Использование Угля для отопления частных домов.

Использование Угля для отопления частных домов

Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960 г. уголь давал около половины мирового производства энергии, к 1970 г. его доля упала до одной трети.

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля - растительные остатки.

Каменный уголь - осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящие в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Бурый уголь

Бурый уголь - твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье.

Образование угля

Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определённой стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф - исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

В результатах движения земной коры угольные пласты испытывали поднятие и складкообразование. С течением времени приподнятые части разрушались за счет эрозии или самовозгорания, а опущенные сохранялись в широких неглубоких бассейнах, где уголь находится на уровне не менее 900 метров от земной поверхности.

Добыча угля

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Применение угля в твердотопливных котлах

Топливом для твердотопливных котлов могут быть дрова, бурый или каменный уголь, кокс, торфяные брикеты. Существуют как «всеядные» модели, которые могут работать на всех вышеуказанных видах топлива, так и работающие на некоторых из них, но имеющие при этом больший КПД. Одним из основных достоинств большинства твердотопливных котлов является то, что с их помощью можно создать полностью автономную систему отопления. Поэтому чаще такие котлы используются в районах, где есть проблемы с подачей магистрального газа и электричества.

Доводы, говорящие в пользу твердотопливных котлов - доступность и невысокая стоимость топлива.
Недостаток большей части котлов этого класса - они не могут работать в полностью автоматическом режиме и требуют регулярной загрузки топлива.

Интересный факт. В странах Западной Европы твердотопливный котел нередко выбирают из-за того, что стоимость газа или жидкого топлива достаточно высока и постоянно увеличивается, в то время как твердое топливо в цене достаточно стабильно. Кроме того, стоит учитывать хорошо налаженное в Западной Европе производство гранулированного древесного топлива (pellets), которое имеет низкую стоимость, высокую теплоту сгорания и позволяет автоматизировать процесс загрузки котла.

В некоторых моделях современных твердотопливных котлов установлена энергонезависимая автоматика, поддерживающая заданную температуру теплоносителя. На котле установлен датчик, отслеживающий температуру теплоносителя, он механически соединен с заслонкой. Когда температура теплоносителя становится выше заданной, заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Если температура понижается, заслонка приоткрывается. Большинство традиционных твердотопливных котлов способно работать на буром и каменном угле, дровах, коксе, брикетах. Если Вы собираетесь использовать только древесину, стоит обратить внимание на специальные модификации, которые приспособлены именно для этого топлива.
Очень важно правильно выбрать требуемую мощность котла. Обычно мощность выражается в кВт. Ориентировочно, 1 кВт мощности требуется для отопления 10 кв.м. хорошо утепленного помещения с высотой потолков до 3 м. Надо иметь в виду, что эта формула приблизительна. Окончательный расчет мощности стоит доверять только профессионалам, которые кроме площади (объема) учтут еще множество факторов, среди которых, материал и толщина стен, тип, размер, количество и расположение окон и т.д.

Рассказывая о твердотопливных котлах, хочется упомянуть об устройствах с пиролизным сжиганием древесины (газогенераторных котлах). Такие модели появились относительно недавно. В отличие от традиционных твердотопливных котлов, в газогенераторных котлах горят не дрова, а древесный газ, выделяющийся из них под воздействием высокой температуры. В котлах с пиролизным сжиганием древесный газ, возникающий благодаря высокой температуре в бункере топлива, проходит через специальную форсунку и горит очень чистым пламенем желтого или даже почти белого цвета. Котлы с пиролизным сжиганием древесины имеют больший КПД (до 85%) и позволяют автоматические регулировать мощность.

К недостаткам пиролизных котлов, в первую очередь, можно отнести более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену и зависимость от электричества.

Просмотров: 744

Дата: Среда, 20 Июля 2016