Плюсы и минусы различных видов твёрдого топлива для котлов: уголь и торф
Установка твердотопливного котла — один из популярных способов решения проблемы отопления в доме. Выбор топлива в первую очередь зависит от степени его доступности. Потому что, каким бы эффективным и экономически выгодным оно ни было, если на его доставку вы будете тратить значительные силы и средства, то это — невыгодный вариант.
Горящее топливо
В первой части статьи о плюсах и минусах различных видов твёрдого топлива для котлов я рассматривала самые распространённые — древесину и её разнообразные технологические производные: топливные брикеты и пеллеты. В этой части речь пойдёт об ископаемых видах углеводородов, используемых в качестве твёрдого топлива для бытовых котлов.
Классификация ископаемого твёрдого топлива
Уголь — самое энергоэффективное твёрдое топливо, используемое в бытовых приборах отопления. В СССР и России удельная теплота сгорания одного килограмма каменного угля считалась и считается «условным топливом». Эта единица («условное топливо») используется для расчёта теплотворности производных нефти. Использование угля лежало в основе цивилизационного скачка человеческого общества: с этим ископаемым топливом связана промышленная революция.
Степень углефикации — это геологический возраст ископаемого. В процессе углефикации повышается количество углерода и уменьшается доля летучих веществ: сначала кислорода, а на более поздних стадиях — азота и водорода. Изменяются и физические характеристики угля: повышается плотность, снижается влагопоглощательная способность, меняется электропроводимость и теплопроводность. А главное — увеличивается удельная теплота сгорания.
Торф по своему составу и геологическому возрасту — самое молодое образование. И, собственно, углём он ещё не стал: он находится в самом начале пути превращения органических остатков в уголь.
Торф — это наслоения не до конца разложившихся в условиях болот мхов и другой растительности. Со временем, в результате естественных процессов, сформировавшийся торф покрывается так называемой кровлей — слоем грунта. Постепенно торф опускается глубже, испытывает давление, вытесняющее из него кислород и воду, и увеличение температуры. Начинается процесс метаморфизма торфа в следующую стадию — бурый уголь.
Торфоразработка
Надо понимать, что схематично описываемый процесс превращения древних торфяников в угольные пласты растянут на миллионы лет. Но даже пока торф ещё не стал углём, он уже является топливом: в нём содержится около 50% углерода и его удельная теплота сгорания составляет от 8 до 15 МДж/кг — такая же, как у древесины. Теплотворность зависит от вида торфа и количества балластных примесей — зольности.
Из добытого торфа изготавливаются топливные брикеты, которые подходят для печей, каминов и котлов. По количеству выдаваемой теплоты и образованию золы такое топливо сопоставимо с обычными дровами и топливными брикетами из древесных отходов. Их стоимость выше, чем у дров, но ниже цены на топливные брикеты из древесины.
Торфяные топливные брикеты
Тем, кто планирует приобрести в качестве топлива прессованный торф, нужно иметь в виду, что качество брикетов из него может быть разным. Некоторые рассыпаются, при сжигании издают неприятный запах, а после сгорания оставляют много золы. Причиной этого может быть недобросовестность производителя и низкое качество исходного сырья: его технические параметры зависят от глубины залегания торфа и от места добычи.
Бурый уголь
Бурый уголь принадлежит к третьей, низшей (буроугольной) степени углефикации. Залегает на глубине около километра. В советской и российской геологической школе, а также в странах Евросоюза и Англии, бурые угли ещё называют лигнитом. В Америке лигниты — вещества, содержащие лигнин (целлюлозные ткани), — выделяют в отдельную группу, предшествующую бурым углям.
Бурый уголь имеет цвет от тёмно-коричневого (бурого) до чёрного. Часто в его структуре заметны растительные остатки, на изломе кусок такого угля похож на землю или древесину.
Кусок бурого угля
Он содержит 50-70% углерода, много летучих веществ и воды. Вода и большое количество примесей (кислород и азот) значительно снижают теплотворную способность бурого угля, она составляет около 15 МДж/кг. А летучие вещества облегчают розжиг: бурый уголь легко воспламеняется.
Повышенное содержание примесей и летучих веществ приводит к образованию большого количества золы при сжигании — до 40%, коптящего пламени и осаждению сажи в дымоходе. Бурый уголь включает в себя много серы. Горение этого вида топлива сопровождается запахом гари.
На открытом воздухе содержащаяся в буром угле вода испаряется, и куски рассыпаются в порошок. Это ещё одна особенность, осложняющая использование бурого угля в качестве топлива: необходим либо котёл со специальной горелкой, позволяющей сжигать пылевидное топливо, либо предварительное прессование угольной пыли в брикеты.
Брикеты бурого угля
Как топливо бурый уголь используется реже чем каменный, чаще всего в частных домах небольших населённых пунктов. Его стоимость невысока: тонна бурого угля стоит от 900 до 1400 рублей в зависимости от марки.
Каменный уголь
Каменный уголь в качестве топлива использовался с древних времён. Упоминание о нём можно встретить в трудах Аристотеля (IV век до н. э.). Каменный уголь принадлежит к второй степени углефикации — каменноугольной. Основные его запасы образовались в каменноугольном периоде (карбоне) — примерно 358 млн лет назад.
Это довольно плотная порода чёрного или чёрно-серого цвета с характерным угольным блеском на изломе. По степени блеска можно определить одно из качеств твёрдого топлива — зольность, то есть количество балластных минеральных веществ, не участвующих в горении. Чем более матовую поверхность имеет уголь, тем больше в нём примесей.
Добыча угля в шахте
Каменный уголь содержит от 72 до 90% углерода, что позволяет ему иметь высокую удельную теплоту сгорания — 22-26 МДж/кг. При сжигании одного килограмма такого топлива получают до 6120 ккал или 7,2 кВт/час.
Широкая распространённость и относительно небольшая цена (от 1100 до 2850 рублей за тонну) при высокой энергоэффективности делает каменный уголь наиболее популярным видом топлива для бытовых котлов. Стоимость каменного угля зависит от марки (технических параметров и фракции).
Железнодорожные составы с каменным углём
Уголь
При сжигании угля в обычных котлах в продуктах сгорания остаётся довольно много недогоревших частиц (сажи). Эта чёрная пыль оседает на территории участка, особенно чётко это видно зимой на фоне белого снега. С этой проблемой помогают справится пиролизные модели угольных котлов, которые имеют дожиг продуктов сгорания. Пиролизные котлы обладают и большей эффективностью в сравнении с обыкновенными, их КПД достигает 85%.
При сжигании каменного угля атмосфера загрязняется. У газогенераторных (пиролизных) котлов процент выброса в атмосферу вредных веществ ниже, правда, и стоимость их на порядок больше.
Отопление углём требует хорошо организованной системы вентиляции котельной. При недостатке кислорода во время горения образуются токсичные вещества.
Антрацит
Каменный уголь самого высокого качества — антрацит. Это древнейший из ископаемых видов твёрдого топлива — в последней стадии углефикации. Чаще всего месторождения антрацита находятся в местностях с высокой геологической активностью. В результате сдвигов земной коры массивы этого ископаемого топлива оказываются погребёнными под очень большим (в несколько километров) слоем грунта. Антрацит содержит до 98% углерода и очень мало воды и прочих примесей, включая серу. Он густого чёрного цвета с высокой степенью блеска.
Антрацит
Древесный уголь
Строго говоря, древесный уголь не является в полном смысле ископаемым топливом. Углём этот вид топлива назван за свой чёрный цвет. Древесный уголь — продукт, получаемый при пиролизе древесины: нагреве дерева до температуры +400. +600°С без доступа (или с ограниченным доступом) кислорода. Древесина в таких условиях (без кислорода) не горит, однако происходит разложение органических веществ под действием температуры: сухая перегонка.
Древесный уголь
Во время получения древесного угля практически не изменяется структура древесины: на куске готового продукта можно разглядеть волокна дерева. Сохраняется пористость, потому древесный уголь — хороший адсорбент.
Такой уголь содержит большое количество углерода, то есть имеет высокую теплотворную способность: удельная теплота сгорания древесного угля — 31 МДж/кг. Поэтому древесный уголь используют в своей работе кузнецы. Чугунолитейные производства на заре промышленной эры тоже работали на древесном угле.
Кузница
Отопление древесным углём более экологично в сравнении с ископаемым топливом. Процесс горения древесного угля аналогичен горению дров: остаётся малое количество золы, нет серы. Стоимость такого угля соизмерима с ценой на каменный уголь, и поэтому (из-за относительно высокой цены) древесный уголь — не самый распространённый вид топлива.
Если есть желание и возможность, высокоуглеродное топливо можно получить и самостоятельно, подвергая пиролизу обычные дрова. Процесс получения древесного угля не требует высокотехнологичного оборудования, хотя, конечно, сегодня древесину обжигают в специальных промышленных печах.
Работа углежога
Кустарное производство древесного угля организовывается ямно или кучно: разводится костёр, затем сверху закладываются дрова, предназначенные для получения угля, а потом бурт или яма с дровами закрывается слоем земли. Внутри сохраняется высокая температура, но невозможен процесс активного горения. В работу углежога, помимо формирования бурта, входит и слежение за тем, чтобы сохранялся ограниченный доступ кислорода в бурт. При большом объёме древесины процесс пиролизного сжигания может длиться до нескольких месяцев.
Я рассказала о всех видах твёрдого топлива, используемого в бытовых котлах, рассмотрев положительные и отрицательные стороны каждого из них. Какой сделать выбор — зависит от разных причин: доступности топлива, финансовой ситуации, модели отопительного оборудования, отношении к вопросам экологии и так далее.
Дрова и уголь против топливных брикетов: выявляем сильнейшего
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Чем лучше всего топить твёрдотопливный котел или печь в загородном доме? Дровами, углём или, может быть, топливными брикетами, т.н. евродровами? Этими вопросами традиционно озадачиваются домовладельцы в отопительный сезон. Ответим на них, обратившись к опыту портала.
Главный принцип выбора топлива для дома с твердотопливным котлом
Если сделать запрос в интернете, чем лучше и дешевле отапливать загородный дом с твёрдотопливным котлом, то появятся десятки предложений и отзывов, где люди рассказывают о своём опыте. Кто-то только за дрова. Другие хвалят топливные брикеты. А третьи предпочитают уголь. Ситуация усугубляется тем, что часто, загородные жители считают свою точку зрения единственно верной и не хотят слушать других. В таких спорах сломано немало копий. Как быть и прийти к общему знаменателю? Выход — сузить круг поиска некого идеально вида топлива для твердотопливного котла, придерживаясь следующей рекомендации.
Где-то это — дрова. В других местах хорошо налажена переработка отходов деревопроизводств в топливные брикеты. А в угледобывающих регионах этот вид топлива, особенно, если есть возможность выбрать месторождение с качественным углём, вне конкуренции.
Особенности отопления дровами
Я отапливаю дом твёрдотопливным котлом мощностью в 30 кВт. Сначала пробовал закидывать в топку дрова. Не понравилось. Прогорают минут за 30 максимум за 1 час. Угля на пробу в маленьком количестве не достал. Купил топливные брикеты из опилок. Полная топка ТТ котла, это — около 10 кг, горит 1.5 часа от закладки до тления при поддержке температуры теплоносителя не менее + 60 °C. В технических характеристикам к разным котлам пишут, что время работы на одной закладке дров от 4-8 до 12 часов. Это реально и как этого добиться? Делитесь опытом!
По словам chicken-A, в его твердотопливном котле, полная закладка из березовых дров (объём топки 42 л) горит около 3-х — 4-х часов, а иногда и дольше. У starper 3-4 часа горит пять поленьев. У spdim дрова горят от 2-х до 6 часов, но многое зависит от загрузки котла (если забить топку по максимум — 20-22 кг), вида топлива и его влажности.
Думаю, проблема у Spd из-за мокрых дров, или из-за закладки древесины мягких пород. У меня похожая картина если закинуть в топку гнилую осину или тополь. Быстро прогорают, а тепла от них не добиться. Хорошие сухие берёзовые или дубовые дрова горят как надо. Ну и дом надо хорошо утеплить.
Итак, влажность и порода древесины (малой, средней и высокой плотности) напрямую влияют на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания), т.е. количество теплоты выделившейся при сгорании топлива, определённого объёма или массы.
Нельзя топить твердотопливный котел свежеспиленной древесиной. Топливо должно просушиться — избавиться от лишней воды. Для чего дрова складируют в дровник и оставляют на просушку.
Также на длительность горения и количество выделяемого тепла влияет плотность древесины — отношение массы древесины к её объему (кг/м 3 ).
Плюсы и минусы топливных брикетов
Теперь рассмотрим евродрова. Топливные брикеты делают из отходов деревообрабатывающих и мебельных предприятий. Стружку или опилки обычно дробят. Затем полученную древесную муку прессуют под большим давлением и на выходе получаются «кирпичи», «цилиндры», «таблетки», склеенные лигнином — природным полимером.
Преимущества древесных топливных брикетов:
Практика показывает, что топливные брикеты имеющие более высокую плотность (около 1000 кг/м 3 ) и меньшую влажность, горят дольше и лучше, чем дрова.
Поделюсь своим опытом. Газа нет. Выделенной электрической мощности мало. Обогреваться соляркой или углём не хочу. Топил твёрдотопливный котёл сухими дровами и брикетами. Мне удобнее отапливаться топливными брикетами, а не заготавливать дрова впрок. Сушить их. Брикеты занимают в три раза меньше места при складировании, чем дрова. Горят дольше. Одной закладки хватает на сутки. Хочу дом как следует утеплить и, тогда, думаю, брикетов хватит и на 2 дня.
Но, брикеты бывают разные. Качество сильно зависит от производителя и исходного сырья. Нерадивые производители используют отходы от производства фанеры с фенолформальдегидным клеем. Отходы с лесопилок — кору, горбыль. Это влияет на качество евродров и их теплотворную способность.
Купил себе на пробу брикетов в виде «кирпичей». Не понравились. Долго разгораются. Жара от них мало. Котел не выходит на максимальную мощность. Перед ними пробовал топливные брикеты в виде «цилиндров» с отверстием посередине. Горят в разы лучше. И тепла дают намного больше. Но стоят дороже. Кстати, даже те брикеты в виде «кирпичей», горели всё же лучше, чем дрова. Может, мне просто сырые брикеты попались?
По словам Andreyraduga, при покупке топливных брикетов обращайте внимание не на название, а на то, из чего они сделаны. Пользователь, для камина, покупал разные брикеты. Например, коричневые «цилиндры», с отверстием посередине, хоть и самые дорогие, но сгорели очень быстро. «Кирпичи», изготовленные не из стружки (это видно на глаз), а из древесной муки и плотно спрессованные, долго и жарко горят и дают немного золы.
Уголь — самое выгодное топливо для твердотопливного котла?
Если сравнить удельную теплоту сгорания 1 кг угля, например, антрацита (6700 ккал, 7.8 кВт*ч) с топливными брикетами (4500 – 5000 ккал), то можно подумать, что уголь, как топливо для ТТ котла, вне конкуренции. В регионах, где его добывают, и где мало леса и нет альтернативы, это — так. Но уголь бывает разный – низкосортный (плохо горит, даёт мало жара), бурый, уголь с большим включением породы, коксующийся (забивает топку спекшейся массой).
Я один раз купил уголь. Так он не горел, пока я в поддувало строительный фен на засунул. Хочу попробовать угольные гранулы длительного горения, и каменноугольные «таблетки», сделанные из угольной пыли. А по расходам, провёл такой эксперимент. Для растопки, до рабочей температуры, мне нужно: 1 ведро угля, или 6 топливных брикетов «кирпичей», или 3 вязанки дров из магазина, или 6 евродров-«цилиндров».
Из плюсов угля отметим:
Но, не всем понравится грязь и угольная пыль в котельной. Для отопления дома углём к нему нужно приноровиться.
Подведение итогов
Как уже говорилось выше — нет идеального или универсального вида топлива. Каждый случай надо рассматривать индивидуально, исходя их региона проживания, доступности и цены на топливо, конструкции котла, степени утепления дома.
А чем вы отапливаете загородный дом? Делитесь опытом в комментариях!
Всё о сравнении разных видов твёрдого топлива в теме: «Дрова, уголь или топливные брикеты?».
Отопление без газа: инженерные коммуникации своими руками, или как организовать систему отопления на базе самодельного твердотопливного котла с автоматикой.
При оценке топлива использовалась только топливная эффективность и цена топлива, но не учитывалось такой аспект, как влияние на здоровье тех, кто потребляет такое тепло. У меня два котла последовательно, современный газовый Ferroli Divatop HF24 и старый еще советский железный монстр, более заточенный под уголь, но в силу своей конструкции он кушает все что горит, сырое там, сушеное, ему без разницы. Да, КПД у него не на высоте, но он как калашников прост и неприхотлив. Выхлоп ТК котла идет в обратку газового, итого при совместной работе двух котлов газовый стоит в режиме ожидания пока работает ТК и если он прогорит или мне некогда или нечем его топить, то тогда в работу включается газовый. Итого я утилизирую весь мусор что образуется в доме и экономлю на газе. Чем только я ТК не топил, включая бытовой мусор. казалось бы какая нафиг разница чем топить, если в комнату поступает чистое тепло? Какая разница, что держит в комнате комфортные 25 градусов цельсия? Оказывается, разница есть и очень ощутимая, хотя обычно люди привыкают и не замечают. Оказывается, самое лучшее топливо то, у которого как можно короче цикл от солнца до топки, ведь энергия любого топлива суть энергия солнца. Тогда, мной выведенный рейтинг в порядке убывания:
1. Солнце. Самый идеальный источник тепла.
2. Солнечные коллекторы. Очень хорошо.
3. Тепло солнца, накопленное в грунтовом ТА. Очень хорошо.
4. Электроэнергия, полученная от СБ. Очень хорошо.
5. Дрова. Хорошо.
6. Природный газ. Удовлетворительно.
7. Продукты переработки нефти (пропан соляра бензин) Плохо.
8. Мазут, сырая нефть, отработанное масло. Очень плохо.
9. Уголь. Очень плохо.
10. Бытовой мусор, резина, пластик и так далее. Крайне плохо.
Поэтому, я перепробовав все что можно было теперь топлю ТК исключительно дровами. И не важно, что некоторые дрова дают мало тепла, качество и количество разные вещи. Да, дуб дает много тепла. Но от сосны или березы тепло лучше. Ну тополь это по любому слабое дерево, от него ни тепла ни качества. Так что даже среди дров не все так очевидно. Продукты переработки древесины (отходы ДСП, брикеты, палеты и прочее) все это по качеству тепла обычно на уровне угля или чуть выше. Хотя удобнее практичнее (ДСП не в счет) и горит дольше. Да, евродрова и прочее это удобно. Но. это удобство мнимое, за него потом еще сверх официального прайса приходится доплачивать. медикам. которые в наше время «поколения жертв ЕГЭ» увы далеко не айс.
Преимущества и недостатки торфа как топлива
С каждым днём востребованность местных видов топлива растёт. Ничего удивительного в этом нет: запасы нефти, газа и угля исчерпываются, и вместе с уменьшением их количества увеличивается их стоимость. Торф — то, на что потребители, учёные и бизнесмены сейчас возлагают большие надежды.
Торф — ресурс, который занимает 3% суши
Что такое торф? Это остатки растений, которые находятся на болотах. Из-за нехватки кислорода и повышенной влажности, свойственным болотистой местности, растения не разлагаются до конца и накапливаются, со временем превращаясь в то, что мы называем торфом. Количество этого ресурса на Земле необычайно высоко: он покрывает порядка 3% общей площади суши. Причём Россия располагает вторым местом по запасу торфа, уступая только Канаде, — а это 60% общемировых запасов. Особенно богатыми считаются Томская и Волгоградская области, а также Рязань, Владимир и Москва.
Большое количество торфа расположено в Финляндии, Ирландии и Великобритании, Германии, Швеции и Беларуси, в некоторых штатах США. Однако в полной мере эксплуатируют свои запасы только Канада, Ирландия и Финляндия: по подсчётам TACIS, добыча торфа благодаря этим странам за последние годы выросла примерно на 10%.
Всего несколько десятилетий назад Россия занимала лидирующее место по добыче и использованию торфа, но ситуация изменилась в середине 20-го века, когда в Сибири были обнаружены огромные месторождения природного газа. Добыча торфа, достигшая цифры в 280 млн тонн в год, начала угасать вместе с переходом энергетики на природный газ. На сегодняшний день в нашей стране добывается всего около 2-4 млн тонн торфа в год. На упадок отрасли влияют и некоторые сложности в лицензировании, поскольку добыча топлива из болот — это одновременно и водопользование, и недропользование. Да и оборудование, простаивавшее десятки лет с советских времён, успело порядком износиться.
На природном газе сегодня работают около 90% всех энергетических установок. Без сомнений, это достаточно удобное и недорогое топливо, но оно исчерпывается — это раз, а во-вторых, делает потребителей очень зависимыми от поставок. К примеру, если что-то случится с трубопроводом, экономические потери будут колоссальными. Сгладить это помогла бы установка резервного оборудования, которое могло бы работать на угле или на торфе.
Торф или уголь — что лучше?
По сравнению с углём торф обладает спектром преимуществ. В первую очередь, это его дешевизна: тонна хорошего угля стоит вдвое больше, чем тонна торфа.
Огромным преимуществом торфа является его экологическая чистота. Так, в каменном угле находится около 1-3% серы, которая, сгорая и вступая во взаимодействие с атмосферой, образует сернистую кислоту — причину выпадения кислотных осадков. В торфе сера практически полностью отсутствует, а зола, образовавшаяся после его сжигания, гораздо проще и безопаснее для утилизации, чем угольный шлак.
Главный экологический недостаток торфа
Но есть у этого волшебного вида топлива и определённые недостатки, на которые не устают указывать учёные, выступающие против перехода энергетики на торф. Это, в первую очередь, вред для экологической обстановки: болота, которые необходимо осушать ради добычи, являются частью экосистемы, и их уничтожение может стать причиной высвобождения огромного количества углекислого газа, что приведёт к парниковому эффекту. Однако это слишком долговременная перспектива. По словам экспертов, газовых запасов нашей страны хватит ещё как минимум на 100 лет.
Перспективы развития торфяной отрасли в России
Впрочем, пессимизм излишен — торфяная отрасль в России постепенно выходит из стазиса. К сожалению, влияет на это не столько искреннее желание прорабатывать богатый ресурс, сколько другие факторы: экономический кризис, рост расценок на коммунальные услуги и энергию. К тому же, «подвижки» носят характер сугубо региональный. Торфяную котельную установку недавно запустили в Свердловской области; Архангельская, Ленинградская, Смоленская, Кировская, Владимирская и Тверская начали экспериментировать с переходом региональных электростанций на альтернативные виды топлива, и на торф в том числе.
На настроения общественности реагирует и Министерство энергетики. Не так давно там рассматривали поправки, которые позволили бы отдавать торфяники в аренду на разработку, а также снизили бы энергетический налог. К 2020 году правительство планирует увеличить добычу как минимум в 4 раза — или на 8 млн тонн — ежегодно.
