Calor específica de combustió del combustible: carbó, llenya, gas

Algunes calderes de combustible sòlid poden funcionar amb qualsevol combustible, però no amb totes. Per tant, abans de comprar carbó, mireu el passaport de la vostra unitat. S’hi haurien d’indicar les marques per a les quals s’ha calculat la caldera. Si no hi ha aquesta informació, podeu seguir el mètode de prova. La majoria de les empreses que venen aquest tipus de combustible han embalat carbó. Haureu d’agafar una bossa de diferents graus i fraccions i ofegar-vos alternativament amb cadascun d’ells. Intenteu utilitzar la mateixa quantitat de carbó i avaluar els paràmetres següents: quantitat de calor, durada de la crema i quantitat de residus de cendres.

Llenya

Es tracta de trossos de fusta serrats o trossejats que, quan es cremen en forns, calderes i altres dispositius, generen energia calorífica.

Per facilitar la càrrega a la llar de foc, el material de fusta es talla en elements separats de fins a 30 cm de llargada. Per augmentar l’eficiència del seu ús, la fusta ha d’estar el més seca possible i el procés de combustió ha de ser relativament lent. En molts aspectes, la llenya de fusta dura com el roure i el bedoll, l’avellaner i el freixe i l’arç són adequats per escalfar locals. A causa de l’alt contingut de resina, l’augment de la taxa de combustió i el baix poder calorífic, les coníferes són significativament inferiors en aquest sentit.

Com es pot comparar el cost de les briquetes de combustible amb el cost de la llenya?

Com ja sabeu, la llenya es ven més sovint a granel o apilada. Si us portaven llenya en palets apilats, llavors un metre cúbic de llenya equival a 0,7 metres cúbics en termes de fusta densa. Si us portaven llenya a granel a la part posterior d’un camió, amb una longitud de llenya de 30 a 35 cm, un metre cúbic només contindrà un 52% de fusta densa.

Dit d’una altra manera, per comparar el cost de la llenya a granel de la fusta massissa amb el cost de les briquetes de combustible, s’hauria de duplicar el cost de la llenya.

Així que comparem els preus. La llenya a granel a la regió de Leningrad costa 1.500-1.600 rubles. per metre cúbic. En termes de fusta densa, un metre cúbic de llenya costarà 3.000-3.200 rubles. A les zones veïnes, la llenya pot costar aproximadament una vegada i mitja més barata. Així, un metre cúbic de briquetes de combustible tipus Ruf costa al comprador, segons la zona, 2-3 vegades més car que la llenya.

Vam decidir esbrinar si aquesta diferència de preu val els avantatges publicitaris declarats de les briquetes de combustible en forma de comoditat, un augment de la transferència de calor i un major temps de combustió de les briquetes de combustible. Es va dur a terme un experiment amateur, que, tot i que no pretén ser científicament fiable, pot aclarir alguns aspectes de l’ús de briquetes de combustible en lloc de llenya.

Referència per tema: Tipus de sistemes de calefacció i la seva disposició en una casa de camp: quin disseny triar

Carbó

És un material vegetal natural extret de les roques sedimentàries.

Aquest tipus de combustible sòlid conté carboni i altres elements químics. Hi ha una divisió del material en tipus segons la seva edat. El carbó marró es considera el més jove, seguit del carbó dur, i l’antracita és més antiga que la resta de tipus. L'edat d'una substància combustible també està determinada pel seu contingut d'humitat, que és més present en el material jove.

En el procés de cremar carbó es produeix una contaminació ambiental i es formen escòries a les reixes de la caldera, cosa que, en certa mesura, crea un obstacle per a la combustió normal. La presència de sofre en el material també és un factor desfavorable per a l’atmosfera, ja que aquest element es converteix en àcid sulfúric a l’aire.

No obstant això, els consumidors no haurien d’estar preocupats per la seva salut.Els fabricants d’aquest material, tenint cura de clients particulars, s’esforcen per reduir el contingut de sofre que conté. La calor de combustió del carbó pot variar fins i tot dins del mateix tipus. La diferència depèn de les característiques de la subespècie i del contingut de minerals que conté, així com de la geografia d’extracció. No només el carbó pur es troba com a combustible sòlid, sinó també l’escòria de carbó poc enriquida premsada en briquetes.

Varietats de carbó i les seves característiques

L'economia i l'eficiència del funcionament d'una caldera de combustible sòlid depenen directament del tipus de combustible utilitzat. A més dels residus de fusta, sovint s’utilitzen diversos tipus de carbó com a principal font d’energia. Per això, aquells que l’utilitzen com a combustible principal necessiten conèixer el seu poder calorífic específic.

Primer de tot, el carbó es distingeix pel seu origen... Conté diverses restes de plantes antigues i masses bituminoses, que han sofert canvis específics durant la submersió. La transformació de totes aquestes substàncies en combustible eficient es va produir a altes temperatures i en condicions de manca d’oxigen. Els experts assenyalen que els combustibles fòssils inclouen carbons bituminosos i marrons, així com antracita.

En aquest vídeo aprendreu el procés de cremar carbó marró:

Material de pedra natural

Aquest tipus de combustible va aparèixer molt abans que el carbó marró. Grans capes de material es troben sota terra a una profunditat de 3 quilòmetres. La seva composició conté fins a un 97% de carboni pur, però la quantitat d’impureses volàtils és del 35%. Pel que fa al contingut d’humitat, el carbó no supera el 15%. I això té un efecte positiu en l’eficiència tèrmica del fòssil.

En condicions ideals, la calor específica de combustió del carbó oscil·la entre els 2100 ° C. Però en un forn de calefacció convencional, aquest material es crema a un màxim de 1000 ° C.

El nivell de transferència de calor varia dins de 7 mil kcal / kg. Cal tenir en compte que aquest tipus de combustible difícil d’encendre, ja que a aquests efectes cal escalfar el forn a 400 ° C.

Aquest material no és adequat per a l’encesa

Com es demostra a la pràctica, és el carbó el que més sovint fa servir els ciutadans comuns per escalfar cases, cases rurals i edificis amb altres finalitats.

Aspecte marró universal

Entre tots els carbons fòssils existents, aquesta espècie es considera la més jove. El combustible va rebre el seu nom pel seu color marró específic. Entre les seves principals característiques, es pot assenyalar que conté moltes impureses volàtils i humitat, més del 40%. Malgrat això, la quantitat de carboni pur pot arribar al 75%. Com que el carbó marró conté molta humitat, sí baixa temperatura de combustió i un petit percentatge de transmissió de calor... El combustible comença a inflamar-se a 260 graus, però la temperatura de combustió pot arribar als 2000 ° C. Pel que fa al poder calorífic, aquesta xifra és de 3600 kcal / kg.

Per descomptat, com a principal font d’energia, el carbó marró és significativament inferior a la llenya normal, per això poques vegades s’utilitza per a calderes i estufes de combustible sòlid, que es troben a cases particulars.

És interessant: propietats de vern de llenya.

Aquest material conté molta humitat.
Però la forma briquetada d’aquest fòssil, que ha rebut una formació especial en producció a gran escala, és molt popular. En condicions artificials, els fabricants redueixen el seu contingut d'humitat, augmentant així l'eficiència energètica. Cal tenir en compte que la transferència de calor del carbó marró briquetat arriba fins als 5.000 kcal / kg.

Aquest és un dels minerals més antics, que pràcticament no conté impureses volàtils ni humitat. Però la quantitat de carboni supera el 95%.Els estudis han demostrat que la calor específica de la combustió del carbó oscil·la entre 8500 i 9.000 kcal / kg; aquest és l'indicador més alt de tots els carbons existents. En condicions ideals, aquest combustible crema a 2250 ° C, però s’encén a 600 ° C. Cal tenir en compte que aquest indicador és típic de les espècies amb menys calories. Per encendre l’antracita, cal utilitzar fusta seca, ja que és necessari crear un cert escalfament de la caldera o estufa.

Aquest material fòssil es classifica com a combustible industrial. Utilitzeu-lo en una caldera o forn normal molt car i poc rendible... Tot i que l’antracita es compara favorablement amb els seus homòlegs amb baix contingut de fum i baix contingut de cendres.

A més, aquest material és car.

Pellets

Els pellets (pellets de combustible) són un combustible sòlid produït industrialment a partir de fustes i residus vegetals: encenalls, escorça, cartró, palla.

La matèria primera aixafada a l'estat de pols s'asseca i s'aboca al granulador, d'on surt en forma de grànuls d'una forma determinada. Un polímer vegetal, la lignina, s’utilitza per afegir viscositat a la massa. La complexitat del procés de producció i l’alta demanda formen el cost dels pellets. El material s’utilitza en calderes especialment equipades.

Valor calorífic de la llenya

La quantitat de calor generada per la crema de llenya depèn del tipus de fusta i del contingut d'humitat de la fusta. La humitat redueix el poder calorífic de la llenya, ja que l’aigua evaporada s’emporta part de l’energia calorífica. Les pèrdues per humitat depenen lleugerament de la temperatura inicial de la llenya (més precisament, l’aigua que hi ha) i es prenen igual a 0,63 kWh per quilogram d’aigua.

La llenya de fulla caduca absolutament seca produeix uns 5 kWh de calor per quilogram de llenya. La llenya de coníferes absolutament seca proporciona uns 5,2 kWh de calor per quilogram de llenya, a causa de la diferència química entre la seva llenya.

En condicions reals, és impossible aconseguir una sequedat ideal, per tant, la taula següent mostra el poder calorífic de la llenya de diferents tipus de fusta amb un contingut d'humitat del 15% i per comparar altres tipus de combustible:

Tot i que el poder calorífic massiu de la fusta de coníferes és superior al de la fusta caduca, a causa de la menor densitat de fusta, el poder calorífic volumètric específic de la llenya de conífera és inferior al de la fusta caduca. La fusta de coníferes ocupa més espai i crema més ràpidament.

Un metre cúbic de llenya seca de fulla caduca pot substituir 200 litres de petroli i 200 metres cúbics de gas natural. L’energia extreta de la fusta també és d’origen solar. Però, al mateix temps, a diferència del petroli, el carbó i el gas, la fusta és un recurs renovable. La llenya com a tipus de biocombustible és una font d’energia renovable.

Briquetes

Les briquetes són combustibles sòlids, similars en molts aspectes als pellets. Per a la seva fabricació s’utilitzen materials idèntics: estelles de fusta, encenalls, torba, closques i palla. Durant el procés de producció, la matèria primera es tritura i es comprimeix en briquetes. Aquest material també es classifica com a combustible ecològic. És convenient guardar-lo fins i tot a l’exterior. Es pot observar una combustió suau, uniforme i lenta d’aquest combustible tant a les xemeneies i estufes com a les calderes de calefacció.

Els tipus de combustibles sòlids respectuosos amb el medi ambient comentats anteriorment són una bona alternativa a la generació de calor. En comparació amb les fonts fòssils d’energia tèrmica, que tenen un efecte advers sobre el medi ambient durant la combustió i, a més, no són renovables, els combustibles alternatius tenen clars avantatges i un cost relativament baix, que és important per als consumidors d’algunes categories.

Al mateix temps, el risc d’incendi d’aquests combustibles és molt més gran. Per tant, s’ha de prendre algunes mesures de seguretat pel que fa al seu emmagatzematge i ús de materials resistents al foc per a parets.

L’ús del carbó vegetal

La producció de carbó vegetal és una direcció prometedora. El seu consum creix constantment i s’utilitza tant en producció com per a usos domèstics. L’ús a la vida quotidiana és familiar per a tothom: cuinar a la graella i a la barbacoa avui pràcticament no pot prescindir del carbó vegetal. Molta gent prefereix dipositar carbó vegetal a les xemeneies: aquest combustible no fuma, no emet gasos (en particular, monòxid de carboni) i té un poder calorífic elevat.

La producció de carbó vegetal és una direcció prometedora

A la indústria, el carbó vegetal s’utilitza en metal·lúrgia (al nostre país pràcticament no es practica), per a la fabricació de filtres per a diversos usos. S'utilitza en la fosa d'alguns metalls valuosos, silici cristal·lí, carbó actiu. S'utilitza en agricultura i medicina.

També podeu utilitzar carbó vegetal per escalfar. La particularitat de la seva combustió és que no hi ha llengües altes de flama. Però hi ha una calor uniforme i constant. La temperatura de combustió del carbó depèn de diversos factors: de la densitat (els diferents tipus de fusta produeixen carbó amb densitats diferents), de la seva qualitat (condicions de combustió) i de la quantitat d’oxigen subministrat durant la combustió. En una llar oberta normal, la temperatura pot oscil·lar entre 400 ° C i 900 ° C, però en condicions especials és possible arribar als 1200 ° C (forja). Si parlem de valors mitjans, es considera que el poder calorífic del carbó és de 30 MJ / kg.

Com podeu veure a la taula, el carbó emet calor almenys no menys que el carbó i gairebé dues vegades i mitja més que la millor llenya. Per què gairebé no s’utilitza per escalfar? En primer lloc, al nostre país, el carbó vegetal es produeix en volums molt reduïts (el món produeix 9 milions de tones a l'any, Rússia en representa 100 mil) i té un preu elevat. Fins i tot si el compres als fabricants, en comprar fins a 5 tones demanen 180 rubles per 10 kg (18.000 per tona). Fins i tot amb una despesa econòmica, resulta bastant car. Si viviu en un lloc on hi ha un gran nombre de boscos, on sempre hi ha prou fusta morta, no és molt difícil assegurar una certa quantitat de carbó, fins i tot sense equipament. Podeu utilitzar tecnologies tradicionals de carbó vegetal, que només requereixen un barril metàl·lic per al procés, i fins i tot no és necessari. Per descomptat, no es pot emmagatzemar d’aquesta manera durant tot l’hivern, però es pot cremar per introduir una mica a la caldera a la nit per mantenir una temperatura confortable.

El poder calorífic del carbó vegetal és lleugerament superior al poder calorífic del carbó d’alta qualitat