Węgiel kamienny jako materiał opałowy

Węgiel kamienny wciąż jest najpopularniejszym źródłem energii, a za sprawą swoich dobrych parametrów, dużej dostępności oraz przystępnej ceny ciągle znajduje wielu nabywców. Węgiel kamienny może być używany bez nadmiernego obciążania środowiska naturalnego.

Węgiel kamienny jako materiał opałowy

Dobrze działający i prawidłowo obsługiwany piec lub kocioł centralnego ogrzewania emituje jedynie niewielką ilość substancji będących ubocznym efektem spalania. Dla zapewnienia możliwie taniego i czystego ogrzewania opał powinien być jednak kupowany u sprawdzonego dostawcy, który oferuje produkty pochodzące z najlepszych kopalń. Przyjrzyjmy się bliżej powodom, dla których węgiel nadal jest liderem, jeśli chodzi o opał do kotłów na paliwo stałe oraz pieców wolnostojących.

Węgiel kamienny i jego wartość opałowa oraz uziarnienie

Ogrzewanie budynków węglem kamiennym jest metodą stosowaną w Polsce od lat. Ten rodzaj paliwa jest wykorzystywany zarówno przez duże elektrociepłownie i elektrownie, jak i użytkowników indywidualnych. Liczba kotłów węglowych zainstalowanych w domach jedno- i wielorodzinnych utrzymuje się stale na wysokim poziomie. Są to nie tylko klasyczne kotły zasypowe i tradycyjne piece, ale coraz częściej również nowocześniejsze konstrukcje wykorzystujące wygodne podajniki opału i zasobniki, które można uzupełniać z mniejszą częstotliwością.

Najważniejszą cechą węgla kamiennego, która sprawia, że cieszy się on uznaniem klientów, jest jego wysoka kaloryczność. W zależności od gatunku węgla oraz złoża, z którego pochodzi, może on uzyskiwać nawet 31 MJ/kg. Wynik ten zależy od stosunku zawartości czystego węgla do znajdujących się w nim naturalnych zanieczyszczeń. W węglu najlepszej jakości, czyli antracycie ilość atomów czystego węgla dochodzi do 97%, w innych odmianach wynosi od 75 do 92%.

Węgiel jest tradycyjnie dzielony na różne typy, które charakteryzują się nieco innymi parametrami użytkowymi. Węgiel typu 31, tzw. płomienny, to materiał opałowy, którego kaloryczność waha się od 20 do 26 MJ/kg. Węgiel typu 32, zwany gazowo-płomiennym osiąga zwykle kaloryczność na poziomie 26 do 29 MJ/kg, a węgiel typu 33, określany jako gazowy może dostarczyć 29–31 MJ/kg.

Drugim istotnym parametrem węgla jest jego sortyment, czyli wielkość pojedynczych ziaren. Ma ona wpływ zarówno na efektywność spalania, jak i na wygodę obsługi pieca i wielkość strat wynikających np. z przedostawania się drobnych frakcji przez kratki paleniska.

Wśród węgli kamiennych wyróżniamy węgle grube, które mają ziarno o wielkości od 200 do 25 mm, np. kostka czy orzech. Mniejsze rozmiary bryłek będą występowały w węglach średnich, gdzie uziarnienie wynosi od 30 do 5 mm. Węgle średnie to przede wszystkim groszek. Mniejsze rozmiary to węgla miałowe (do 6 mm) oraz najdrobniejsze muły i pyły (do 1 mm).

Bardzo popularnym i często stosowanym sortymentem jest tzw. ekogroszek. Tym mianem określa się specjalnie skalibrowany węgiel o uziarnieniu wynoszącym od 25 do 5 mm. Opał tego rodzaju jest przeznaczony do spalania w nowoczesnych piecach z podajnikami automatycznymi. Wystandaryzowane bryłki ułatwiają pracę mechanizmu ślimakowego, który służy w takich urządzeniach do przenoszenia węgla z zasobnika do palnika.

​Jakie cechy wpływają na wartość węgla jako opału?​

Spalanie węgla, choć wydajne często łączy się z obawami o jakość powietrza i jego zanieczyszczanie. Węgiel kamienny może jednak być spalany w taki sposób, by nie powodował dużej emisji substancji potencjalnie szkodliwych. Wiele zależy od jakości węgla oraz poziomu znajdujących się w nim zanieczyszczeń. W każdym węglu kamiennym poza atomami tego pierwiastka znajdują się również wodór i tlen, a także mogące sprawiać wiele kłopotów azot i siarka. Ich zawartość może się wahać od 0,5 do 2% w przypadku azotu i od 0,2 do 2% w przypadku siarki. Najprostszą metodą ograniczenia zanieczyszczeń będzie wiec wybieranie węgla, który nie jest zasiarczony i ma niewiele azotu.

Zasiarczenie węgla oraz duża ilość azotu powoduje nie tylko kłopoty z emisją, ale często jest przyczyną problemów z działaniem osadzającego się na wewnętrznych ścianach komina kondensatu. Są to skropliny z pary wodnej, które mogą się pojawić w przypadku dużego przechłodzenia spalin. Jeśli węgiel ma dużą zawartość siarki, to w kondensacie może pojawić się kwas siarkowy, a w przypadku azotu – kwas azotowy. Obie te substancje są agresywne chemicznie i wnikając w pęknięcia cegieł czy szczeliny w zaprawie mogą przedostawać się do wnętrza murów i tworzyć na nich bardzo nieestetyczne wykwity oraz wydzielać silną nieprzyjemną woń.

​Dla komfortu korzystania z węgla ważne są jednak również te cechy, które wpływają na ilość i intensywność wymaganych czynności obsługowych. Jedną z ważniejszych będzie zawartość popiołu w spalanym węglu. Im będzie go więcej, tym mniejszą część masy opału będzie można wykorzystać do pozyskiwania ciepła, a jednocześnie, tym więcej popiołu trzeba będzie usuwać z pieca i utylizować. Ta cecha będzie równie ważna w przypadku kotłów tradycyjnych, zsypowych, które są obsługiwane ręcznie, jak i przy kotłach z podajnikami. Używanie w urządzeniu tego typu węgla o dużej zawartości popiołu może bowiem ograniczać korzyści z automatyzacji działania kotła, znacznie zwiększając częstotliwość koniecznego wybierania popiołu.

Jedną z kluczowych dla użytkowników kotłów i pieców cech węgla kamiennego jest również jego liczba Rogi, która wskazuje na jego spiekalność. Jeśli jest ona wysoka, w palenisku mogą powstawać liczne spieki i żużle, które przylegając do elementów kotła, będą trudne do usunięcia, a jednocześnie ograniczą efektywność urządzenia.

Ważnym parametrem węgla jest również poziom jego wilgotności. Duża zawartość wilgoci oznacza mniej efektywne spalanie, ponieważ część powstającej energii będzie odbierana przez wodę i wykorzystywana przy zmianie jej stanu skupienia w lotny. Duża wilgotność wpływa również na ryzyko osadzania się skroplin, czyli tzw. pocenie się komina. Woda powoduje również straty przy magazynowaniu węgla, w czasie dużego mrozu powodując pękanie bryłek czy przymarzanie węgla.