыльки. Схемы узоров, рисунки… Как вязать следующие узоры: Мотыльки. Подробная инструкция с пояснениями…

Вязание. Бабочка. Рисунки. Схемы узоров… Как вывязать узор — Бабочка. Подробная инструкция с пояснениями…

Для домовладельцев, пользующихся для обогрева жилища различными видами твердого топлива, немалый интерес представляет такой параметр, как температура горения угля. Логически рассуждая, чем выше эта температура, тем больше тепла можно получить при сжигании топлива. Но это теория, а на практике все происходит несколько иначе. О реальном сжигании этого ценного ископаемого и пойдет речь в данном материале.

Какой уголь выбирать для топки?

Что такое уголь? Это продукт растительного происхождения, в состав которого входят углероды и негорючие примеси. Именно они образуют после прогорания золу и шлакообразные вещества. Соотношение двух компонентов везде разное. Именно оно, а также «возраст» природного топлива определяет марку угля. Специалисты различают несколько разновидностей.

Самый «молодой» вид угля – лингит. Он имеет довольно рыхлую структуру. Если взять в руки комок лингита, он быстро рассыплется и потеряет форму. Такой уголь чаще всего используется в тепловых электростанциях, а вот для отопления дома лингит не подходит.

Материал для печей, работающих на угле – основной критерий выбора топлива и печи. Разберем эти качества подробнее.

Когда растопка печи успешно завершена и дрова весело полыхают в топливнике, остается только следить за тепловым режимом работы и вовремя подкладывать новые поленья. Что касается режима, то его рекомендуется поддерживать постоянно на одном уровне, избегая перегрева

Поддержание оптимального теплового режима и своевременное подкладывание поленьев – оптимальный способ правильно топить печь дровами, хотя и не слишком удобный в ночное время. Вставать среди ночи не хочется никому, хотя при крепком морозе на улице этого не избежать, иначе к утру дом выстынет. Во время непрерывной топки в течении нескольких суток зольник приходится вычищать {amp}amp;на ходу{amp}amp;

, чтобы обеспечить поступление воздуха в камеру сжигания.Операция производится с помощью железного совка в тот момент, когда основная масса древесины прогорела и в топливнике остается несколько головешек. Надо произвести шуровку в камере сгорания кочергой, прикрыть вьюшку, а затем распахнуть дверцу поддувала и быстро удалить золу совком в металлическое ведро.

Важно. На полу перед дверцами печи всегда должен лежать лист металла шириной до 1 м

Вне зависимости от того, уголь или дрова будут применяться в качестве основного топлива, розжиг выполняется одинаково. Для начала следует очистить зольную камеру и топливник, используя кочергу, совок и веник. После очистки не забудьте веником удалить остатки золы из притворов дверец, в противном случае они будут закрываться неплотно.

Чтобы разжечь печку, надо действовать согласно инструкции:

• уложить на колосниковую решетку несколько смятых листов бумаги и несколько тонких лучин. Применять жидкое горючее для растопки недопустимо;
• из тонких поленьев сделать закладку примерно на 2/3 объема топки. Дрова можно сложить {amp}amp;домиком{amp}amp; или крест-накрест, делая просветы для воздуха. Тут как раз и пригодятся коротыши, о которых говорилось ранее;
• открыть вьюшку примерно наполовину, дверцу поддувала приоткрыть на четверть;
• через открытую дверку основной камеры поджечь бумагу, потом ее закрыть. Хорошо, когда у вас установлена топка для печи с панорамным стеклом, тогда процесс хорошо виден. Если стекла нет, дверцу оставляют немного приоткрытой и наблюдают за горением, регулируя подачу воздуха дверкой зольника. Обычно вначале ее открывают наполовину, а когда древесина разгорится – прикрывают.

Применение

Основным использованием топлива является его сжигание для выделения тепла. Тепло используется не только для отопления частного дома и приготовления пищи, но и в промышленности для обеспечения технологических процессов, происходящих при высокой температуре.

В отличие от обычной печки, где процесс поступления кислорода и интенсивность горения слабо регулируется, в промышленных печах особое внимание уделяется контролю над подачей кислорода и поддержанием равномерной температуры горения. Рассмотрим основную схему сгорания угля

Рассмотрим основную схему сгорания угля.

1. Идет нагревание топлива и испарение влаги.
2. С ростом температуры начинается процесс коксования с выделением летучих коксовых газов. Сгорая, он дает основное тепло.
3. Уголь превращается в кокс.
4. Процесс горения кокса сопровождается выделением тепла, достаточного для запуска коксования следующей порции топлива.

В промышленных котлах горение кокса разделяется по разным камерам от горения коксового газа. Это позволяет осуществлять приток кислорода для кокса и газа с разной интенсивностью, добиваясь необходимой скорости горения и поддержания необходимой температуры.

Температура угля в мангале

Поддерживать оптимальную температуру угля в мангале – задача не из простых. Погода, размеры мангала, топливо, которое вы используете (древесный уголь или брикеты), — всё это влияет на силу жара от углей. Однако вы можете повлиять на то, насколько силен жар до того, как вы начнете готовить на углях. Это действительно важно, так как самая распространенная ошибка большинства шашлычников в том, что они начинают готовить слишком рано. Для приготовления многих блюд требуется средняя температура

, хотя, например, отбивные или гамбургеры могут готовиться при более высоких температурах. А вот рыбу, овощи и курицу желательно готовить при более мягких температурах, чуть ниже средней.

Независимо от того, что вы решили приготовить, дождитесь сперва, пока пламя в мангале не погаснет от слова «совсем». Наличие огненных всполохов означает, что древесный уголь всё ещё горит и дымится. На этом этапе нельзя начинать готовить, ведь из-за пламени продукты только обуглятся снаружи и не прожарятся изнутри, к тому же, дым пропитает мясо и оно приобретет вкус пепла. Мало приятного.

После того, как пламя утихнет, а раскаленные угли покроются слоем белого пепла, можно приступать к готовке. Но для начала установите на мангал решетку, чтобы она нагрелась; еда прилипает к холодной решетке.

Поскольку скорость приготовления пищи в значительной степени определяется тем, насколько далеко она расположена от углей, то решетку лучше располагать так, чтобы было удобнее контролировать уровень жара. Например, для настольных мангалов и мангалов, встроенных в стол от BestPatio, есть специальный лифт для решетки, благодаря которому можно контролировать расстояние до углей. Некоторые грили также имеют возможность регулирования высоты решетки. Обычно 10 сантиметров – оптимальное расстояние от углей для комфортного приготовления пищи.

Проще всего проверить уровень жара – держать ладонь над решеткой на расстоянии 2-4 сантиметров или над углями на расстоянии 7-8 сантиметров. При этом нужно считать, сколько секунд вы сможете удерживать ладонь над углями до того, как станет нестерпимо горячо. Вот примерный температурный диапазон:

Чтобы ваш шашлык не подгорел при слишком высокой температуре, следует равномерно распределить угли по мангалу, а также закрыть воздушные отверстия. Таким образом будет ограничена подача кислорода и процесс горения снизится.