Плюсы и минусы различных видов твердого топлива для котлов: древесина и её производные

Самый дешёвый вид топлива для бытовых котлов — магистральный газ. Самые надёжные и безопасные — электрические котлы. Однако газопроводы дотянулись далеко не до всех населённых пунктов, а стоимость эксплуатации электрического котла высока, да и не везде есть возможность получить необходимую для него электрическую мощность.
Поэтому для многих владельцев частных домов и дач остаётся выбор между отопительными приборами, работающими на жидком или твёрдом топливе. Давайте поподробнее рассмотрим плюсы и минусы различных видов твердого топлива для котлов.
Что такое твёрдое топливо и каким оно бывает
Очевидно, что твёрдое топливо, в отличие от газа или простонародной солярки (что на самом деле есть дизельное топливо или соляровое масло), твёрдое, то есть существует в виде плит, кусочков, брусочков или иной формы, не растекающейся и не испаряющейся. Но у любого вида топлива есть одна общая черта: во всех этих горючих веществах главным элементом является углерод. Зарождается он благодаря Солнцу и процессу фотосинтеза в зелёных частях растений, в результате которого в клетках образуются сложные органические соединения на основе углерода, которые впоследствии и превращаются в горючие вещества — топливо.
Физика в топке
Главная характеристика всех видов топлива — теплотворная способность, удельная теплота сгорания. Это физическая величина, характеризующая количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы топлива. Обычно в качестве единицы используется масса (один килограмм) или объём (один кубический метр).
Чем значение удельной теплоты сгорания топлива выше, тем меньше его расход, а КПД сжигающего прибора больше. Для владельца котла это означает, что процесс отопления будет более экономичным.
Химия процесса горения
Теплотворная способность разных видов топлива зависит от его химического состава: от количества углерода, а также других примесей (кислорода, азота, серы и водорода). Углерод и водород являются основными носителями энергии, которая при сгорании превращается в тепло. Азот и кислород в процессе горения не участвуют, это балластные вещества, их присутствие в топливе уменьшает процентное количество главных элементов — углерода и водорода.
Кислород, кроме того, образует соединения с углеродом и водородом и этим выводит некоторую их часть из процесса горения. Сера в твёрдом топливе содержится в двух видах: в виде летучей серы, тоже участвующей в горении, и в виде негорючих сульфатов, которые остаются в золе — балластных минеральных веществах, неспособных гореть.
Чем больше в топливе минеральных (негорючих) веществ, чем больше образуется золы, тем сильнее снижается эффективность топлива, потому что горючие вещества в нём заменены балластными. Показатель «зольность» — вторая значимая характеристика качества топлива.
Присутствие серы в топливе загрязняет продукты сгорания, выделяясь в виде сернистого газа (сернистого ангидрида) — токсичного вещества, которое при взаимодействии с кислородом окисляется до трёхокиси серы, а при взаимодействии с водой образует серную кислоту, разъедающую металлические поверхности котельного оборудования. Попадая в атмосферу, эта кислота выпадает в виде кислотных дождей.
Вообще-то для сложного физико-химического процесса горения в качестве топлива может использоваться всё что угодно: главное, чтобы процесс шёл и тепло выделялось. Так, во многих районах, где доступ к прочим видам горючих веществ (например, древесине или углю) ограничен или невозможен, в качестве топлива издавна использовались и применяются по сей день кизяки — высушенный навоз крупного (и не очень) рогатого скота, смешанный с соломой.
В сельских районах на севере Индии брикеты из высушенного коровьего и овечьего навоза сегодня применяются даже на теплоэлектростанциях для выработки электроэнергии. По своим физическим характеристикам (удельной теплоте сгорания) коровьи лепёшки вполне сравнимы с углём.
Но современного владельца загородного дома чаще всего сложно представить раскладывающим кизяки в своём дворе на просушку для будущего отопительного сезона. Да и с коровьими лепёшками нынче во многих местах ситуация напряжённая. Поэтому не станем углубляться в тонкости оптимальных пропорций навоза и соломы, а также методов правильной сушки кизяков.
Обратим внимание на плюсы и минусы распространённых видов твердого топлива: древесины, угля, торфа. Для бытовых котлов чаще всего используют именно эти виды горючих веществ, а в промышленных масштабах ещё применяют горючие сланцы и кокс.
Специалисты разделяют твёрдое топливо на ископаемое — то есть образовавшееся в результате метаморфизма из органических остатков миллионы лет назад под действием большого давления и температур, и неископаемое — к этому виду топлива относится древесина и её технологические производные.
Дрова
Дрова — самый простой вид топлива, доступный без геологических изысканий и разработок. Наверное, каждый в своей жизни хотя бы раз сидел у костра, наслаждаясь завораживающей магией танца языков пламени и теплом.
Дровяное отопление на территории нашей страны — один из самых распространённых исторически сложившихся вариантов. И в современной ситуации дрова есть в свободном доступе на большей части территории нашей страны, а их стоимость в сравнении с другими видами топлива относительно невелика. На современном рынке отопительных приборов имеется много моделей котлов разной степени сложности, рассчитанных именно на использование дров.
К примеру, в модельной линейке компании Viessmann представлено четыре вида котлов, разработанных для сжигания дров и топливных брикетов: от небольшого Vitoligno 100-S мощностью до 20кВт, до Vitoligno 250-S, «проглатывающего» поленья длиной до метра. Этот котёл, имеющий объём топки до 500 литров, позволит получить мощность от 40 до 170 кВт.
В нашей стране, в отличие от Европы, до сих пор лесов в достатке, в том числе и для целей обогрева жилья. Хотя попробуем подсчитать. Социальная норма дров на отопление, полагающаяся бесплатно всем сельским жителям с печным отоплением — 15 кубометров. Этого количества достаточно для обогрева среднего дома весь отопительный сезон. Норма существует ещё с советских времён, до сих пор её не отменили. Это примерно 70 деревьев диаметром 200 мм и высотой 6 метров — то есть вырубается целая роща на каждое домовладение с печкой каждую зиму...
Если отвлечься от глобальных проблем экологии планеты, связанных с вырубкой лесов, то дрова (при условии, что они качественные, то есть сухие и из твёрдых пород, например, берёзовые) имеют следующие характеристики:
довольно высокая теплотворная способность. В древесине содержится 50-58% углерода, удельная теплота сгорания древесины до 15 МДж/кг;
при сгорании образуется относительно малое количество золы;
в дровах нет серы;
сгорание дров не наносит активного вредного воздействия на окружающую среду.
Из отрицательных качеств дров можно назвать объёмность: запас топлива на отопительный сезон может занимать много места. При этом нужно учесть, что оптимальной влажности дрова достигают при одно- двухлетней выдержке, и поэтому обычно делается запас на два года.
Ещё один минус дров — необходимость их предварительно обрабатывать: пилить, колоть, складывать в поленницу. Можно купить уже колотые дрова, но тогда увеличивается стоимость. Другой немаловажный момент заключается в том, что высокая теплота сгорания дров во многом зависит от их сухости. Поэтому место для хранения должно быть не только просторным, но и защищённым от воздействия атмосферных осадков.
Продолжение статьи: http://www.7dach.ru/NatashaPetrova/plyusy-i-minusy-razlichnyh-vidov-tverdogo-topliva-dlya-kotlov-drevesina-i-ee-proizvodnye-102074.html?utm_source=ok_7dach&utm_campaign=viessmann&utm_medium=social