Calore specifico di combustione del combustibile: carbone, legna da ardere, gas

Alcune caldaie a combustibile solido possono funzionare con qualsiasi combustibile, ma non con tutti. Pertanto, prima di acquistare il carbone, guarda il passaporto della tua unità. I marchi per i quali è stata calcolata la caldaia dovrebbero essere indicati lì. Se non sono disponibili tali informazioni, puoi utilizzare il metodo di prova. La maggior parte delle aziende che vendono questo tipo di carburante ha insaccato il carbone. Dovrai prendere un sacchetto di diversi gradi e frazioni e alternativamente annegare con ciascuno di essi. Prova a utilizzare la stessa quantità di carbone e valuta i seguenti parametri: quantità di calore, durata della combustione e quantità di cenere residua.

Legna da ardere

Si tratta di pezzi di legno segati o tagliati che, se bruciati in forni, caldaie e altri dispositivi, generano energia termica.

Per comodità di caricamento nel focolare, il materiale in legno viene tagliato in elementi separati lunghi fino a 30 cm. Per aumentare l'efficienza del loro utilizzo, il legno dovrebbe essere il più asciutto possibile e il processo di combustione dovrebbe essere relativamente lento. Per molti aspetti, la legna da ardere di legni duri come quercia e betulla, nocciolo e frassino e biancospino è adatta per il riscaldamento dei locali. A causa dell'elevato contenuto di resina, dell'aumento della velocità di combustione e del basso potere calorifico, le conifere sono significativamente inferiori in questo senso.

Come confrontare il costo delle bricchette di carburante con il costo della legna da ardere?

Come sapete, la legna da ardere viene spesso venduta sfusa o impilata. Se la legna da ardere ti è stata portata su pallet in pila, un metro cubo di tale legna da ardere equivale a 0,7 metri cubi in termini di legno denso. Se la legna da ardere ti è stata portata alla rinfusa nella parte posteriore di un camion, con una lunghezza di legna da ardere di 30-35 cm un metro cubo conterrà solo il 52% di legno denso.

In altre parole, per confrontare il costo della legna da ardere sfusa per il legno massiccio con il costo dei bricchetti di combustibile, il costo della legna da ardere dovrebbe essere raddoppiato.

Quindi confrontiamo i prezzi. La legna da ardere sfusa nella regione di Leningrado costa 1.500-1.600 rubli. per metro cubo. In termini di legno denso, un metro cubo di legna da ardere costerà 3.000-3.200 rubli. Nelle zone limitrofe, la legna da ardere può costare circa una volta e mezza in meno. Pertanto, un metro cubo di bricchette di combustibile di tipo Ruf costa all'acquirente, a seconda dell'area, 2-3 volte più costoso della legna da ardere.

Abbiamo deciso di scoprire se una tale differenza di prezzo vale i vantaggi pubblicitari dichiarati delle bricchette di carburante sotto forma di comodità, maggiore trasferimento di calore e aumento del tempo di combustione delle bricchette di carburante. È stato condotto un esperimento amatoriale che, sebbene non pretenda di essere scientificamente affidabile, può chiarire alcuni aspetti dell'uso di bricchette di combustibile al posto della legna da ardere.

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Carbone

È un materiale vegetale naturale estratto dalla roccia sedimentaria.

Questo tipo di combustibile solido contiene carbonio e altri elementi chimici. C'è una divisione del materiale in tipi a seconda della sua età. La lignite è considerata la più giovane, seguita dalla carbon fossile e l'antracite è più vecchia di tutti gli altri tipi. L'età di una sostanza combustibile è determinata anche dal suo contenuto di umidità, che è più presente nel materiale giovane.

Nel processo di combustione del carbone, si verifica l'inquinamento ambientale e si formano scorie sulle grate della caldaia, che, in una certa misura, creano un ostacolo alla normale combustione. La presenza di zolfo nel materiale è anche un fattore sfavorevole per l'atmosfera, poiché questo elemento viene convertito in acido solforico nell'aria.

Tuttavia, i consumatori non dovrebbero essere preoccupati per la loro salute.I produttori di questo materiale, prendendosi cura dei clienti privati, si sforzano di ridurre il contenuto di zolfo in esso. Il calore di combustione del carbone può differire anche all'interno dello stesso tipo. La differenza dipende dalle caratteristiche della sottospecie e dal contenuto di minerali in essa contenuti, nonché dalla geografia di estrazione. Non solo il carbone puro si trova come combustibile solido, ma anche scorie di carbone a basso arricchimento, pressate in bricchette.

Varietà di carbone e loro caratteristiche

L'economia e l'efficienza del funzionamento di una caldaia a combustibile solido dipendono direttamente dal tipo di combustibile utilizzato. Oltre ai rifiuti di legno, vengono spesso utilizzati vari tipi di carbone come principale fonte di energia. Ecco perché chi lo utilizza come combustibile principale deve conoscerne il potere calorifico specifico.

Prima di tutto, il carbone si distingue per la sua origine... Contiene vari resti di piante antiche e masse bituminose, che hanno subito modifiche specifiche durante l'immersione. La trasformazione di tutte queste sostanze in combustibile efficiente è avvenuta ad alte temperature e in condizioni di carenza di ossigeno. Gli esperti osservano che i combustibili fossili includono carboni bituminosi e bruni, nonché antracite.

In questo video imparerai il processo di combustione della lignite:

Materiale di pietra naturale

Questo tipo di combustibile è apparso molto prima della lignite. Grandi strati di materiale si trovano sottoterra a una profondità di 3 chilometri. La sua composizione contiene fino al 97% di carbonio puro, ma la quantità di impurità volatili rientra nel 35%. Per quanto riguarda il contenuto di umidità, nel carbone non è superiore al 15%. E questo ha un effetto positivo sull'efficienza termica del fossile.

In condizioni ideali, il calore specifico di combustione del carbone è compreso tra 2100 ° C. Ma in un forno di riscaldamento convenzionale, tale materiale viene bruciato a un massimo di 1000 ° C.

Il livello di trasferimento di calore varia entro 7 mila kcal / kg. Va notato che questo tipo di carburante difficile da accendere, poiché per questi scopi è necessario riscaldare il forno a 400 ° C.

Questo materiale non è adatto per l'accensione

Come dimostra la pratica, è il carbone che viene spesso utilizzato dai comuni cittadini per riscaldare case, cottage estivi ed edifici per altri scopi.

Aspetto marrone universale

Tra tutti i carboni fossili esistenti, questa specie è considerata la più giovane. Il carburante ha preso il nome dal suo colore marrone specifico. Tra le sue caratteristiche principali, si può notare che contiene molte impurità volatili e umidità - oltre il 40%. Nonostante ciò, la quantità di carbonio puro può raggiungere il 75%. Poiché la lignite contiene molta umidità, lo è bassa temperatura di combustione e una piccola percentuale di trasferimento di calore... Il carburante inizia ad accendersi a 260 gradi, ma la temperatura di combustione può raggiungere i 2000 ° C. Per quanto riguarda il potere calorifico, questa cifra è di 3600 kcal / kg.

Naturalmente, come principale fonte di energia, la lignite è significativamente inferiore alla normale legna da ardere, motivo per cui viene utilizzata raramente per caldaie e stufe a combustibile solido, che si trovano nelle case private.

È interessante: proprietà di ontano legna da ardere.

Questo materiale contiene molta umidità.
Ma la forma bricchettata di questo fossile, che ha subito una formazione speciale nella produzione su larga scala, è molto popolare. In condizioni artificiali, i produttori riducono il suo contenuto di umidità, aumentando così in modo significativo l'efficienza energetica. Va notato che il trasferimento di calore della lignite bricchettata arriva fino a 5mila kcal / kg.

Questo è uno dei minerali più antichi, che non contiene praticamente impurità volatili e umidità. Ma la quantità di carbonio supera il 95%.Gli studi hanno dimostrato che il calore specifico della combustione del carbone è compreso tra 8500 e 9 mila kcal / kg: questo è l'indicatore più alto tra tutti i carboni esistenti. In condizioni ideali, tale combustibile brucia a 2250 ° C, ma si accende a 600 ° C. Va notato che questo indicatore è tipico delle specie a basso contenuto calorico. Per accendere l'antracite, è necessario utilizzare legna secca, poiché è necessario creare un certo riscaldamento della caldaia o della stufa.

Questo materiale fossile è classificato come combustibile industriale. Usalo in una caldaia o in un forno normale molto costoso e poco redditizio... Nonostante il fatto che l'antracite si confronti favorevolmente con le sue controparti con basso contenuto di fumo e basso contenuto di ceneri.

Inoltre, tale materiale è costoso.

Pellet

Il pellet (fuel pellet) è un combustibile solido prodotto industrialmente dal legno e dagli scarti vegetali: trucioli, corteccia, cartone, paglia.

La materia prima frantumata allo stato di polvere viene essiccata e versata nel granulatore, da dove fuoriesce sotto forma di granuli di una certa forma. Un polimero vegetale, la lignina, viene utilizzato per aggiungere viscosità alla massa. La complessità del processo di produzione e l'elevata domanda costituiscono il costo del pellet. Il materiale viene utilizzato in caldaie appositamente attrezzate.

Potere calorifico della legna da ardere

La quantità di calore generata dalla combustione del legno dipende dal tipo di legno e dal contenuto di umidità del legno. L'umidità riduce il potere calorifico della legna da ardere, poiché l'acqua evaporata porta via parte dell'energia termica. Le perdite da umidità dipendono leggermente dalla temperatura iniziale della legna (più precisamente dall'acqua in esse contenuta) e si prendono pari a 0,63 kWh per chilogrammo di acqua.

La legna da ardere decidua assolutamente secca produce circa 5 kWh di calore per chilogrammo di legna da ardere. La legna da ardere di conifere assolutamente secca fornisce circa 5,2 kWh di calore per chilogrammo di legna da ardere, a causa della differenza chimica tra il loro legno.

In condizioni reali, è impossibile raggiungere la secchezza ideale, quindi, la tabella seguente mostra il potere calorifico della legna da ardere di diversi tipi di legno con un contenuto di umidità del 15% e per confrontare altri tipi di combustibile:

Sebbene il potere calorifico di massa del legno di conifere sia superiore a quello del legno di latifoglie, a causa della minore densità del legno, il potere calorifico volumetrico specifico della legna da ardere di conifere è inferiore a quello del legno di latifoglie. Il legno di conifere occupa più spazio e brucia più velocemente.

Un metro cubo di legna da ardere decidua secca può sostituire 200 litri di petrolio, 200 metri cubi di gas naturale. Anche l'energia estratta dal legno è di origine solare. Ma allo stesso tempo, a differenza del petrolio, del carbone e del gas, il legno è una risorsa rinnovabile. La legna da ardere come tipo di biocarburante è una fonte di energia rinnovabile.

Bricchette

Le bricchette sono combustibili solidi, simili per molti aspetti ai pellet. Per la loro fabbricazione vengono utilizzati materiali identici: trucioli di legno, trucioli, torba, bucce e paglia. Durante il processo di produzione, la materia prima viene frantumata e compressa in bricchette. Questo materiale è anche classificato come carburante ecologico. È comodo riporlo anche all'aperto. Una combustione regolare, uniforme e lenta di questo combustibile può essere osservata sia nei camini e stufe, sia nelle caldaie per il riscaldamento.

I tipi di combustibili solidi ecocompatibili discussi sopra sono una buona alternativa alla generazione di calore. Rispetto alle fonti fossili di energia termica, che hanno un effetto negativo sull'ambiente durante la combustione e, inoltre, non sono rinnovabili, i combustibili alternativi presentano vantaggi evidenti e un costo relativamente basso, aspetto importante per i consumatori di alcune categorie.

Allo stesso tempo, il rischio di incendio di tali combustibili è molto più elevato. Pertanto, è necessario adottare alcune misure di sicurezza per quanto riguarda il loro stoccaggio e l'uso di materiali resistenti al fuoco per le pareti.

L'uso del carbone

La produzione di carbone è una direzione promettente. Il suo consumo è in costante crescita e viene utilizzato sia nella produzione che per scopi domestici. L'utilizzo nella vita di tutti i giorni è familiare a tutti: cucinare alla brace e nel barbecue oggi praticamente non può fare a meno della carbonella. Molte persone preferiscono posare il carbone nei camini: questo combustibile non fuma, non emette gas (in particolare monossido di carbonio) e ha un alto potere calorifico.

La produzione di carbone è una direzione promettente

Nell'industria, il carbone viene utilizzato nella metallurgia (nel nostro paese non è praticamente praticato), per la produzione di filtri per vari scopi. Viene utilizzato nella fusione di alcuni metalli preziosi, silicio cristallino, carbone attivo. È usato in agricoltura e medicina.

Puoi anche usare il carbone per riscaldare. La particolarità della sua combustione è che non ci sono alte lingue di fiamma. Ma c'è un calore costante e uniforme. La temperatura di combustione del carbone dipende da diversi fattori: dalla densità (diversi tipi di legno producono carbone con densità diverse), dalla sua qualità (condizioni di combustione) e dalla quantità di ossigeno fornito durante la combustione. In un normale focolare aperto la temperatura può variare da 400 ° C a 900 ° C, ma in particolari condizioni è possibile raggiungere i 1200 ° C (forgia). Se parliamo di valori medi, il potere calorifico del carbone è considerato di 30 MJ / kg.

Come puoi vedere dalla tabella, il carbone emette calore almeno non meno del carbone e quasi due volte e mezzo più della migliore legna da ardere. Perché non viene quasi mai utilizzato per il riscaldamento? Innanzitutto, nel nostro paese, il carbone viene prodotto in volumi molto piccoli (il mondo produce 9 milioni di tonnellate all'anno, la Russia ne rappresenta 100mila tonnellate) e ha un prezzo elevato. Anche se lo acquisti dai produttori, quando acquisti fino a 5 tonnellate, chiedono 180 rubli per 10 kg (18.000 per tonnellata). Anche con un consumo economico, risulta essere piuttosto costoso. Se vivi in ​​un luogo dove c'è un gran numero di foreste, in cui c'è sempre abbastanza legno morto, assicurare una certa quantità di carbone non è molto difficile anche senza attrezzatura. È possibile utilizzare le tradizionali tecnologie a carbone, che richiedono solo un barile di metallo per il processo, e anche in questo caso non è necessario. Certo, non puoi fare scorta in questo modo per tutto l'inverno, ma puoi bruciarlo per metterne una certa quantità nella caldaia di notte per mantenere una temperatura confortevole.

Il potere calorifico del carbone è leggermente superiore al potere calorifico del carbone di alta qualità