Nhiệt lượng riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu: than, củi, khí đốt

Một số nồi hơi nhiên liệu rắn có thể hoạt động trên bất kỳ loại nhiên liệu nào, nhưng không phải tất cả. Do đó, trước khi mua than, hãy xem hộ chiếu của đơn vị mình. Các nhãn hiệu mà lò hơi đã được tính toán nên được chỉ ra ở đó. Nếu không có thông tin như vậy, bạn có thể đi theo phương pháp dùng thử. Hầu hết các hãng bán loại nhiên liệu này đều có than đóng bao. Bạn sẽ cần phải lấy một túi các điểm và phân số khác nhau, và luân phiên chết đuối với từng loại. Thử sử dụng cùng một lượng than và đánh giá các thông số sau: nhiệt lượng, thời gian cháy và lượng tro còn lại.

Củi

Đây là những mảnh gỗ được xẻ hoặc cắt nhỏ, khi đốt trong lò nung, nồi hơi và các thiết bị khác, sẽ tạo ra năng lượng nhiệt.

Để thuận tiện cho việc nạp vào hộp lửa, vật liệu gỗ được cắt thành từng phần riêng biệt dài tới 30 cm, để tăng hiệu quả sử dụng, gỗ phải càng khô càng tốt và quá trình cháy diễn ra tương đối chậm. Theo nhiều khía cạnh, củi từ các loại gỗ cứng như sồi và bạch dương, phỉ và tro, táo gai thích hợp để sưởi ấm cho các cơ sở. Do hàm lượng nhựa cao, tốc độ đốt cháy tăng và nhiệt trị thấp, cây lá kim kém hơn đáng kể về mặt này.

Làm thế nào để so sánh chi phí nhiên liệu đóng bánh với chi phí củi?

Như bạn đã biết, củi thường được bán với số lượng lớn hoặc chất thành đống. Nếu bạn đã giao củi trên các pallet xếp chồng lên nhau, thì một mét khối củi đó tương đương với 0,7 mét khối đối với gỗ dày. Nếu củi được chở đến bạn với số lượng lớn ở phía sau xe tải, thì với chiều dài củi 30-35 cm một mét khối sẽ chỉ chứa 52% gỗ dày.

Nói cách khác, để so sánh chi phí củi rời cho gỗ rắn với chi phí than củi, thì chi phí củi phải tăng gấp đôi.

Vì vậy, chúng ta hãy so sánh giá cả. Củi số lượng lớn ở Vùng Leningrad có giá 1.500-1.600 rúp. trên mét khối. Về gỗ dày đặc, một mét khối củi sẽ có giá 3.000-3.200 rúp. Ở các khu vực lân cận, giá củi có thể rẻ hơn khoảng một lần rưỡi. Như vậy, một mét khối than củi loại Ruf có giá người mua tùy theo khu vực đắt gấp 2-3 lần củi đốt.

Chúng tôi quyết định tìm hiểu xem liệu sự chênh lệch về giá như vậy có xứng đáng với những lợi thế quảng cáo đã tuyên bố của than củi dưới dạng tiện lợi, tăng khả năng truyền nhiệt và tăng thời gian cháy của than bánh nhiên liệu hay không. Một thí nghiệm nghiệp dư đã được tiến hành, mặc dù nó không giả vờ là đáng tin cậy về mặt khoa học, nhưng có thể làm rõ một số khía cạnh của việc sử dụng nhiên liệu than bánh thay vì củi.

Tham khảo theo chủ đề: Các loại hệ thống sưởi và cách bố trí chúng trong một ngôi nhà ở nông thôn - nên chọn thiết kế nào

Than đá

Nó là một nguyên liệu thực vật tự nhiên được chiết xuất từ ​​đá trầm tích.

Loại nhiên liệu rắn này có chứa cacbon và các nguyên tố hóa học khác. Có sự phân chia tài liệu thành các loại tùy thuộc vào độ tuổi của nó. Than nâu được coi là trẻ nhất, sau đó là than cứng, than antraxit già hơn tất cả các loại khác. Tuổi của một chất dễ cháy cũng được xác định bởi độ ẩm của nó, chất này có nhiều hơn trong vật liệu non.

Trong quá trình đốt than, ô nhiễm môi trường xảy ra, xỉ hình thành trên các tấm lưới của lò hơi, ở một mức độ nhất định sẽ gây trở ngại cho quá trình đốt bình thường. Sự hiện diện của lưu huỳnh trong vật liệu cũng là một yếu tố bất lợi cho khí quyển, vì nguyên tố này được chuyển hóa thành axit sulfuric trong không khí.

Tuy nhiên, người tiêu dùng không nên quan tâm đến sức khỏe của mình.Các nhà sản xuất vật liệu này, chăm sóc khách hàng tư nhân, cố gắng giảm hàm lượng lưu huỳnh trong đó. Nhiệt đốt của than có thể khác nhau ngay cả trong cùng một loại. Sự khác biệt phụ thuộc vào đặc điểm của các loài phụ và hàm lượng khoáng chất trong đó, cũng như địa lý khai thác. Không chỉ than nguyên chất được sử dụng làm nhiên liệu rắn, mà còn có xỉ than có độ giàu thấp, được ép thành bột.

Các loại than và đặc điểm của chúng

Tính kinh tế và hiệu quả của việc vận hành trực tiếp lò hơi đốt nhiên liệu rắn phụ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng. Ngoài chất thải gỗ, các loại than khác nhau thường được sử dụng làm nguồn năng lượng chính. Đó là lý do tại sao những người sử dụng nó làm nhiên liệu chính cần phải biết nhiệt trị cụ thể của nó.

Đầu tiên, than đá được phân biệt theo nguồn gốc của nó... Nó chứa nhiều tàn tích khác nhau của thực vật cổ đại và khối lượng bitum, trải qua những thay đổi cụ thể trong quá trình lặn. Sự biến đổi của tất cả các chất này thành nhiên liệu hiệu quả diễn ra ở nhiệt độ cao và trong điều kiện thiếu oxy. Các chuyên gia lưu ý rằng nhiên liệu hóa thạch bao gồm bitum và than nâu, cũng như than antraxit.

Trong video này, bạn sẽ tìm hiểu quá trình đốt than nâu:

Chất liệu đá tự nhiên

Loại nhiên liệu này xuất hiện sớm hơn nhiều so với than nâu. Các lớp vật chất lớn nằm dưới lòng đất ở độ sâu 3 km. Thành phần của nó chứa tới 97% cacbon nguyên chất, nhưng lượng tạp chất bay hơi nằm trong khoảng 35%. Về độ ẩm, trong than không quá 15%. Và điều này có ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất nhiệt của hóa thạch.

Ở điều kiện lý tưởng, nhiệt dung riêng của quá trình cháy của than nằm trong khoảng 2100 ° C. Nhưng trong một lò gia nhiệt thông thường, vật liệu như vậy được đốt cháy ở nhiệt độ tối đa là 1000 ° C.

Mức độ truyền nhiệt dao động trong khoảng 7 nghìn kcal / kg. Cần lưu ý rằng loại nhiên liệu này khó bắt lửa, vì đối với những mục đích này, cần phải làm nóng lò đến 400 ° C.

Vật liệu này không thích hợp để làm bóng

Thực tế cho thấy, than thường được người dân thường sử dụng để sưởi ấm nhà ở, các ngôi nhà mùa hè và các tòa nhà cho các mục đích khác.

Màu nâu phổ quát

Trong số tất cả các loại than hóa thạch hiện có, loài này được coi là trẻ nhất. Loại nhiên liệu này có tên do màu nâu đặc trưng của nó. Trong số các đặc điểm chính của nó, có thể lưu ý rằng nó chứa nhiều tạp chất dễ bay hơi và độ ẩm - hơn 40%. Mặc dù vậy, lượng carbon nguyên chất có thể đạt tới 75%. Vì than nâu có chứa nhiều độ ẩm, nó có nhiệt độ đốt cháy thấp và một tỷ lệ phần trăm truyền nhiệt nhỏ... Nhiên liệu bắt đầu bốc cháy ở 260 độ, nhưng nhiệt độ cháy có thể lên tới 2000 ° C. Đối với nhiệt trị, con số này là 3600 kcal / kg.

Tất nhiên, với tư cách là nguồn năng lượng chính, than nâu có chất lượng kém hơn đáng kể so với củi thông thường, đó là lý do tại sao nó hiếm khi được sử dụng cho các lò hơi và bếp đốt bằng nhiên liệu rắn, được đặt tại các nhà riêng.

Nó là thú vị: đặc tính alder củi.

Vật liệu này chứa rất nhiều độ ẩm.
Nhưng hình thức đóng bánh của hóa thạch này, đã trải qua quá trình đào tạo đặc biệt trong quá trình sản xuất quy mô lớn, rất phổ biến. Trong điều kiện nhân tạo, các nhà sản xuất giảm độ ẩm của nó, do đó làm tăng đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng. Cần lưu ý rằng sự truyền nhiệt của than nâu đóng bánh là 5 nghìn kcal / kg.

Đây là một trong những khoáng chất cổ xưa nhất, hầu như không chứa tạp chất dễ bay hơi và hơi ẩm. Nhưng lượng carbon vượt quá 95%.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt dung riêng của quá trình cháy của than nằm trong khoảng từ 8500 đến 9 nghìn kcal / kg - đây là chỉ số cao nhất trong tất cả các loại than hiện có. Trong điều kiện lý tưởng, nhiên liệu như vậy cháy ở 2250 ° C, nhưng bốc cháy ở 600 ° C. Cần lưu ý rằng chỉ số này đặc trưng cho các loài có lượng calo thấp nhất. Để đốt than antraxit, bạn cần sử dụng củi khô, vì cần phải tạo ra một độ nóng nhất định của lò hơi hoặc bếp.

Vật liệu hóa thạch này được xếp vào loại nhiên liệu công nghiệp. Sử dụng nó trong lò hơi hoặc lò nướng thông thường rất đắt và không có lãi... Mặc dù thực tế là antraxit được so sánh thuận lợi với các chất khác của nó ở chỗ ít khói và hàm lượng tro thấp.

Bên cạnh đó, vật liệu như vậy là đắt tiền.

Viên

Pellets (viên nhiên liệu) là một loại nhiên liệu rắn được sản xuất công nghiệp từ gỗ và phế thải thực vật: dăm bào, vỏ cây, bìa cứng, rơm rạ.

Nguyên liệu thô được nghiền đến trạng thái bụi được làm khô và đổ vào máy tạo hạt, từ đó nó đi ra dưới dạng các hạt có hình dạng nhất định. Một polyme thực vật, lignin, được sử dụng để thêm độ nhớt cho khối lượng. Sự phức tạp của quá trình sản xuất và nhu cầu cao tạo thành giá thành của thức ăn viên. Vật liệu này được sử dụng trong các lò hơi được trang bị đặc biệt.

Nhiệt trị của củi

Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt gỗ phụ thuộc vào loại gỗ và độ ẩm của gỗ. Độ ẩm làm giảm nhiệt trị của củi, vì nước bốc hơi mang đi một phần nhiệt năng. Tổn thất do hơi ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của củi (chính xác hơn là nước trong củi) và được tính bằng 0,63 kWh trên một kg nước.

Củi rụng lá khô hoàn toàn tạo ra nhiệt lượng khoảng 5 kWh trên một kg củi. Củi lá kim khô tuyệt đối cung cấp khoảng 5,2 kWh nhiệt cho mỗi kg củi, do sự khác biệt hóa học giữa gỗ của chúng.

Trong điều kiện thực tế, không thể đạt được độ khô lý tưởng, do đó, bảng dưới đây cho thấy nhiệt trị của củi của các loại gỗ khác nhau ở độ ẩm 15% và để so sánh với các loại nhiên liệu khác:

Mặc dù nhiệt trị khối lượng của gỗ lá kim cao hơn gỗ rụng lá, nhưng do khối lượng riêng của gỗ thấp hơn nên nhiệt trị khối lượng riêng của củi lá kim thấp hơn gỗ rụng lá. Gỗ lá kim chiếm nhiều diện tích hơn và cháy nhanh hơn.

Một mét khối củi khô rụng lá có thể thay thế 200 lít dầu, 200 mét khối khí đốt tự nhiên. Năng lượng khai thác từ gỗ cũng có nguồn gốc mặt trời. Nhưng đồng thời, không giống như dầu mỏ, than đá và khí đốt, gỗ là một nguồn tài nguyên tái tạo. Củi như một loại nhiên liệu sinh học là một nguồn năng lượng tái tạo.

Briquettes

Briquettes là nhiên liệu rắn, về nhiều mặt tương tự như viên nén. Các vật liệu giống hệt nhau được sử dụng để sản xuất chúng: dăm gỗ, dăm bào, than bùn, trấu và rơm rạ. Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu thô được nghiền và nén thành viên. Vật liệu này cũng được xếp vào loại nhiên liệu thân thiện với môi trường. Nó là thuận tiện để lưu trữ nó ngay cả ngoài trời. Quá trình đốt cháy nhiên liệu này diễn ra trơn tru, đều và chậm có thể được quan sát thấy ở cả lò sưởi và bếp lò, và trong các nồi hơi đốt nóng.

Các loại nhiên liệu rắn thân thiện với môi trường được thảo luận ở trên là một giải pháp thay thế tốt cho quá trình sinh nhiệt. So với các nguồn nhiệt năng hóa thạch, có tác động xấu đến môi trường trong quá trình đốt cháy và hơn nữa, không thể tái tạo, nhiên liệu thay thế có lợi thế rõ ràng và chi phí tương đối thấp, điều này rất quan trọng đối với người tiêu dùng một số loại.

Đồng thời, nguy cơ cháy nổ của các loại nhiên liệu này cao hơn nhiều. Vì vậy, cần phải thực hiện một số biện pháp an toàn liên quan đến việc bảo quản và sử dụng vật liệu chống cháy cho tường.

Việc sử dụng than

Sản xuất than củi là một hướng đi đầy hứa hẹn. Mức tiêu thụ của nó không ngừng tăng lên, và nó được sử dụng cho cả sản xuất và nội địa. Cách sử dụng trong cuộc sống hàng ngày quen thuộc với tất cả mọi người: nấu nướng trên bếp nướng và trong các bữa tiệc nướng ngày nay thực tế không thể thiếu than củi. Nhiều người thích đặt than củi trong lò sưởi: loại nhiên liệu này không khói, không thải ra khí (đặc biệt là khí carbon monoxide) và có nhiệt trị cao.

Sản xuất than củi là một hướng đi đầy hứa hẹn

Trong công nghiệp, than củi được sử dụng trong luyện kim (ở nước ta thực tế không được thực hành), để sản xuất các bộ lọc cho các mục đích khác nhau. Nó được sử dụng trong nấu chảy một số kim loại có giá trị, silic kết tinh, than hoạt tính. Nó được sử dụng trong nông nghiệp và y học.

Bạn cũng có thể sử dụng than củi để sưởi ấm. Điểm đặc biệt của quá trình đốt cháy của nó là không có các lưỡi lửa cao. Nhưng có một nhiệt ổn định đồng đều. Nhiệt độ cháy của than phụ thuộc vào một số yếu tố: tỷ trọng (các loại gỗ khác nhau tạo ra than với tỷ trọng khác nhau), chất lượng của nó (điều kiện cháy) và lượng oxy cung cấp trong quá trình đốt. Trong một lò sưởi mở thông thường, nhiệt độ có thể dao động từ 400 ° C đến 900 ° C, nhưng trong các điều kiện đặc biệt, có thể đạt đến 1200 ° C (rèn). Nếu chúng ta nói về các giá trị trung bình, thì nhiệt trị của than củi được coi là 30 MJ / kg.

Như bạn có thể thấy từ bảng này, than củi tỏa nhiệt ít nhất không kém than và gần hai lần rưỡi so với củi tốt nhất. Tại sao nó hầu như không bao giờ được sử dụng để sưởi ấm? Thứ nhất, ở nước ta, than củi được sản xuất với khối lượng rất nhỏ (thế giới sản xuất 9 triệu tấn / năm, Nga chiếm 100 nghìn tấn) và có giá thành cao. Ngay cả khi bạn mua nó từ các nhà sản xuất, sau đó khi mua đến 5 tấn, họ yêu cầu 180 rúp cho mỗi 10 kg (18.000 mỗi tấn). Ngay cả với một khoản chi phí tiết kiệm, nó hóa ra là khá tốn kém. Nếu bạn sống ở một nơi có nhiều rừng, trong đó luôn có đủ gỗ chết, thì việc đảm bảo một lượng than củi nhất định không phải là điều quá khó khăn ngay cả khi không có thiết bị. Bạn có thể sử dụng các công nghệ than củi truyền thống, chỉ yêu cầu một thùng kim loại cho quá trình này và thậm chí sau đó không cần thiết. Tất nhiên, bạn không thể dự trữ theo cách này cho cả mùa đông, nhưng bạn có thể đốt cháy nó để cho vào lò hơi vào ban đêm để duy trì nhiệt độ dễ chịu.

Nhiệt trị của than củi cao hơn một chút so với nhiệt trị của than chất lượng cao