Как и каким углем лучше топить твердотопливный котел

Угольный котёл уже давно стал традиционной частью системы отопления в частном доме, однако многие до сих пор не могут разобраться, как максимально эффективно наладить его работу. А между тем, для этого нужно лишь правильно выбрать сорт и начать эксплуатировать прибор в соответствии с возможностями.

Каким углём лучше топить твердотопливный котёл

Чтобы добиться высокого коэффициента полезного действия (КПД), т. е. лучшего соотношения объёма потребляемого топлива и количества выделяемого тепла, а также продлить срок службы котла, стоит придерживаться официальных рекомендаций производителя указанных в его техническом паспорте (инструкции).

Уголь – горючая осадочная порода (полезное ископаемое) органического происхождения, состоящая из углерода и остаточных компонентов (примесей).

В России природный уголь, как ценный энергетический ресурс (согласно единой классификации по ГОСТ 25543-88), делится на три основные категории:

• 

  бурый (суббитуминозный) – самый распространенный и дешёвый уголь с землистой структурой, имеет тёмно-коричневый или чёрный цвет, сгорает быстро (коптящим пламенем), выделяя при этом неприятный запах гари и много отходов;
• 

  каменный (битуминозный) – твёрдый металлически-чёрный или смоляно-чёрный уголь, содержит небольшое количество минеральных и летучих веществ, отличается довольно высокой теплотворной способностью и приемлемой ценой;

• 

  антрацит – очень древний и дорогостоящий уголь, определяется по серо-чёрному цвету с металлическим или стеклянным блеском, долго воспламеняется, но потом легко горит (без дыма и огня, не спекается) с повышенной теплоотдачей.

Потребительские свойства разных сортов природного угля:

Сортировка угля	Марка	Массовая доля компонентов, %				Теплоотдача, МДж (кВт) / кг	Выброс летучих веществ
		углерод	сера	вода	зола
Каменный уголь:
длиннопламенный	Д	76–78	0,5–3,0	8–15	12–16	27–31 (7,5–8,6)	39–42
газовый	Г	83–87	0,6–1,6	7–10	10–15	29–32 (8,0–8,8)	36–38
жирный	Ж	86–89	0,6–1,8	6–8	6–8	28–31 (7,7–8,6)	30–31
коксовый	К	88–90	0,5–1,6	4–6	8–14	30–32 (8,3–8,8)	20–23
тощий	Т	90–93	0,3–0,8	4–6	6–12	26–32 (7,2–8,8)	12–13
слабоспекающийся	СС	89–92	0,6–1,2	8–9	8–14	30–31 (8,3–8,6)	14–16
Антрацит
	А	92–98	0,3–1,0	3–7	4–7	32–36 (8,8–9,7)	6–8
Бурый уголь
	Б	50–72	0,8–4,1	20–40	20–45	16–22 (4,4–6,1)	41–48

Также в продаже встречаются комбинированные сорта с промежуточной маркировкой: ОС – отощённый спекающийся, ДГ – длиннопламенный газовый.

Напрашивается вывод: самый теплотворный, а значит лучший сорт – это антрацит. Однако его целесообразно покупать только для котлов, разработанных под высокоэнергетическое топливо. Всё дело в том, что в полной мере антрацит раскрывает свой потенциал, если температура горения достигает очень высоких пределов (2200–2300 °С), которые далеко не каждый котёл выдержит. Невыгодно в любом случае: придётся или рисковать котлом, или переплачивать за низкий КПД.

Классические котлы (особенно со стальными топками) рассчитаны на менее теплотворные сорта, но зато из них они извлекают максимум полезной энергии.

Длиннопламенный каменный уголь является относительно универсальным топливом. Он легко разжигается, практически не спекается и благодаря высокому содержанию летучих веществ отдает много тепловой энергии. Но из-за влажности этот сорт не совсем подходит для котлов длительного горения пиролизного типа.

При использовании технологии пиролиза температура газов на выходе в дымоходе сильно снижается, поэтому сжигание сырого топлива может привести к скоплению конденсата и образованию тягучего, трудноудаляемого налёта. Чтобы этого избежать рекомендуется топить подобные котлы газовым (Г или ДГ) углём.

Справка. Независимо от выбранного сорта, необходимо запомнить, что к использованию в бытовых условиях разрешён исключительно нетоксичный уголь, с содержанием серы не более 2 %. Иначе при сжигании сернистый газ (SO2) будет выделяться с избытком, отравляя воздух и корродируя металлические поверхности.

В плане экологии неплохой заменой обычному углю может стать древесный уголь: его вещественный состав аналогичен дровам, т. е. серы там нет (0,03–0,05 %).

Древесный уголь – легковоспламеняемый высокоуглеродистый продукт, получаемый путём сухой перегонки древесины с ограничением доступа к кислороду.

Поскольку древесный уголь не является природным ископаемым, его выделяют в самостоятельную топливную группу, которая (по ГОСТ 7657-84) включает три вида:

• А – уголь из берёзы, бука, ясеня, граба, ильма (вяза, береста), дуба и клёна;
• Б – уголь из осины, ольхи, липы, тополя и ивы, возможно добавление А;
• В – уголь из сосны, ели, пихты, лиственницы, возможно добавление А и Б.

Потребительские свойства разных сортов древесного угля:

Марка	Сортировка	Массовая доля компонентов, %			Теплоотдача, МДж (кВт) / кг	Выход летучих веществ, %
		углерод	вода	зола
А	Высший	90–92	5–6	2,0–2,5	30–31 (8,3–8,6)	15–20
	Первый	76–79	5–6	2,5–3,0	25–27 (6,9–7,1)	20–23
Б	Первый	87–88	5–6*	2,0–2,5	29–30 (8,0–8,3)	16–18
	Второй	85–87	5–6*	2,5–3,0	28–29 (6,9–7,2)	13–15
В		75–77	5–6*	3,5–4,0	25–26 (6,9–7,2)	14–16

*  в некоторых случаях для угля марок Б и В допускается повышение влажности до 15–20 %, при условии перерасчёта реальной массы топлива на 5–6 % влажность.

Для растопки котлов больше всего подходит древесный уголь из твёрдых пород дерева, т. е. марки А. Его легко отличить визуально: благодаря иссиня-чёрному цвету с явно просматривающимся глянцевым отливом он, конечно, похож на каменный, но если надломить край можно рассмотреть волокнистую структуру.

Древесное топливо прогорает дольше ископаемого и выделяет тепло более равномерно, при этом практически не образует дыма и неприятного запаха. Но его производство слишком затратное (для 1 т продукта требуется 8–12 м3 дров), что отражается на стоимости и для многих людей является существенным недостатком.

Примерная цена разных сортов природного и древесного угля:

Разновидность угля	Средняя стоимость 1 тонны, руб.
Антрацит	8 000–10 000
Каменный	5 500–7 000
Бурый	3 500–4 500
Древесный	16 000–20 000

Стоимость покупного древесного топлива примерно в 2–2,5 раза выше даже относительно дорогого антрацита. Поэтому если выбор всё-таки пал на этот вид, то можно попытаться несколько сократить затраты на отопление, наладив домашнее мини-производство, что особенно выгодно при наличии дешёвых дров.

Угольные брикеты – порционное топливо, которое изготавливается путём прессования и последующего обжига мельчайших фракций угля (стружки, пыли).

Применение брикетов имеет свои преимущества: они легко воспламеняются, долго горят и за счёт компактной формы экономят место в топке. При этом выход тепловой энергии не уступает антрациту. Единственным существенным минусом считается цена – она превышает стоимость насыпного материала на 25–35 %.

Повышаем КПД и экономичность твердотопливных котлов за счет комплекта автоматики

Топить угольной пылью довольно затруднительно: обычно пыль или просто проваливается к золе, или спекается в камень, поэтому здесь нужен особый подход:

• специальная горелка – позволит создавать однородную пылевоздушную массу, которая под давлением начнёт дозированно подаваться в зону сжигания;
• домашний вариант брикет – формирование целых кусков обеспечит лёгкое спекание, пыль не будет концентрироваться в воздухе и проваливаться в зольник.

Такие самодельные бруски делаются как из чистой пыли, так и из смеси с опилками: в первом варианте пыль нужно просто смочить до состояния комковатого теста и заморозить в формах, а во втором – смешать угольные и древесные отходы 50/50, добавить воды, слепить примерно одинаковые заготовки и просушить их.

Готовыми брикетами твердотопливный котёл лучше топить после того, как в нём ранее уже прогорели (15–20 минут) дрова. Далее как обычно: в центр топки выкладываются брикеты, на время разгорания максимально открывается тяга (можно включить вентилятор) и всё – осталось ждать нагрева воды до 85–90 °C.

Справка. Формально без установки специальной горелки топка угольного котла пылью запрещается. Это обоснованные меры безопасности, ведь в условиях ограничения воздушного потока горючие частицы могут начать накапливаться во взвешенном состоянии, что при определённой концентрации приведёт к взрыву.

Классы крупности (фракции) природного угля по ГОСТ 19242-73:

Наименование фракции	Класс	Размер кусков, мм
Плита	П	более 100
Крупный (Кулак)	K	50—100
Орех	O	25—50
Мелкий	M	13—25
Семечка	C	6—13
Штыб	Ш	менее 6
Рядовой шахтный/карьерный	P	менее 200/300

Соответствующую классу букву приписывают сразу после условного обозначения марки: бурый мелкий – БМ, тощий крупный – ТК. При смешивании различных по фракции классов угля указываются несколько букв: антрацит кулак с мелочью – АКМ, длиннопламенный орех с мелочью и штыбом – ДОМШ.

Стандартный котёл топится углём – ДК, ГК и ДКО, но для автоматических котлов можно использовать только мелкую фракцию – ДОМ, ГОМ, АОМ и т. д.

Как правильно топить котёл углём: инструкция по обеспечению длительного горения

Прежде чем растопить котёл нужно осмотреть его на наличие повреждений и трещин, проверить интенсивность тяги, а также, подключив его к сети, убедиться в исправности работы электронных частей. Затем рекомендуется очистить зольник и камеру сгорания, насухо их вытереть и после этого начинать топить котёл углём.

Специалисты советуют растапливать котлы топливом с меньшим КПД, но более легковоспламеняющимся, а потом понемногу добавлять уголь в два захода:

1. Положить на решётку смятую бумагу, сверху поместить щепки или хворост.
2. Закрыть дверцу топки, со всех сторон равномерно поджечь бумагу и прочее.
3. Открыть задвижку зольника и дождаться пока мелкое топливо разгорится.
4. Прямо поверх пламени насыпать мелкий уголь тонким слоем в 10–15 см.
5. Через 15–30 минут доложить крупный уголь до верхней границы дверки.
6. Оставить поддувало наполовину приоткрытым (только щёлку, если дымит).

Теперь можно наслаждаться комфортной температурой в комнате, регулярно подкидывая топливо. Перед дозаправкой задвижку зольника требуется закрывать.

Как видно, топить котёл просто, но чтобы он долго горел, не потреблял «лишнего» угля и в целом был эффективным, придётся контролировать его работу:

• ворошить прогоревший уголь перед новой закладкой для предотвращения массового спекания, а если корочка уже сформировалась – разбивать её кочергой;
• разбавлять небольшими прослойками дерева недостаточно теплотворное (низкокачественное) топливо, чтобы не дать слоям угля коксоваться между собой;
• организовать теплоизоляцию дома и установить термостат в каждой комнате, что позволит избежать переработки котла и сэкономить в итоге до 20–25 % угля;
• чтобы разжечь бумагу использовать силу естественной циркуляции воздуха, даже если автоматика контролирует надув (так дымоход будет успевать прогреться);
• полностью очищать дымоход и все внутренние узлы минимум 2 раза в год, иначе через несколько лет скопление сажи приведёт к падению КПД на 25–30 %.

Справка. Чтобы ещё более экономно использовать ресурсы бережливые хозяева просеивают зольные отходы на металлической решетке 5–6 мм, и все крупные недогоревшие куски отправляют обратно в котёл вместе с новой порцией свежего угля. Таким образом, расход топлива сокращается в среднем на 10 – 15%.

Что делать, если уголь в котле плохо горит?

Заочно сказать, почему уголь плохо или совсем не горит сложно, ведь это случается по многим причинам, однако некоторые из них более распространены:

• уменьшение тяги из-за засорения дымовой трубы и колосниковой решётки;
• использование неподходящего сорта или просто низкокачественного угля;
• слишком большая мощность котла, которая не соответствует площади дома;
• загрузка большого объёма крупного угля, без предварительной растопки;
• неисправность автоматической системы принудительной подачи воздуха;
• нарушение целостности конструкции (пламя часто гаснет + задымлённость).

В случае последних вариантов потребуется специалист по ремонту котлов, а вот остальные неполадки вполне решаются правильной эксплуатацией и чисткой.

Нормы расхода и правила расчёта необходимого объёма топлива

Согласно техническим нормам для выработки 10 кВт тепловой энергии требуется 2 кг угля. Зная это можно рассчитать его необходимый объём по формуле:

М х=X/теплотворная способность топлива (в данном случае 5 кВт/кг)

• где М х – расход топлива за ограниченный период времени (день, месяц, сезон);
• Х – теплопотери в течение отопительного периода, определяемые по формуле:

X = SxDx24x0,7x70

• где S – обогреваемая площадь дома, включая все жилые и бытовые помещения;
• D – продолжительность (количество дней) отопительного периода;
• 24 – время горения (количество часов) котла в сутки;
• 0,7 – средний коэффициент работы угольных котлов;
• 70 – средние теплопотери в час (для стандартного дома в умеренном климате).

Если за основу взять средний отопительный период в 6 месяцев (175 дней), то при площади 100 м2 теплопотери составят X = 100x175x24x0,7x70=20 580 кВт за сезон или 117 кВт за день. Расход угля за этот же срок будет равен М1=20 580/5=4 116 кг и М2=177/5=23 кг, т. е. необходимо будет закупить около 4,5 т угля.

Справка. Совсем примитивно можно ориентироваться на «живой» опыт других владельцев угольных котлов: когда температура на улице + 1 … и более °C в день сгорает 1 ведро топлива, если – 5 … – 15 °C, то 2–3 ведра, а особенно морозной зимой – 20 … и менее °C нужно будет загружать до 10 вёдер* в сутки.

*  в стандартное ведро (12 л) влезает около 18 кг среднего каменного угля.

Очистка котлоагрегата от сажи

В процессе горения нижний отсек – зольник, будет постепенно наполняться отходами, ввиду чего потребуется производить регулярную очистку отделения. Сделать это предельно просто: потребуется лишь дождаться полного остывания прибора, открыть дверцу зольника и удалить его содержимое при помощи совка.

А вот прочистить внутренности котла от сажи уже сложнее: проблема заключается в том, что за время горения минеральный остаток превращается в спёкшуюся твёрдую массу. Чистка теплообменника и колосников выполняется инструментом похожим на изогнутое шило – им все наплывы просто соскребаются.

Механическая чистка дымохода осуществляется путём пропускания через него ёршика с гибкими пластиковыми прутьями. Процесс очистки выполняется с крыши, при этом наибольшее внимание уделяется поворотам и местам соединения. Сажа и весь остальной мусор удаляется через специальные ревизионные колодцы.

Справка. Существуют также химические препараты для очистки от сажи – они выпускаются в виде добавок к топливу: сгорая, они размягчают отложения и выводят их через дымоход. Это, конечно, удобно, но недостаточно эффективно, поэтому часто такие средства используются в качестве профилактики загрязнений.

В заключении хотелось бы отметить, что, несмотря на столь подробные рекомендации, итоговый выбор всё равно нужно подстраивать под имеющиеся обстоятельства, ведь иногда даже идеальное по соотношению цена-качество сырьё оказывается невыгодным с учетом доставки в отдаленные от мест добычи районы.

ИнструкцииКотлыТвердотопливные котлыУгольные котлы