Види твердих палив. Який вид палива вибрати для котла

Основні види твердого палива, яке використовують для спалювання в твердопаливних котлах:

  • кам’яне і буре вугілля, антрацит, горючі сланці, вугільні брикети;
    торф, торфобрикети і торф’яні гранули;
  • деревина у вигляді дров (колотих і цілих полін), кори, трісок, стружки, тирси, деревних брикетів і гранул;
  • листя, хвоя і шишки дерев та кущів;
  • шкаралупа горіхів та арахісу;
  • кісточки слив, вишень, черешень та інших кісточкових фруктів;
  • висушений яблучний, грушевий, виноградний, морквʼяний, кавовий жмих та брикети і гранули із нього;
  • виноградна лоза;
  • зерно і зерновідходи жита, пшениці, ячменю, вівса, проса, рису, гречки, кукурудзи;
  • цілі та подрібнені качани кукурудзи;
  • солома, сіно, суха трава, бур’яни, очерет та брикети і гранули із них;
  • стебла соняшника, кукурудзи, ріпаку, рису, гречки, проса і бавовни, бадилля картоплі, фасолиння та гороховиння;
  • соняшникова, гречана і рисова лузга та брикети і гранули із них;
  • висушене картопляне лушпиння;
  • м’якуш ріпаку та брикети і гранули з неї;
  • костра льону і конопель;
  • кістки і брикети та гранули з кісток тварин і птиці;
  • висушений послід домашньої птиці та гній великої рогатої худоби, кіз і овець;
  • макулатура і відходи виробництва паперу.

Якість твердого палива визначається за такими основними показниками, як калорійність (теплотворна здатність), зольність і вологість.

Калорійність вказує на кількість тепла (теплової енергії), що виділяється під час згорання 1 кг абсолютно сухого твердого палива. Одиниці вимірювання калорійності: ккал/кг, кДж/кг або кВт/кг.

Зольність — це кількість золи (попелу), що залишається після згорання, від одиниці маси палива. Вимірюється у процентах. Чим більша зольність, тим гірше паливо з екологічної точки зору.

Вологість — це кількість вологи в одиниці маси твердого палива. Вимірюється, як і зольність, у процентах.

Реальна теплова потужність котла значною мірою залежить від вологості палива. Чим вологіше паливо, тим нижча його теплотворна здатність і тим меншу потужність від номінальної розрахункової може видати котел під час спалювання такого палива. Це наочно показано на графіку

K – коефіцієнт падіння потужності котла; W – вологість палива, %

Потужність котла і час згорання палива залежать також від типу використовуваного палива (його фракційності). Чим менше воно за розмірами, тим більшу потужність може розвинути котел і тим триваліший час горіння однієї закладки.

Процес спалювання твердого палива можна розділити на чотири фази. В першій фазі під час горіння палива з нього випаровується волога. В другій фазі проходить так званий процес піролізу, або дегазації (газової генерації) — при зростанні температури та дефіциті кисню паливо розкладається на летку частину — горючі гази: метан (СH4), монооксид вуглецю (СО), водень (Н) та інші вуглеводні і твердий залишок. В третій фазі ці гази згорають. Якщо є достатня кількість повітря, то вони згорають повністю, виділяючи при цьому такі продукти згорання, як двооксид вуглецю (СО2), водяну пару (H2О) і азот (N2). Якщо ж повітря (кисню) в третій фазі спалювання не вистачає, то у продуктах згорання з’являється монооксид вуглецю (СО), сажа і поліциклічні ароматичні вуглеводні. В четвертій фазі згорають обвуглені залишки і утворюється двооксид вуглецю (СО2). Після повного згорання твердого палива залишається зола, яка складається із негорючих мінеральних речовин. Під час згорання твердого палива (особливо вугілля) в атмосферу разом із димом, пилом і сажею викидаються й інші екологічно шкідливі речовини, зокрема, сірка (оксид сірки, сірчистий газ), азот (оксид азоту), чадний газ (оксид вуглецю), вуглекислий газ (двооксид вуглецю) і сполуки деяких важких металів.

Для оптимального процесу спалювання твердого палива потрібна відповідна кількість повітря. Наприклад, для повного згорання 1 кг дров потрібно 4-5 м3 повітря, а для такої ж кількості вугілля — 10 м3 повітря. Тому необхідно, щоб свіже повітря постійно надходило до приміщення, в якому знаходиться котел, а конструкція котла уможливлювала його подачу в зону горіння.

У камеру згорання (топку) котла, як правило, подається більша кількість повітря, ніж потрібно, оскільки не все повітря потрапляє безпосередньо в зону горіння і, зазвичай, не утворюється оптимальне співвідношення повітря і горючих газів. Співвідношення між об’ємом повітря (Vг), яке подається для горіння, і потрібною його кількістю (Vп) на-зивається коефіцієнтом надлишку повітря лямбда (λ):

λ = Vг/Vп

Теоретично тверде паливо повинно згоріти, якщо λ = 1. У такому випадку в димі не повинно залишитись кисню (О2 = 0 %), а також повинна бути максимальна кількість двооксиду вуглецю (для біопалива СО2 max = 20,5 %). Однак практично у водогрійних твердопаливних котлах паливо згорає краще, і в продуктах згорання залишається менша кількість двооксиду вуглецю, якщо λ становить близько 1,4. При високому коефіцієнті надлишку повітря λ ефективність котла зменшується.

На практиці коефіцієнт надлишку повітря λ вимірюється спеціальним приладом — газоаналізатором (аналізатором димових газів) під час запуску, налагодження або контролю роботи котла.

Під час спалювання сипких видів палива (трісок, тирси, лузги, костри тощо) необхідно суворо дотримуватись додаткових вимог протипожежної безпеки. При сильній тязі тліючі частинки такого палива (іскри) можуть вилітати із димоходу. Тому, якщо в радіусі ближче ніж 20 м від димоходу знаходяться будівельні конструкції із легкозаймистих матеріалів, використовувати такий вид палива суворо заборонено.