Котел твердотопливный: разбираем теплотворность, влажность и зольность топлива

О чего зависит расход топлива? От качества котла и его правильной эксплуатации, степени утепленности дома (и теплотрассы - если она уличная), зольности топлива и его теплотворности - чем она ниже, тем больше расход.

Теплотворность

Теплотворная способность топлива - это величина, показывающая, сколько тепловой энергии выделяется при полном сгорании одного килограмма (или одного кубического метра) топлива. Измеряется в Дж/кг или Дж/м³. Или в калориях. 1 Дж = 0.24 кКал.; 1 кал = 4,2 Дж.

Теплотворность различных видов твердого топлива:

каменный уголь: 6450 кКал / 7,5 кВт/ кг;
бурый уголь: 3100 кКал / 3,6 кВт / кг;
уголь-антрацит: 6700 кКал / 7,8 кВт / кг;
древесный уголь: 6510 кКал / 7,5 кВт/ кг;
торф: 2900 кКал / 3,6 кВт /кг;
торф в брикетах: 4200 кКал/ 4,9 кВт / кг;
торф (крошка): 2950 кКал / 3,0 кВт / кг;
пеллета (древесина): 4100 кКал / 4,7 кВт / кг;
пеллета (солома): 3465 кКал / 4,0 кВт / кг;
пеллета (лузга подсолнуха): 4320 кКал / 5 кВт / кг;
древесина свежесрубленная: 1940 кКал / 2,2 кВт / кг;
дрова высушенные: 3400 кКал / 3,9 кВт / кг;
щепа: 2610 кКал / 3,0 кВт / кг;
опилки: 2000 кКал / 2,3 кВт / кг;
бумага: 3970 кКал / 4,6 кВт / кг;
лузга сои (подсолнуха): 4060 кКал / 4,7 кВт / кг;
солома: 3750 кКал / 4,3 кВт/ кг.

Стоит учитывать тот факт, что при сгорании часть тепловой энергии уходит на испарение влаги. Поэтому одно и то же топливо может быть разным с точки зрения его энергоэффективности в зависимости от процента содержания влаги.

Норма содержания влаги у различных видов топлива:

дрова: от 7% до 12% при промышленном производстве - 22% в домашнем; до 0% дрова никогда не высушивают, так так древесина, полностью лишенная влаги, будет сгорать моментально;
каменный уголь: 6% - 18%;
бурый уголь: 20% - 40% (до 60% в рыхлых землистых типах);
антрацит: 2% - 5%;
древесный уголь: 6%;
торф: влажность - его самое изменчивое свойство, свежедобытый - 80% - 95 %; при высушивании очень быстро и легко теряет воду; когда влажность торфа достигает 35%, он больше не способен поглощать влагу;
пеллеты - 0,5% - 3%.

В процессе горения топлива удельная теплота горения условно делится на высшую и низшую.

Высшая удельная теплота учитывает теплоту конденсации водяных паров ( она может доходить до 11%), которые образуются при сгорании топлива, а низшая - нет.

Разделение удельной теплоты сгорания на высшую и низшую связано с тем, что при практической работе с топливом важно знать, сколько именно тепловой энергии можно получить от его сгорания. Если не учесть теплоту конденсации водяных паров (низшая удельная теплота сгорания), то можно получить заниженное значение количества доступной тепловой энергии, что может привести к неправильным расчетам.

Зольность

На понижение теплотворности твердого топлива также может влиять зольность - содержание негорючих минеральных веществ, которые остаются в процессе сгорания. Ее процент может сильно варьироваться в зависимости от вида топлива и его качества. Чем больше зольность, тем меньше выделяется тепловой энергии. Плюс некоторое количество тепловой энергии будет уходить на плавление этих самых минеральных веществ.

Зольность некоторых видов твердого топлива:

каменный уголь: в идеале - до 10%, но может доходить и до 40% - в зависимости от сорта и качества; зола состоит из различных минеральных веществ, таких как силикаты, кварц (диоксид кремния) и алюмосиликаты, также зола может содержать оксиды железа, кальция, магния, калия и других металлов.
бурый уголь: около 30-40%; зола также состоит из различных минеральных веществ, но с некоторыми отличиями в составе, - основные компоненты включают глинистые минералы, такие как каолинит и иллит, а также кварц и полевые шпаты; зола бурого угля может также содержать значительное количество железа в виде оксидов и гидроксидов, что придает ей красноватый оттенок; кроме того, она обычно содержит меньше кальция и серы, чем зола каменного угля;
уголь-антрацит: 3-%- 10%; зола содержит больше кварца, полевого шпата и глинистых минералов, а также меньше железа и кальция; имеет более светлый цвет, чем зола других видов угля, из-за меньшего содержания железа;
древесный уголь: зольность очень низкая, обычно менее 3%; зола состоит в основном из несгораемых минеральных веществ, таких как силикаты и алюмосиликаты, а также из небольшого количества оксидов железа и кальция;
у торфа низинного типа - 6–18 %, переходного – 4–6 %, верхового – 2–4 %; зола содержит различные оксиды металлов, силикаты, алюмосиликаты, кварц, полевой шпат и другие вещества; кроме того, могут присутствовать небольшие количества органических соединений, таких как гуминовые кислоты и фульвокислоты; золу торфа можно использовать в качестве удобрения для почвы;
пеллеты (древесина, солома, лузга подсолнуха): зольность пеллет крайне низкая и обычно составляет от 0,5% до 3%;
дрова: 1% - 2%; в золе содержится до 40 % кальция, до 12 % калия и до 6% фосфора,а также спектр микроэлементов - бор, железо, магний, марганец, молибден, сера, цинк, медь и прочее; полностью отсутствуют азот и хлор; является отличным удобрением для почвы и эффективным средством борьбы с ее грибковыми заболеваниями (например, мучнистой росой) и насекомыми (личинками колорадского жука, слизнями, крестоцветными блошками).
древесная кора: от 1% до 8%.