Котельные топлива. Получение. Физико – химические показатели качества топлива

Выбирая, какой тип котельной установить на производстве, главное внимание уделяется выбору энергоносителя, на котором будет работать теплогенератор.

Природный газ

Использование природного газа как топлива для котла, в целом, один из самых удобных способов отопления частного дома. Газ обеспечивает непрерывную подачу топлива, стабильное количество вырабатываемого тепла, и, в нашей стране, — низкую стоимость отопления.

Но если у вас нет подключения к магистральному газопроводу, все плюсы сходят на нет. Иногда подключение к газу может стать непреодолимым препятствием.

  • Стабильное горение
  • Непрерывная подача
  • Стабильное количество тепла
  • Низкая стоимость
  • Комфортная эксплуатация
  • Нужен газ и его достаточное давление.
  • Взрывоопасен
  • Необходимо профессиональное подключение и обслуживание, постоянный контроль за утечкой газа.
  • Иногда подключение к газу может стоить дорого.

Введение

Выбирая, какой тип котельной под ключ установить на производстве, главное внимание уделяется выбору энергоносителя, на котором будет работать теплогенератор. В настоящее время рынок энергоносителей представлен такими компонентами, как жидкое и твёрдое топливо, природный газ и, наконец, электричество. Надо учитывать, что в каждом из видов существует деление на подвиды, имеющие свои достоинства и присущие только им недостатки.

К твёрдому топливу относятся ископаемые горючие материалы, в основе которых лежит углерод. Это: все виды углей и горючих сланцев, древесина и отходы её переработки, а также торф. Кроме того, в настоящее время для сжигания в котельных установках используют переработанный бытовой мусор. Энергетическая ценность топлива зависит от его химического состава. Твёрдое топливо для котельных также делится в зависимости от метода его обработки на природное и обогащённое. В первую группу входят: различные виды углей, древесина и её отходы, торф и пилеты из соломы. Торф и уголь являются осадочными породами, образующимися из органических соединений под воздействием геологических процессов.

Жидкое топливо – это горючая жидкость различной степени вязкости, получаемая при перегонке нефти-сырца и применяемая для сжигания в топках котельных установок. Это топливо для котельных тоже различается по таким признакам, как зольность, процент содержания серы, вязкость и удельный вес. В эту же категорию входят и синтетические вещества.

Газообразное топливо может быть природным и синтетическим. По своему составу это смесь газов, в которых могут присутствовать водяные пары, а также смолы и частицы пыли. Измеряется газ объёмом в метрах кубических. Различается он по процентному отношению непосредственно газа к примесям. Самым распространённым видом топлива этой в категории, является природный газ.

Строение котельной для частного дома:

— отопительный котел — генерирует тепло для всей отопительной системы. Именно от его выбора зависит дальнейшая конструкция котельной;

— бойлер — для нагревания воды;

— расширительный бак — происходит компенсация избыточного давления в отапливающей системе;

— распределительный коллектор — распределения тепла;

— дымоход — отвод продуктов сгорания котла. 

По месторасположению, котельные могут находиться как в жилом помещении, так и в отдельно стоящем специальном строении. Они могут располагаться внутри дома, в пристройке у дома, в отдельно стоящем здании, в подвальном помещении и т.д. В зависимости от мощности котельной, могут быть условия к площади помещения: с увеличением мощности требуется большее пространство при её эксплуатации.

В конструкции котельной для частного дома могут использоваться и другие составляющие, которые также зависят от выбора топлива и места его установки. В более современных котельных используется система автоматики, которую можно запрограммировать и настроить так, чтобы на разные временные диапазоны была разная температура. Допустим, в дневное время, когда все или на работе, или на учебе, можно уменьшить температурный режим к минимуму, а перед приездом жильцов домой котел автоматически будет повышать температуру до комфортной. Такая система используется и как средство удобства, и как средство экономии денег, ведь большую часть дневного времени в доме никого нет.

Что это такое?

Котельное топливо чаще всего представляет собой особый нефтепродукт, в состав которого могут входить компоненты переработки горючих сланцев, каменных углей, а также мазут. Такая масса отлично подходит для достаточного обогрева промышленных и жилых сооружений.

Котельное топливо может быть разных типов. Оно отличается многокомпонентностью и крупнотоннажностью. В настоящее время многие производители предлагают модернизированные и высококачественные топливные смеси.

Газ для нагревателей

Именно этот вид топлива, как уже упоминалось, используется для котлов чаще всего. Согласно нормативам, для нагревательных установок допускается применять любые виды газа — как сжиженный, так и магистральный. Однако в первом случае для обогрева жилых домов и производственных помещений должны использоваться котлы исключительно особой конструкции, предназначенные для работы в комплексе с баллонами или газгольдером.

Сжиженный газ применяется обычно для отопления только частных домов. Но иногда этот вид топлива для котельных используется и, к примеру, в общепоселковых коммуникациях.

модульные котельные на твердом топливе

Виды котельного топлива и его характеристики

Теплота сгорания пропан-бутановой смеси зависит от пропорционального соотношения в ней пропана и бутана. В таблице даны сравнительные параметры пропан-бутана и некоторых разновидностей газообразного топлива, на использование которых рассчитаны автоматические горелки большинства отопительных и водогрейных котельных установок европейского производства, экспортируемых на российский рынок.

Таблица 3. Параметры используемых в ЕС видов газообразного топлива. Жидким топливом являются продукты нефтепереработки.

Правила установки котлов, работающих на «голубом топливе»

Подключать к магистрали или газгольдеру оборудование этого типа разрешается только лицензированным специалистам. За самостоятельную врезку владельцу загородного дома или руководителю предприятия грозит серьезный штраф. Ведь газ — топливо, как известно, взрывоопасное. И неправильное подключение в дальнейшем может легко привести к трагедии.

Предъявляются особые требования и к тому помещению, в котором будет располагаться собственно сам газовый котел. Подобное оборудование нельзя устанавливать в комнатах общим объемом менее 7,5-15 м3, в зависимости от мощности. При этом помещение обязательно должно вентилироваться. Наличие глухих окон в комнате не допускается. Также нельзя монтировать газовый котел в помещении в том случае, если общая тепловая мощность всех установленных в нем приборов превышает 150 кВт.

Дизельное топливо

Главная особенность — многоступенчатость в подготовке: разогрев, слив, организация хранения без расслоения на дизтопливо и воду, разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам, дополнительный подогрев подогрев перед форсунками и т. п.

Дизтопливо требует к себе ответственного, квалифицированного и трезвого отношения на всех этапах его использования. А так же знание технологий использования дизтоплива в качестве топлива для котла.

  • Котёл легко переоборудовать с использования дизельного топлива на газ — достаточно сменить форсунку.
  • Высокая теплотворность — 10000 кКал/кг.
  • Высокая стоимость — это самый дорогой вид топлива. Одна тонна стоит 50000 р.
  • Котлы требовательны к качеству топлива, особенно импортные.
  • Содержит серу, при сгорании образуется ядовитый сернистый ангидрид.
  • 
Вода, содержащаяся в мазуте, снижает теплообразование, приводит к коррозии трубопроводов, срыву факела.
  • Необходимо установить специальные ёмкости для хранения топлива и его предварительного подогрева.

Пиролизные котлы

Пиролиз древесины – это разложение самой древесины при нагревании до + 450 °С без доступа воздуха с образованием древесного газа, древесной смола и твёрдого остатка – древесного угля.

Пиролизные котлы был разработаны фирмой Viessmann. 
Работают только на сухих дровах опрделенного размера. Крайне чуствительны к периодичности загрузка. Нарушение режима приводит к срыву факела и вредным выбросам угарного газа.

В России из-за нестабильности процесса пиролиза распространения не получили.

Пиролизные котлы российского производства замедляют процесс горения, из-за чего идет повышенный выброс вредных веществ в атмосферу.

Принцип действия пиролизного котла

Принцип действия пиролизного котла

В топке пиролизного котла при высокой температуре и ограниченном поступлении кислорода древесина начинает разлагаться. Он разлагается на древесный уголь и газ. При этом выделяется большое количество энергии в виде тепла. Выделевшийся газ поступает во вторую топку, где происходит его сгорание.

Подача газа: нормативы

В зависимости от типа проходящей рядом магистрали прокладка труб подачи «голубого топлива» для котельных установок в доме может производиться надземным или подземным методом. В первом случае должны быть соблюдены такие нормативы:

  • элементы газопровода не должны соприкасаться с частями зданий и сооружений, изготовленными из горючих материалов;
  • перекосов труб не допускается;
  • вертикальные элементы газопровода должны располагаться строго вертикально;
  • горизонтальные элементы укладываются под уклоном в 2-5 мм в сторону подключаемого здания.

При прокладке магистрали для подачи топлива в котельную под землей должны соблюдаться такие требования:

  • трубы для транспортировки жидкого газа располагают ниже уровня промерзания грунта;
  • при вводе в здание глубина может уменьшаться до 0,8-1,2 м;
  • прокладка газопровода должна вестись с уклоном не менее 1,5 мм на метр;
  • трубы с жидким газом прокладываются под фундаментом, с обычным — над ним, через стену;
  • для разного рода разъемных соединений газопровода предусматриваются колодцы.
машинист котельной на твердом топливе

Жидкое котельное топливо: требования

Котлы, используемые для отопления жилых домов или же производственных помещений, расположенных в отдаленных местностях, часто работают на солярке. К дизельному топливу для нагревательного оборудования предъявляются особые требования. При выборе солярки для котла следует обращать внимание, прежде всего, на такие ее характеристики, как:

  • цетановое число;
  • плотность и вязкость;
  • фракционный состав.

Цетановое число определяет такие важные показатели, как:

  • время воспламенения топлива для котельных;
  • полнота сгорания солярки;
  • уровень вредных выбросов.

В конечном итоге именно цетановое число солярки влияет на эффективность работы водонагревательного оборудования. Оптимальным показателем ЦЧ для котлов считается 40-45 единиц.

блочно модульные котельные на жидком топливе

Уголь для котлов

Твердотопливное нагревательное оборудование является, безусловно, самым экономичным, но при этом и наименее удобным в использовании. Чаще всего такие котлы, наподобие печей, функционируют на угле. В данном случае, как и при использовании солярки, к выбору топлива следует подойти внимательно.

Отвечает за подачу твердого топлива в котельной оператор-кочегар. От качества загружаемого им угля зависит в первую очередь КПД водонагревательного оборудования. Чем более ответственно сотрудники котельной подойду к выбору этого вида твердого топлива, тем дольше прослужит установка.

Любой уголь состоит из углерода и негорючих примесей. Последние после сжигания образуют золу и шлак. Соотношение между примесями и углеродом определяет сорт угля. Этот показатель в разных видах топлива может варьироваться в довольно-таки больших пределах. К примеру, содержания углерода в лингите очень мало. Поэтому для котлов этот вид топлив никогда не используется.

Образует просто огромное количество золы и шлака и бурый уголь. В принципе, применять его для котлов можно. Однако делать это крайне не рекомендуется.

Каменный уголь образует мало золы, отличается невысоким процентом влажности и имеет достаточно плотную структуру. Теплотворная способность его равна 5500 ккал/кг. Содержание углерода в нем составляет 75%. Именно эта разновидность твердого котельного топлива для котлов подходит лучше всего.

топливо для котельной

Характеристики топлива для котельных

Версия для печати Удельная теплота сгорания Характеристики мазута Характеристики дизельного топлива Характеристики газообразного топлива Характеристики угля по маркам

Удельная теплота сгорания

Наименование топлива МДж/кг.
Торф от 8 до 15
 Дрова (березовые, сосновые) 10,2
Бурый уголь  от 14 до 15
Каменный уголь от 22 до 29,3
 1 у. т. (антрацит) 29.3 (7000 ккал/кг)
Газ (метан) 50,1 
Мазут 39,2
 Дизельное топливо 42,7

Характеристики мазута по ГОСТ 10585-2013 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия (с Поправкой, с Изменением №1)»

Наименование показателя Значение для марки
флотский Ф5 топочный 40 топочный 100
1. Вязкость кинематическая, мм2/с, не более:
при 50 °С 36,20
при 80 °С 59,00
при 100 °С 50,00
или
вязкость условная при 100 °С, градусы ВУ, не более 6,80
2. Зольность, %, не более, для мазута:
малозольного 0,04 0,05
зольного 0,05 0,12 0,14
3. Массовая доля механических примесей, %, не более 0,10 0,5 1,0
4. Массовая доля воды, %, не более 0,3 1,0 1,0
5. Содержание водорастворимых кислот и щелочей Отсутствие
6. Массовая доля серы, %, не более 1,00 0,50 0,50
1,50 1,00 1,00
1,50 1,50
2,00 2,00
2,50 2,50
3,00 3,00
3,50 3,50
7. Коксуемость, %, не более 6,00
8. Содержание сероводорода, ppm (мг/кг), не более 10 10
9. Температура вспышки, °С, не ниже:
в закрытом тигле 80
в открытом тигле 90 110
10. Температура застывания, °С, не выше Минус 5 10 25
для мазута из высокопарафинистых нефтей 25 42
11. Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (небраковочная), кДж/кг, не менее, для мазута с содержанием серы, %: 41454
0,50, 1,00, 1,50, 2,00 40740 40530
2,50, 3,00, 3,50 39900 39900
12. Плотность при 15 °С, кг/м3, не более 958,3 Не нормируется. Определение обязательно
13. Выход фракции, выкипающей до 350°С, % об., не более 22 17 17

Характеристики дизельного топлива по ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное. Технические условия»

Наименование показателя Значение для марки
Л Е З А
1 Цетановое число, не менее 45
2 Фракционный состав:
50% перегоняется при температуре, °C, не выше 280 280 280 255
95% (по объему) перегоняется при температуре, °С, не выше 360 360 360 360
3 Кинематическая вязкость при 20°С, мм2/с (сСт) 3,0-6,0 3,0-6,0 1,8-5,0 1,5-4,0
4 Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже:
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин 62 62 40 35
для дизелей общего назначения 40 40 30 30
5 Массовая доля серы, мг/кг, не более 500-2000
6 Массовая доля меркаптановой серы, %, не более 0,01
7 Массовая доля сероводорода Отсутствие
8 Испытание на медной пластинке Выдерживает. Класс 1
9 Содержание водорастворимых кислот и щелочей Отсутствие
10 Кислотность, мг KОН на 100 см3 топлива, не более 5
11 Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более 6
12 Зольность, %, не более 0,01
13 Коксуемость, 10%-ного остатка, %, не более 0,20
14 Общее загрязнение, мг/кг, не более 24
15 Содержание воды, мг/кг, не более 200
16 Плотность при 15 °С, кг/м3, не более 863,4 863,4 843,4 833,5
17 Предельная температура фильтруемости, °С, не выше Минус 5 Минус 15 Минус 25
Минус 35 Минус 45

Характеристики газообразного топлива

Газообразное топливо Пропан-бутан Природный газ Е Природный газ LL-воздух (62,8-37,2 %) Городской газ 1 Газ от сточных вод
Состав (в % по объему):
Азот (N2) Кислород (О2) Диоксид углерода Водород (Н) Окись углерода (СО) Метан (СН4) Этан (С2Н6) Пропан (С3Н) n-бутан (n-С4Н10) — — — — — — — 75.70 24.30 1.10 — 1.0 — — 93.0 3.0 1.30 0.60 14.0 — 0.80 — — 81.80 2.80 0.40 0.20 9.60 0.50 2.30 54.50 5.50 24.40 2.50 0.70 — 1.20 — 34.60 0.20 — 64.0 — — —
Теплота сгорания мин., МДж/ м3 109.22 41.26 35.21 19.82 22.99
Теплота сгорания макс., МДж/ м3 109.22 41.26 35.21 19.82 25.51
Плотность q, кг/м3 2.18 0.784 0.829 0.513 1.158
Относительная плотность, d 1.686 0.606 0.641 0.397 0.896
Объемы воздуха и продуктов сгорания при а=1,0 м3/кг:
Теоретически необходимое количество воздуха V0B 26.25 9.88 8.43 4.32 6.11
Объем сухих дымовых газов V0cr 24.05 8.88 7.70 3.90 5.82
Объем влажных дымовых газов V0r 28.16 10.80 9.35 4.97 7.03

Характеристики угля по маркам

Марки угля Буквенное обозначение марок Выход летучих веществ Vr, % содержание углерода Сr, % теплота сгорания Qгб, ккал/кг
Бурые Б 41 и более <76 6900—7500
Длиннопламенные ДО >39 76 7500—8000
Газовые Г 36 83 7900—8600
Жирные Ж 30 86 8300—8700
Коксовые К 20 88 8400—8700
Отощённо-спекающиеся ОС 15 89 8450—8780
Тощие Т 12 90 7300—8750
Антрациты А менее 8 >91 8100—8750
Газовые жирные ГЖ 36 и более 84 5400-7400
Коксовые жирные КЖ >25 87 8450
Коксовые вторые К2 20 88 8400-8900
Слабоспекающиеся СС 27 82 5600-8000

Дрова для водонагревателей

Эту разновидность топлива используют для обеспечения работы котлов достаточно редко. Но все же иногда в частных домах или даже на предприятиях можно видеть отопительное оборудование, функционирующее именно на дровах. Преимуществом этого вида топлива является, прежде всего, относительная дешевизна. Однако пользоваться котлом при применении дров бывает обычно очень неудобно. Машинист котельной твердое топливо этой разновидности подкидывать в топку должен 2-3 раза в день. Такую же особенность имеет эксплуатация водонагревателя на дровах и в частном доме.

Каких-либо особых требований к поленьям при их использовании для котлов, конечно же, не предъявляется. Единственное — этот вид топлива для котельных должен быть достаточно сухим. Хранить дрова следует под навесом или в особом небольшом отдельном помещении — дровнике. Традиционно для котлов, как и для печей, используются поленья лиственных пород. Хвойные при сгорании оставляют много золы и нагара из-за смолы. Лучше всего для твердотопливного котла подходят березовые дрова.

Пеллеты

Этот вид топлива обычно используется в котлах длительного горения. Подобное оборудование имеет особую конструкцию, обеспечивающую практически полное сгорание пеллет, без образования даже золы. Иногда за подачу горючих гранул отвечает кочегар котельной на твердом топливе. Но в некоторых случаях в подобных установках может использоваться автоматическая загрузка. Такие системы делают оборудование гораздо более удобным в эксплуатации.

Также в последнее время очень популярными стали современные, комфортные в применении модульные котельные на твердом топливе. Использование для их работы пеллет также является решением практически идеальным.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...