Calor específico de combustión del combustible: carbón, leña, gas

Algunas calderas de combustible sólido pueden funcionar con cualquier combustible, pero no con todos. Por lo tanto, antes de comprar carbón, mire el pasaporte de su unidad. Las marcas para las que se calculó la caldera deben indicarse allí. Si no hay tal información, puede utilizar el método de prueba. La mayoría de las empresas que venden este tipo de combustible han embolsado carbón. Deberá tomar una bolsa de diferentes grados y fracciones, y alternativamente ahogarse con cada una de ellas. Intente utilizar la misma cantidad de carbón y evalúe los siguientes parámetros: cantidad de calor, duración de la combustión y cantidad de residuos de cenizas.

Leña

Se trata de piezas de madera aserradas o cortadas que, al quemarse en hornos, calderas y otros dispositivos, generan energía térmica.

Para facilitar la carga en la cámara de combustión, el material de madera se corta en elementos separados de hasta 30 cm de largo. Para aumentar la eficiencia de su uso, la madera debe estar lo más seca posible y el proceso de combustión debe ser relativamente lento. En muchos aspectos, la leña de maderas duras como el roble y el abedul, el avellano y el fresno, el espino son adecuadas para calentar locales. Debido al alto contenido de resina, el aumento de la velocidad de combustión y el bajo poder calorífico, las coníferas son significativamente inferiores a este respecto.

¿Cómo comparar el costo de las briquetas de combustible con el costo de la leña?

Como sabe, la leña se vende con mayor frecuencia a granel o apilada. Si ha entregado leña en paletas apiladas, entonces un metro cúbico de dicha leña equivale a 0,7 metros cúbicos en términos de madera densa. Si le trajeron leña a granel en la parte trasera de un camión, entonces con una longitud de leña de 30-35 cm, un metro cúbico contendrá solo el 52% de madera densa.

En otras palabras, para comparar el costo de la leña a granel para la madera sólida con el costo de las briquetas de combustible, se debe duplicar el costo de la leña.

Así que comparemos los precios. La leña a granel en la región de Leningrado cuesta entre 1.500 y 1.600 rublos. por metro cúbico. En términos de madera densa, un metro cúbico de leña costará entre 3.000 y 3.200 rublos. En las áreas vecinas, la leña puede costar alrededor de una vez y media más barata. Así, un metro cúbico de briquetas de combustible tipo Ruf le cuesta al comprador, según la zona, 2-3 veces más caro que la leña.

Decidimos averiguar si tal diferencia de precio vale las ventajas publicitarias declaradas de las briquetas de combustible en forma de conveniencia, mayor transferencia de calor y mayor tiempo de combustión de las briquetas de combustible. Se realizó un experimento amateur que, aunque no pretende ser científicamente confiable, puede aclarar algunos aspectos del uso de briquetas de combustible en lugar de leña.

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Carbón

Es un material vegetal natural extraído de rocas sedimentarias.

Este tipo de combustible sólido contiene carbono y otros elementos químicos. Existe una división del material en tipos según su antigüedad. El carbón pardo se considera el más joven, seguido del carbón duro, y la antracita es más antigua que todos los demás tipos. La edad de una sustancia combustible también está determinada por su contenido de humedad, que está más presente en el material joven.

En el proceso de quemar carbón, se produce contaminación ambiental y se forma escoria en las rejillas de la caldera, lo que, hasta cierto punto, crea un obstáculo para la combustión normal. La presencia de azufre en el material también es un factor desfavorable para la atmósfera, ya que este elemento se convierte en ácido sulfúrico en el aire.

Sin embargo, los consumidores no deben preocuparse por su salud.Los fabricantes de este material, atendiendo a los clientes privados, se esfuerzan por reducir el contenido de azufre en él. El calor de combustión del carbón puede diferir incluso dentro del mismo tipo. La diferencia depende de las características de la subespecie y el contenido de minerales en ella, así como de la geografía de extracción. No solo se encuentra carbón puro como combustible sólido, sino también escoria de carbón poco enriquecida, prensada en briquetas.

Variedades de carbón y sus características.

La economía y la eficiencia de operar una caldera de combustible sólido depende directamente del tipo de combustible utilizado. Además de los desechos de madera, a menudo se utilizan varios tipos de carbón como principal fuente de energía. Es por ello que quienes lo utilizan como principal combustible necesitan conocer su valor calorífico específico.

Ante todo, el carbón se distingue por su origen... Contiene varios restos de plantas antiguas y masas bituminosas, que sufrieron cambios específicos durante la inmersión. La transformación de todas estas sustancias en combustible eficiente se produjo a altas temperaturas y en condiciones de falta de oxígeno. Los expertos señalan que los combustibles fósiles incluyen carbones bituminosos y marrones, así como antracita.

En este video, aprenderá el proceso de quemar carbón marrón:

Material de piedra natural

Este tipo de combustible apareció mucho antes que el lignito. Grandes capas de material se encuentran bajo tierra a una profundidad de 3 kilómetros. Su composición contiene hasta un 97% de carbono puro, pero la cantidad de impurezas volátiles está dentro del 35%. En cuanto al contenido de humedad, en el carbón no supera el 15%. Y esto tiene un efecto positivo en la eficiencia térmica del fósil.

En condiciones ideales, el calor específico de combustión del carbón está en el rango de 2100 ° C. Pero en un horno de calentamiento convencional, dicho material se quema a un máximo de 1000 ° C.

El nivel de transferencia de calor varía dentro de las 7 mil kcal / kg. Cabe señalar que este tipo de combustible difícil de encender, ya que para estos fines es necesario calentar el horno a 400 ° C.

Este material no es apto para encender

Como muestra la práctica, es el carbón el que los ciudadanos comunes utilizan con mayor frecuencia para calentar casas, casas de verano y edificios con otros fines.

Aspecto marrón universal

Entre todos los carbones fósiles existentes, esta especie se considera la más joven. El combustible recibió su nombre debido a su color marrón específico. Entre sus principales características, se puede observar que contiene muchas impurezas volátiles y humedad, más del 40%. A pesar de esto, la cantidad de carbono puro puede llegar al 75%. Dado que el lignito contiene mucha humedad, tiene baja temperatura de combustión y un pequeño porcentaje de transferencia de calor... El combustible comienza a arder a 260 grados, pero la temperatura de combustión puede alcanzar los 2000 ° C. En cuanto al poder calorífico, esta cifra es de 3600 kcal / kg.

Por supuesto, como principal fuente de energía, el lignito es significativamente inferior a la leña común, por lo que rara vez se usa para calderas y estufas de combustible sólido, que se encuentran en casas privadas.

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Este material contiene mucha humedad.
Pero la forma en briquetas de este fósil, que ha recibido una formación especial en la producción a gran escala, es muy popular. En condiciones artificiales, los fabricantes reducen su contenido de humedad, lo que aumenta significativamente la eficiencia energética. Cabe señalar que la transferencia de calor del lignito briquetado es de hasta 5 mil kcal / kg.

Este es uno de los minerales más antiguos, que prácticamente no contiene impurezas volátiles ni humedad. Pero la cantidad de carbono supera el 95%.Los estudios han demostrado que el calor específico de combustión del carbón está en el rango de 8500 a 9 mil kcal / kg; este es el indicador más alto entre todos los carbones existentes. En condiciones ideales, dicho combustible se quema a 2250 ° C, pero se enciende a 600 ° C. Cabe señalar que este indicador es típico de las especies de menor contenido calórico. Para encender la antracita, debe usar madera seca, ya que es necesario crear un cierto calentamiento de la caldera o estufa.

Este material fósil está clasificado como combustible industrial. Úselo en una caldera u horno normal. muy caro y no rentable... A pesar de que la antracita se compara favorablemente con sus contrapartes con bajo contenido de humo y cenizas.

Además, dicho material es caro.

Pellets

Pellets (pellets de combustible) es un combustible sólido producido industrialmente a partir de madera y residuos vegetales: virutas, corteza, cartón, paja.

La materia prima triturada al estado de polvo se seca y se vierte en el granulador, de donde sale en forma de gránulos de cierta forma. Se usa un polímero vegetal, la lignina, para agregar viscosidad a la masa. La complejidad del proceso de producción y la alta demanda forman el costo de los pellets. El material se utiliza en calderas especialmente equipadas.

Valor calorífico de la leña

La cantidad de calor que se genera al quemar madera depende del tipo de madera y del contenido de humedad de la madera. La humedad reduce el poder calorífico de la leña, ya que el agua evaporada se lleva parte de la energía térmica. Las pérdidas por humedad dependen ligeramente de la temperatura inicial de la leña (más precisamente, el agua en ellas) y se toman iguales a 0,63 kWh por kilogramo de agua.

La leña de hoja caduca absolutamente seca produce alrededor de 5 kWh de calor por kilogramo de leña. La leña de coníferas absolutamente seca proporciona aproximadamente 5,2 kWh de calor por kilogramo de leña, debido a la diferencia química entre su madera.

En condiciones reales, es imposible lograr una sequedad ideal, por lo tanto, la siguiente tabla muestra el poder calorífico de la leña de diferentes tipos de madera con un contenido de humedad del 15% y para comparar otros tipos de combustible:

Aunque el poder calorífico de masa de la madera de coníferas es más alto que el de la madera de hoja caduca, debido a la menor densidad de la madera, el poder calorífico volumétrico específico de la leña de coníferas es menor que el de la madera de hoja caduca. La madera de coníferas ocupa más espacio y se quema más rápido.

Un metro cúbico de leña seca de hoja caduca puede reemplazar 200 litros de aceite, 200 metros cúbicos de gas natural. La energía extraída de la madera también es de origen solar. Pero al mismo tiempo, a diferencia del petróleo, el carbón y el gas, la madera es un recurso renovable. La leña como tipo de biocombustible es una fuente de energía renovable.

Briquetas

Las briquetas son combustibles sólidos, similares en muchos aspectos a los pellets. Para su fabricación se utilizan materiales idénticos: virutas de madera, virutas, turba, cascarilla y paja. Durante el proceso de producción, la materia prima se tritura y se comprime en briquetas. Este material también está clasificado como combustible ecológico. Es conveniente almacenarlo incluso al aire libre. Se puede observar una combustión suave, uniforme y lenta de este combustible tanto en chimeneas y estufas, como en calderas de calefacción.

Los tipos de combustibles sólidos ecológicos discutidos anteriormente son una buena alternativa a la generación de calor. En comparación con las fuentes fósiles de energía térmica, que tienen un efecto adverso sobre el medio ambiente durante la combustión y, además, no son renovables, los combustibles alternativos tienen claras ventajas y un costo relativamente bajo, lo que es importante para los consumidores de algunas categorías.

Al mismo tiempo, el riesgo de incendio de dichos combustibles es mucho mayor. Por ello, se requiere tomar algunas medidas de seguridad en cuanto a su almacenamiento y uso de materiales ignífugos para paredes.

El uso de carbón vegetal

La producción de carbón vegetal es una dirección prometedora. Su consumo está en constante crecimiento y se utiliza tanto en la producción como para fines domésticos. El uso en la vida cotidiana es familiar para todos: cocinar en la parrilla y en la barbacoa de hoy prácticamente no puede prescindir del carbón. Mucha gente prefiere colocar carbón vegetal en las chimeneas: este combustible no fuma, no emite gases (en particular, monóxido de carbono) y tiene un alto poder calorífico.

La producción de carbón vegetal es una dirección prometedora

En la industria, el carbón vegetal se utiliza en metalurgia (en nuestro país prácticamente no se practica), para la fabricación de filtros para diversos fines. Se utiliza en la fundición de algunos metales valiosos, silicio cristalino, carbón activado. Se utiliza en agricultura y medicina.

También puede utilizar carbón vegetal para calentar. La peculiaridad de su combustión es que no hay lenguas de fuego altas. Pero hay un calor constante y constante. La temperatura de combustión del carbón vegetal depende de varios factores: de la densidad (diferentes tipos de madera producen carbón con diferentes densidades), de su calidad (condiciones de combustión) y de la cantidad de oxígeno suministrado durante la combustión. En un hogar abierto ordinario, la temperatura puede oscilar entre 400 ° C y 900 ° C, pero en condiciones especiales es posible alcanzar los 1200 ° C (forja). Si hablamos de valores medios, entonces se considera que el poder calorífico del carbón vegetal es de 30 MJ / kg.

Como puede ver en la tabla, el carbón vegetal emite calor al menos no menos que el carbón y casi dos veces y media más que la mejor leña. ¿Por qué casi nunca se usa para calentar? Primero, en nuestro país, el carbón vegetal se produce en volúmenes muy pequeños (el mundo produce 9 millones de toneladas al año, Rusia cuenta con 100 mil toneladas) y tiene un precio elevado. Incluso si lo compra a los fabricantes, al comprar hasta 5 toneladas, solicitan 180 rublos por 10 kg (18,000 por tonelada). Incluso con un gasto económico, resulta bastante caro. Si vive en un lugar donde hay una gran cantidad de bosques, en el que siempre hay suficiente madera muerta, entonces asegurar una cierta cantidad de carbón vegetal no es muy difícil incluso sin equipo. Puede utilizar tecnologías tradicionales de carbón vegetal, que solo requieren un barril de metal para el proceso, e incluso entonces no es necesario. Por supuesto, no puede abastecerse de esta manera durante todo el invierno, pero puede quemarlo para poner una cantidad en la caldera por la noche para mantener una temperatura agradable.

El poder calorífico del carbón vegetal es ligeramente superior al poder calorífico del carbón de alta calidad.