Что влияет на зольность угля

Уголь для отопления: виды, характеристики, сравнение, расход угля на отопление

Отопление углем — один из достаточно бюджетных способов отопления при отсутствии централизованного газопровода. Однако чтобы топливо выполняло свои функции, его необходимо правильно выбрать.

Виды угля и его характеристики

При выборе большую роль играет разновидность угля — от этого зависят его характеристики и сфера применения.

Происхождение и основные свойства угля

Рассмотрим ключевые свойства угля подробнее.

Особенности происхождения угля

Прежде, чем говорить о характеристиках, следует затронуть тему происхождения топлива. В природе большинство растений и животных после гибели начинают гнить. Образовавшаяся масса служит топливом для роста других растений и грибов.

Однако под действием некоторых факторов естественный процесс разложения может замедляться. Масса, которая должна перегнить, накапливается в почве. Таким образом появляется торф.

Торф тысячелетиями находится в почве под огромным давлением, постепенно передвигаясь вглубь земли. Постепенно он избавляется от воды и сторонних примесей, превращаясь в бурый уголь. На большей глубине он образует каменный уголь, а в недрах земли — антрацит.

Последний не содержит никаких сторонних примесей. Он считается самым чистым углем, поэтому широко используется в промышленности. Однако добыча антрацита довольно сложна.

Калорийность или теплота сгорания

Минерал используется для отопления потому, что при горении выделяет большое количество тепла. В этом и является его основное предназначение. Количество тепловой энергии, которое он выделяет при сгорании, называется «теплотой сгорания» иди «калорийностью». Она выражается в калориях.

Калорийность угля измеряется количеством теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 килограмма топлива. При этом стоит учитывать, что чистых минералов в природе не существует. В угле есть сторонние примеси, в том числе вода. В результате часть тепла тратится не на обогрев, а на испарение влаги.

Поэтому была введена следующая классификация калорийности:

Зольность

Зольность угля — это показатель процентного содержания золы от общей массы угля, которая появляется после полного сгорания топлива. Характеристика показывает степень минерализации, показывает, как много в угле минеральных примесей. Зольность позволяет показать, насколько топливо чистое.

Этот показатель зависит от того, под влиянием каких факторов формировался уголь, на какой глубине он был обнаружен.

Все минеральные добавки, которые учитываются при расчете показателя зольности, делятся на:

Зольность напрямую влияет на количество выделяемого тепла. Чем выше этот показатель, тем ниже будет тепловой эффект от сгорания.

Влажность

В процессе образования угла торф впитывает в себя большое количество влаги. Под высоким давлением часть воды испаряется. Но так или иначе любой уголь, даже самый чистый антрацит, содержит в своем составе воду. Ее количество и оценивают при вычислении показателя влажности.

Поверхностная влажность характеризует показатель воды, которая остается на поверхности угля. Она легко выпаривается после просушивания минерала под прямыми солнечными лучами. Оставшаяся влага характеризует максимальную влагоемкость. Она зависит от сорта угля, условий его формирования.

Влажность напрямую влияет на качество топлива. Чем этот показатель больше, тем больше тепла будет тратиться на испарение воды и соответственно меньше — на обогрев. Помимо этого повышенная влага влияет на повышенную слипаемость и смерзаемость угля.

Маркировка и фракции

Маркировкой обозначают сорт топлива. Вид угля напрямую влияет на калорийность, слипаемость и прочие характеристики. Одно топливо используется в энергетической сфере, другое — для отопления домов.

В основном в маркировке используются буквы «А» — антрацит, «Д» — длиннопламенный, «СС» — слабоспекающийся.

Источник

Уголь: основная информация, характеристики. Сравнение и выбор угля.

Углём человечество пользуется очень давно. Но до сих пор не утихают споры какой уголь лучше.

Скажем сразу, не бывает «плохих» углей. Есть угли, которые подходят под Ваши условия эксплуатации, а есть которые не подходят, но это не значит что они плохие.

В нашем регионе для отопления используют угли марок 3Б (бурый, лигниты, низкого ранга), Д (длиннопламенный, суббитоминозный, низкого ранга) и Д (длиннопламенный, битоминозный, среднего ранга).

Давайте для начала разберёмся с этими понятиями.

Теплота сгорания топлива

Зольность

Твердое топливо содержит наибольшее количество негорючих минеральных примесей. Это прежде всего глина, силикаты, железный колчедан, но также могут входить закись железа, сульфаты, карбонаты и силикаты железа, оксиды различных металлов, хлориды, щелочи и т.д.

При сжигании топлива минеральные примеси претерпевают ряд реакций, в результате которых образуется твердый негорючий остаток, называемый золой.

Свойства золы играют большую роль в организации работы котла и топки. Ее частички, уносимые продуктами сгорания, при высоких скоростях истирают поверхности нагрева, а при малых скоростях отлагаются на них, что ведет к ухудшению теплопередачи.

Важным свойством золы является ее плавкость, различают тугоплавкую (выше 1425 °С), среднеплавкую (1200-1425 °С) и легкоплавкую (менее 1200 °С) золу. Зола, прошедшая стадию плавления и превратившаяся в спекшуюся или сплавленную массу, называется шлаком. Температурная характеристика плавкости золы имеет большое значение для обеспечения надежной работы топки и поверхностей котла, правильный выбор температуры газов около этих поверхностей позволит исключить шлакование.

Влага

Влага в топливе может быть внутренней и внешней. Внешняя влага содержится в капиллярах или удерживается на поверхности. С химическим возрастом количество капиллярной влаги сокращается. Поверхностной влаги тем больше, чем меньше куски топлива. Внутренняя влага входит в органическое вещество.

Содержание влаги в топливе снижает теплоту его сгорания, ведет к увеличению его расхода. При этом увеличиваются объемы продуктов сгорания, потери теплоты с уходящими газами и снижается КПД котла (печки). Повышенная влажность в зимнее время приводит к смерзанию угля, затруднениям при размоле и уменьшению сыпучести.

Выход летучих веществ

При нагревании твердого топлива без доступа воздуха под воздействием высокой температуры сначала выделяются водяные пары, а затем происходит термическое разложение молекул с выделением газообразных веществ, получивших название летучих веществ.

Выход летучих веществ может происходить в интервале температур от 160 до 1100 °С, но в среднем – в области температур 400-800 °С. Температура начала выхода летучих, количество и состав газообразных продуктов зависят от химического состава топлива. Чем топливо химически старше, тем меньше выход летучих и выше температура начала их выделения.

Характеристики некоторых «ходовых» углей.

Сравнение. Выбор угля.

Хранение угля

Согласно ГОСТ 51586-2000 срок хранения бурых углей (лигнитов), суббитоминозных (ISO 11760) до 6 месяцев, каменных (битоминозных, антрацитов) 6-18 месяцев.

Источник

Как выбрать уголь для отопления, его характеристики и виды

Качественные показатели угля

Каменный уголь имеет в своем составе большое количество самых разных составляющих, каждая их которых может повлиять на область использования, что делает контроль качества угля делом совсем не легким. В зависимости от применения рассматривают целый ряд определяющих характеристик. Например, при определении пригодности угля для коксования учитываются более 30 параметров.

Чтобы определить подходит уголь для твердотопливного котла или нет, совсем не обязательно знать все его свойства. Важно знать:

Если говорить о марках этого топлива в целом, то лучшим углем для бытового кола отопления считается антрацит (обозначается буквой «А»): он долго горит, выделяемый при горении дым белого цвета (сажи образуется мало), имеет малую зольность. Но не все любят его: во-первых, он имеет высокую цену, во-вторых, очень трудно разгорается.

Самый оптимальные характеристики по отношению к цене для бытовых котлов имеет длиннопламенный уголь. Он горит долго, пламя при этом длинное, как при топке дровами (отсюда и название), имеет достаточно высокую теплотворную способность и легко разгорается. Маркируется длиннопламенный уголь буквой «Д». Используют для отопления частных домов и слабоспекающиеся «СС» и тощие «Т», но их качественные показатели значительно хуже.

При маркировке топлива кроме вида топлива указывается также размер фракции (величина кусков):

Так если длиннопламенный уголь маркирован как ДПК – это плитный уголь, раздробленный на куски от 50 до 100мм, ДС –длиннопламенная «семечка» и т.п. Стоит пояснить что такое «рядовой уголь». Он имеет нерегламентированный состав, т.е. в нем может быть, к примеру, 80% крупных и средних фракций и лишь 20% штыба, а может быть и наоборот.

Однозначно сказать, какой уголь лучше нельзя. Многое зависит от котла: какой-то рассчитан под бурый уголь, а какой-то — под антрацит. И если в паспорте указано, что использовать рекомендуется антрацит, то не состоит искать ему более дешевую замену: тонна угля будет стоить меньше, но вот количества его понадобиться намного больше. Так что сэкономить не удастся, а вот испортить котел – запросто.

Подбирая уголь для печи, ориентируйтесь не только на его характеристики. Стоит обратить внимание и на стоимость доставки и на рекомендации производителей котлов

Для тех, у кого нет паспорта на котел или используется для отопления кирпичная печь, можно воспользоваться советами опытных людей. Бытовой котел лучше растапливать длиннопламенным углем фракции «орех». После того как он хорошо разгорится, для протопки днем, ровным слоем засыпают антрацит. Он долго горит, выдавая большое количество тепла. Под вечер, в хорошо разогретый антрацитом котел можно засыпать «семечко», которое будет «держать» температуру до утра. Но снова повторимся, котлы у всех стоят разные, так что подбирать оптимальный режим нужно самостоятельно. Дело тут не только в экономии денег, а в оптимальном температурном режиме, при соблюдении которого и людям комфортно, и техника работает в штатном режиме.

Владельцы кирпичных печей советуют разжигать ее дровами. Затем, когда печь разогреется, в нее закладывают угольные брикеты (неплохой вид топлива) или засыпают «семечко», желательно длиннопламенное. При этом, пока уголь не разгорелся, поддувало и заслонки нужно держать открытыми для максимального поступления кислорода. Когда эта закладка хорошо разгорится, а печь наберет жар, можно засыпать более крупную фракцию, например, «крупный» или «орех».

Другие советуют в кирпичную печь после дров закладывать «орех», а на ночь «семечко». При таком порядке в разогретой печи семечко тлеет, поддерживая температуру до утра.

Как посчитать количество угля на зиму

Количество угля, необходимого на обогрев дома, зависит от многих параметров:

Все эти «мелочи» очень важны. Так больше всего угля понадобится для отопления кирпичного дома – на 30-35% больше, чем для деревянного аналогичной площади или дома из газобетонных блоков. На отопление хорошо утепленного дома из шлакобетона (толщина стен 45 см) площадью 90 м 2 хозяева расходуют 2,5-3,5 тонны угля (1 т антрацит «орех» и две «семечко»). Отопление печное. У других на дом такой же площади, но без утепления уходит порядка 6-7 тонн.

Сколько угля нужно на зиму? Зависит от площади дома, из чего он построен, как утеплен, от типа котла и еще от многих факторов

Чтобы определиться, на сколько хватит тонны угля именно вам, рекомендуют купить несколько мешков выбранной марки (причем в том месте, где планируете закупать) и смотреть, сколько его требуется в сутки для поддержания комфортной температуры. Учтите «забортную» температуру и сравните ее со средней на протяжении зимы. По результатам делайте выводы. Если топите вы первый год, постарайтесь взять с некоторым запасом. Если останется – не беда, он не теряет своих свойств (если только вы не купили бурый уголь), а вот если не хватит – это уже неприятно.

Как хранить уголь

Уголь разных марок и даже разных месторождений при хранении ведет себя по-разному. Какой-то храниться может годами практически без потери качества, а какой-то через полгода превращается в труху и пыль. Все зависит от состава и качества топлива, а также от условий хранения.

Срок хранения угля зависит от марки и месторождения

В зависимости от устойчивости к окислению (из-за которого и происходит изменение характеристик и «выветривание») уголь делят на четыре категории:

Это сроки хранения для предприятий, торгующих углем с открытых площадок. Примерно столько же будет храниться уголь на частном подворье без потери своих характеристик. Затем начинается процесс окисления и выветривания. Продлить срок хранения угля можно, если складировать его под крышей. В угольном сарае или подвале должна быть невысокая температура и желательно отсутствие прямого солнечного света. Окисление угля начинается при 20-25 о С. При температуре не выше 40 о С процесс происходит медленно и выражается в уменьшении прочности кусков, появлении и углублении трещин. Этот процесс называется еще выветриванием. Так как окисление происходит с выделением тепла, то внутри большой кучи угля температура постепенно поднимается, что может привести к самовозгоранию. Наиболее вероятна такая проблема при использовании низкокачественного топлива с большим содержанием мелкой фракции и/или пыли. Самая большая вероятность самовозгорания у бурых углей, затем идут каменные угли с пористой структурой (лигниты и суббитоминозные). Меньше всех подвержены и окислению и самовозгоранию антрациты.

Правильное хранение угля — непростая задача

Если храните уголь мелких фракций типа «семечко» или «штыб» нужно периодически проверять его состояние. Если запасы большие, есть смысл приобрести электронный термометр, к которому присоединить длинную термопару (температурный датчик) и периодически, хотя бы раз в неделю, контролировать состояние. Температура самовозгорания угля:

Смачивать уголь чтобы сбить температуру не рекомендуется – влажный уголь гораздо лучше поглощает кислород, чем сухой, а при высыхании газообмен еще улучшается, что делает процесс окисления еще более активным. Самый надежный способ не допустить самовозгорание – ограничить доступ кислорода – накрыть брезентом, толстой полиэтиленовой пленкой и т.п.

Как альтернативу углю можно рассматривать угольные брикеты. Это мелкие фракции угля, которые спрессовали в брикеты. Они имеют высокую теплотворную способность и зольность, меньше, чем у исходного продукта, горят долго и практически без дыма. Еще один вид топлива, под который не нужно переделывать обычный твердотопливный котел — топливные брикеты из древесины или агросырья. Они дают чуть меньше тепла с килограмма, зато стоят гораздо дешевле и золы остается после сгорания совсем немного.

Источник

Показатели качества угля

Каменный уголь — сложнейшее органоминеральное образование, и по­этому обладает разнообразными свойствами. Это предопределяет возможность его использования практически во всех отраслях народного хозяйства — от элементарной печки до космических аппаратов.

Качество, по определению — это совокупность свойств продук­та, используемых для удовлетворения потребностей тех или иных отраслей народного хозяйства. А так как спектр использования углей огромен, то и перечень показателей качества также не мал.

Например, чтобы определить, годится ли уголь для коксования, рассматривается более 30 показателей. То же — для производства электродной продукции и т.д. Но в данной работе мы рассмотрим лишь те показатели качества, учёт которых необходим при оценке использования угля в «малой» теплоэнергетике, т.е. на котельных и в быту.

ВЛАЖНОСТЬ УГЛЯ (W)

Все угли содержат то или иное количество влаги. При этом в зависимости от ее состояния (приуроченности) различают влагу поверхностную (влагу смачивания). Это вода, находящаяся на поверхности кусков и зерен угля. Она легко удаляется путем про­сушивания на воздухе.

Оставшаяся (после удаления поверхностной) влага характе­ризует влагосодержание угля, свойственное его вещественному, петрографическому и марочному составу и обозначается как мак­симальная влагоемкость (Wmax).

Свободная влага на поверхности кусков и зерен угля и влага приуроченная к трещинам, пустотам и капиллярам (Wmax) в сумме определяют такое понятие, как влага внешняя (Wex).B лаборатории она определяется путем просушивания в сушильных шкафах: при температуре 40 С0 — для каменных углей и при 50 °С — для бурых. Влага воздушно-сухого угля, или аналитическая (Wa), в основ­ном представлена адсорбционно-связанной водой. Определяется она посредством просушки при температуре 105-110 °С (при уско­ренном методе при 160 °С). В сумме эти два вида влаги определяют понятие влага общая (Wt), или рабочая (Wrt). Содержание влаги (рабочей и аналитической) за­висит, прежде всего, от степени метаморфизма (марочного состава) угля. Влага в угле является не только балластом, она уменьшает его теплоту сгорания, т.к. требует дополнительных затрат тепла на своё испарение. Поэтому бытующая практика смачивания углей перед сжиганием, по сути, неверна. С другой стороны, смачивание уголь­ной пыли приводит к её окомкованию и повышению проницаемо­сти для газов, выделяющихся при термической деструкции угля. Но этот прием применяется главным образом от безысходности — при использовании угля, не предназначенного для слоевого сжигания.

Повышенное содержание внешней влаги приводит также к по­вышенной слипаемости угольной мелочи, слеживаемости и смерзаемости угля.

СОДЕРЖАНИЕ ЗОЛЫ (ЗОЛЬНОСТЬ) (А)

Зольность, или содержание минеральных (не горючих) примесей в угле, является основным показателем, определяющим качество. Минеральные примеси — это в основном нейтральный балласт, в меньшей степени — источник вредных химических элементов, влия­ющих на технологические характеристики угля, а в теплоэнергетике и на степень экологического загрязнения. Содержание минераль­ных примесей зависит только от условий торфонакопления, а зна­чит, может быть различным для углей разных марок.

Различают внутреннюю, связанную с органической частью угля, и внешнюю, слагающую породные прослои, золу. Содержа­ние первой, как правило, незначительное (не более 10%), но она практически не удаляется при обогащении. Внешняя зола, осо­бенно связанная с малоуглистыми породными прослоями, легко удаляется при всех видах обогащения.

В различных областях промышленности требования к зольно­сти существенно различаются. В теплоэнергетике используются бурые и каменные угли, в основном с Ad до 35%, при более высоком содержании золы они требуют специальных видов сжигания. Града­ций топлива по степени зольности достаточно много. Но примени­тельно к нашей работе наиболее приемлемой будет классификация, основанная на учете т. н. приведенной зольности — соотношения зольности (в%) к теплоте сгорания влажного беззольного угля (в Мдж/кг, 1 Мдж=239 ккал)

Таким образом, требования к зольности низкометаморфизованных, а значит малокалорийных углей (бурые, длиннопламенные), должны быть более жесткими, чем к зольности высокометаморфи- зованных (тощие, антрациты).

В практике используется, в основном, два показателя зольно­сти: отнесенные к абсолютно сухому топливу (Ad) и к рабочему его состоянию, т.е. при фактической его влажности (Аd).

ВЫХОД ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ (Vdaf)

Данный показатель весьма важен, т.к. определяет особенности поведения угля в процессе его использования. Так, высокое содер­жание газообразной (летучей) составляющей в составе горючей массы угля определяет его высокую реакционную способность (т.е. воспламенение происходит при более низких температурах), превалирование конвективного типа передачи тепла над лучи­стым. Но вместе с тем угли с высоким выходом летучих веществ обладают более низкими показателями теплоты сгорания, терми­ческой стойкости. Они, как правило, характеризуются более высо­ким процентом химического недожога.

СОДЕРЖАНИЕ СЕРЫ (STD)

Сера в углях является вредной примесью. При использовании угля в металлургии сера переходит в металл, ухудшая его качество. При сжигании топлива сера образует сернистые соединения, кото­рые, реагируя в атмосфере с водяными парами, образуют серную кислоту, выпадающую т.н. кислотными дождями. Угли некоторых месторождений Иркутского бассейна харак­теризуются очень высоким, более 10%, содержанием серы, что делает их малопригодными для использования в теплоэнергетике.

Этот показатель наиболее важен для оценки потребительской ценности углей, особенно используемых в теплоэнергетике.

ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ (Q)

Различают теплоту сгорания высшую, пересчитанную на сухое беззольное состояние топлива (Q,daf). Этот показатель использует­ся для сопоставления и классификации углей. Низшая теплота сго­рания (Qr.) характеризует топливо в его естественном состоянии, т.е. при конкретных значениях влажности и зольности.

Источник

Зольность угля: методы определения

Одной из ключевых характеристик качества угля наряду с влажностью и теплотворностью является зольность. Из чего складывается этот показатель и какими методами определяется?

Что такое зольность угля?

Зольность выражается в процентном содержании золы от общей массы угля, образующейся после его полного сгорания.

Этот показатель зависит от концентрации минеральных примесей угля и фактически демонстрирует степень его минерализации.

Количество и соотношение примесей, в свою очередь, зависит от условий формирования угольных залежей. По своему происхождению выделяют внутренние и внешние примеси минеральных веществ: первые накапливаются непосредственно во время образования угольных пластов, а вторые «добавляются» в уголь в процессе его добычи.

В угле содержится множество элементов и соединений: это могут быть силикаты натрия, калия, оксиды кремния, алюминия, железа, сульфиды, карбонаты кальция и магния и многие другие примеси.

На основе зольности угля разрабатываются способы оценки продуктивности углеобогащения, а также формируется стоимость угля, поскольку именно зольность показывает, насколько он пригоден для использования в качестве топлива.

Чем выше показатель зольности, тем ниже тепловой эффект от сгорания угля – главного показателя его качества.

Расчёт нормы зольности угля проводится в единых условиях по ГОСТу 11022-95. Согласно стандарту, для каждого вида угля разработаны правила определения показателя зольности.

Ниже приведены усреднённые значения зольности каменного, бурого, древесного угля, антрацита и длиннопламенного плитного крупного угля (ДПК).

Определение зольности угля

Зольность угля может определяться несколькими методами. Первый, стандартный способ подробно описан в ГОСТе 11022-95. Государственный стандарт распространяется на каменный и бурый уголь, брикеты, антрациты и горючие сланцы.

Оценка качества угля с определением зольности, влажности и теплотворности неизменно проводится в аналитических лабораториях.

Специалисты исследуют пробы угля в виде измельчённых и доведённых до воздушно-сухого состояния частиц. Аналитический образец взвешивают, тщательно перемешивают и сжигают в муфельной печи при высоких температурах нагрева – максимум до 1000°С.

После полного сгорания в печи образуется зольный остаток. Его прокаливают до постоянной массы, которая и демонстрирует количество золы. Процентное содержание золы в угле определяется отношением массы полученного неорганического остатка к массе самой аналитической пробы.

Затем показатель пересчитывают на характерный для абсолютно сухого и твёрдого угля параметр. Отметим, что для стандартного метода определения зольности ГОСТ допускает незначительные погрешности, которые возникают из-за разной конечной температуры в муфельной печи.

По стандарту, угольщики могут применять медленный либо ускоренный методы измерения зольности. Их главное отличие заключается в следующем: при медленном способе образцы угля загружаются в холодную муфельную печь, которая затем нагревается до нужной температуры, а при ускоренном методе их сжигают в предварительно разогретой печи.

Помимо стандартного метода, есть и так называемые инструментальные способы экспресс-определения зольности угля. Обычно они применяются в целях оперативного контроля этого качественного показателя.

Один из них – измерение зольности радиационным методом. Этот способ основан на определении параметров ионизирующего излучения после его взаимодействия с углём.

Для анализа радиационным методом используют специальные приборы – так называемые золомеры. Все анализаторы работают по схожему принципу: поток лучей направляется на образец, детектор «принимает» рассеянный или ослабленный поток, преобразуя его в электрический сигнал.

Величина сигнала пропорциональна интенсивности излучения, затем он усиливается и подаётся на вход измерительного блока.

Некоторые радиометрические приборы устанавливаются прямо на производственных площадках углеобогатительных фабрик, в том числе на конвейерных лентах для измерения показателя зольности в непрерывном режиме.

Источник