Зольність деревини. Семінар "Ефективне пелетне виробництво". Державний стандарт на дрова
Дрова- шматки дерева, які призначені для спалювання в печах, камінах, топках або багаттях для одержання тепла, жару та світла.
Камінні дрова в основному заготовлюються і поставляються в пиляному та колотому вигляді. Вміст вологи має бути якнайменшим. Довжина полін переважно 25 і 33 см. Такі дрова продають у насипних складометрах або фасують, і продають за вагою.
Для опалювальних цілей використовуються різні дрова. Пріоритетною характеристикою, за якою вибирають ті чи інші дрова для камінів та печей, є їх теплотворна здатність, тривалість горіння та комфорт при використанні (картина полум'я, запах). Для опалювальних цілей бажано, щоб тепловиділення відбувалося повільніше, але триваліший час. Для опалювальних цілей найкраще підходять усі дрова з листяних порід.
Для топки печей і камінів використовують переважно дрова таких порід, як дуб, ясен, береза, ліщина, тис, глід.
Особливості горіння дров різних порід деревини:
Дрова з бука, берези, ясеня, ліщини важко розтоплювати, але вони можуть горіти сирими, тому що мають невелику вологість, причому дрова з усіх цих порід дерев, крім бука, легко розколюються;
Вільха та осика згоряють без утворення сажі, більше того – вони випалюють її з димаря;
Березові дрова хороші для тепла, але при нестачі повітря в топці, горять димно і утворюють дьоготь (березову смолу), що осідає на стінках труби;
Пні і коріння дають хитромудрий малюнок вогню;
Гілки ялівцю, вишні та яблуні дають приємний аромат;
Соснові дрова горять спекотніше ялинових через більший вміст смоли. При горінні смолених дров, різкому підвищенні температури з тріском лопаються дрібні порожнини в деревині, в яких накопичується смола, і на всі боки розлітаються іскри;
Кращою тепловіддачею мають дубові дрова, єдиний їх недолік - вони погано розколюються, так само як і дрова з граба;
Дрова з груші та яблуні легко розколюються та добре горять, видаючи приємний запах;
Дрова з порід середньої твердості, як правило, легко колоти;
Довго тліючий вугілля дають дрова з кедра;
Дрова з вишні та в'яза при горінні димлять;
Дрова з платана легко розтоплюються, але важко колються;
Найменше підходять для топки дрова хвойних порід, тому що вони сприяють утворенню смолистих відкладень у трубі і мають низьку теплотворну здатність. Соснові та ялинові дрова легко колоти та розтоплювати, але вони димлять та іскрять;
До пород дерев з м'якою деревиною відносять також тополю, вільху, осину, липу. Дрова цих порід добре горять, дрова з тополі сильно виблискують і дуже швидко прогорають;
Бук - дрова цієї породи вважають класичними камінними дровами, тому що у бука гарна картина полум'я і гарний розвиток жару за майже повної відсутності іскор. До всього перерахованого слід додати – букові дрова мають дуже високий показник теплотворної здатності. Запах букових дров, що горять, теж оцінений високо - тому і для копчення продуктів в основному застосовуються букові дрова. Дрова з бука універсальні у використанні. З перерахованого, вартість букових дров висока.
Необхідно враховувати той факт, що показник теплотворної здатності дров різних порід деревини сильно коливається. В результаті чого отримуємо коливання щільності деревини та коливання в перерахункових коефіцієнтах кубометр => складометр.
Нижче наведено таблицю із середніми значеннями теплотворної здатності на один складометр дров.
| Дрова (природне сушіння) | Теплотворна здатність кВт/год/кг | Теплотворна здатність мега Джоуль/кг | Теплотворна здатність МВтч./ складометр |
Об'ємна щільність кг/дм³ |
Щільність кг/ складометр |
| Грабові дрова | 4,2 | 15 | 2,1 | 0,72 | 495 |
| Букові дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,69 | 480 |
| Ясенові дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,69 | 480 |
| Дубові дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,67 | 470 |
| Березові дрова | 4,2 | 15 | 1,9 | 0,65 | 450 |
| Дрова з модрини | 4,3 | 15,5 | 1,8 | 0,59 | 420 |
| Соснові дрова | 4,3 | 15,5 | 1,6 | 0,52 | 360 |
| Ялинові дрова | 4,3 | 15,5 | 1,4 | 0,47 | 330 |
1 складометр сухої деревини листяних дерев замінює близько 200 до 210 літрів рідкого палива або 200 до 210 м природного газу.
Поради щодо вибору деревини для багаття.
Вогнища не буде без дров. Як я вже казав, щоб багаття горіло довго, для цього треба готуватися. Готувати дрова. Чим більше тим краще. Перестаратися не потрібно, але невеликий запас про всяк випадок мати потрібно. Провівши дві, три ночі в лісі, ви, напевно, зможете вже більш точно визначити необхідний запас дров на ніч. Звісно, можна математично обчислити, який обсяг дров необхідний підтримки вогню певну кількість годин. Перевести сучки тієї чи іншої товщини у кубічні метри. Але на практиці такий розрахунок працюватиме не завжди. Дуже багато факторів, які неможливо прорахувати, а якщо спробувати, то розкид буде досить великий. Тільки особиста практика дає більш точні результати.
Сильний вітер збільшує швидкість горіння у 2-3 рази. Волога, тиха погода навпаки сповільнює горіння. Багаття може горіти і під час дощу, тільки для цього необхідно його постійно підтримувати. Під час дощу не треба класти в багаття товсті поліна, вони довше розгоряються, і дощ може їх просто загасити. Не забувайте, більш тонкі гілки швидко розгоряються, але і швидко прогорають. Їх потрібно використовувати для розпалювання товстіших гілок.
Перш ніж розповісти про деякі породні властивості деревини під час горіння, хочу ще раз нагадати, що якщо вас не змушує потреба ночувати в безпосередній близькості біля багаття, намагайтеся палити багаття не ближче 1-1,5 метрів від краю вашої лежанки.
Найчастіше нам зустрічаються такі породи дерев: ялина, сосна, ялиця, модрина, береза, осика, вільха, дуб, черемха, верба. Отже, по порядку.
Ялина,як усі смолисті породи дерев горить жарко, швидко. Якщо деревина суха, вогонь поширюється поверхнею досить швидко. Якщо у вас немає можливості якимось чином розділити стовбур невеликого дерева на відносно невеликі рівні частини, і ви використовуєте для вогнища все дерево, будьте дуже обережні. Вогонь по дереву може перейти за кордон вогнище і наробити багато неприємностей. У такому разі очистіть достатньо місця під вогнище, щоб вогонь не зміг поширитися далі. Ялина має властивість "стріляти". Під час горіння смола, яка знаходиться в деревині, під впливом високих температур починає кипіти, і не знаходячи виходу, вибухає. Шматок палаючого дерева, що знаходиться нагорі, летить геть від багаття. Напевно багато хто спалив багаття, помічали таке явище. Щоб уберегтися від таких сюрпризів, достатньо класти поліна торцем до вас. Вугілля зазвичай летять перпендикулярно до стовбура.
Сосна.Горить спекотніше та швидше ялинки. Легко ламається, якщо дерево завтовшки трохи більше 5-10 див у діаметрі. "Стріляє". Тонкі сухі гілки добре підходять як дрова другого та третього плану для розпалювання багаття.
Ялиця. Головною відмінністю є, те, що вона практично не «стріляє». Стовбури сухостою діаметром 20-30 см дуже добре підходять для «нодьї», багаття на всю ніч. Горить гаряче, поступово. Швидкість горіння між ялиною та сосною.
Модрина.Це дерево, на відміну інших дерев смолистих порід, на зиму скидає хвою. Деревина більш щільна та міцна. Горить довго, довше їли рівномірно. Дає багато спеки. Якщо ви знайшли на березі річки шматок сухої модрини, є ймовірність того, що перш ніж цей шматок потрапив на берег, він пролежав у воді якийсь час. Таке дерево горітиме набагато довше звичайного, з лісу. Дерево, перебуваючи у воді, без доступу кисню, стає щільнішим і міцнішим. Звичайно, все залежить від терміну знаходження у воді. Пролежавши там кілька десятків років, воно перетворилося на потерть.
Властивості деревини для топки
Придатну для топки деревину поділяють на такі основні категорії:
Хвойні породи деревини |
Листяні породи деревини М'які породи |
Листяні породи деревини Тверді породи |
| Сосна, ялина, туя та інші | Липа, осика, тополя та інші | Дуб, береза, граб та інші |
| Вирізняються високим вмістом смоли, яка не згоряє повністю і засмічує своїми залишками димохід та внутрішні частини топки. При використанні такого палива неминуче утворення кіптяви на склі каміна, якщо воно є. Для цього виду палива характерна триваліша сушіння дров. |
Через невисоку щільність дрова з таких порід швидко згоряють, не утворюють вугілля, мають низьку питому теплотворну здатність. | Дрова з таких порід деревини забезпечують стабільну робочу температуру в топці та високу питому теплотворну здатність. |
Велике значення для вибору палива для каміна або печі відіграє вологість деревини. Саме від вологості більшою мірою залежить теплотворна здатність дров. Вважають, що найкраще для топки придатні дрова із вмістом вологи трохи більше 25%. Показники теплотворної здатності (кількість теплоти, що виділилася при повному згорянні 1 кг дров залежно від вологості) вказані в таблиці нижче:
Дрова для топки необхідно ретельно та заздалегідь готувати. Хороші дрова мають сохнути не менше року. Мінімальний час сушіння залежить від місяця укладання полінки (в днях):
Ще одним важливим показником, що характеризує якість дров для топки каміна або печі, є щільність або твердість деревини. Найбільшу тепловіддачу має деревина твердих листяних порід, найменшою - деревина м'яких порід. Показники щільності деревини при вологості 12% вказані в наведеній нижче таблиці:
Питома теплотворна здатність деревини різних порід.
Теплотворна здатність деревини будь-якої породи і будь-якої щільності в абсолютно сухому стані визначається числом 4370 ккал/кг. Вважається також, що ступінь трухлявості деревини практично не впливає на теплотворність.
Існують поняття об'ємної теплотворності та масової теплотворності. Об'ємна теплотворність дров - величина досить нестабільна, що залежить від густини деревини і, отже, від породи дерева. Адже у кожної породи своя щільність, мало того, та сама порода з різних місцевостей можуть відрізнятися за щільністю.
Визначення теплотворності дров найзручніше проводити за масовою теплотворністю залежно від вологості. Якщо відома вологість (W) зразків, то визначити їхню теплотворну здатність (Q) з певною часткою похибки можна за простою формулою:
Q(ккал/кг) = 4370 - 50 * W
За вологістю деревину можна умовно поділити на три категорії:
- кімнатно-суха деревина; вологість від 7% до 20%;
- повітряно-суха деревина; вологість від 20% до 50%;
- сплавна деревина; вологість від 50% до 70%;
Таблиця 1. Об'ємна теплотворна здатність дров залежно від вологості.
| Порода | Теплотворна здатність, ккал/дм 3 при вологості, % | Теплотворна здатність, квт·ч/м 3 при вологості, % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12% | 25% | 50% | 12% | 25% | 50% | |
| Дуб | 3240 | 2527 | 1110 | 3758 | 2932 | 1287 |
| Модрина | 2640 | 2059 | 904 | 3062 | 2389 | 1049 |
| Береза | 2600 | 2028 | 891 | 3016 | 2352 | 1033 |
| Кедр | 2280 | 1778 | 781 | 2645 | 2063 | 906 |
| Сосна | 2080 | 1622 | 712 | 2413 | 1882 | 826 |
| Осика | 1880 | 1466 | 644 | 2181 | 1701 | 747 |
| Ялина | 1800 | 1404 | 617 | 2088 | 1629 | 715 |
| Ялиця | 1640 | 1279 | 562 | 1902 | 1484 | 652 |
| Тополя | 1600 | 1248 | 548 | 1856 | 1448 | 636 |
Таблиця 2. Розрахункова масова теплотворність дров залежно від вологості.
| Ступінь вологості, % | Теплотворна здатність, ккал/кг | Теплотворна здатність, кВт·ч/кг |
|---|---|---|
| 7 | 4020 | 4.6632 |
| 8 | 3970 | 4.6052 |
| 9 | 3920 | 4.5472 |
| 10 | 3870 | 4.4892 |
| 11 | 3820 | 4.4312 |
| 12 | 3770 | 4.3732 |
| 13 | 3720 | 4.3152 |
| 14 | 3670 | 4.2572 |
| 15 | 3620 | 4.1992 |
| 16 | 3570 | 4.1412 |
| 17 | 3520 | 4.0832 |
| 18 | 3470 | 4.0252 |
| 19 | 3420 | 3.9672 |
| 20 | 3370 | 3.9092 |
| 21 | 3320 | 3.8512 |
| 22 | 3270 | 3.7932 |
| 23 | 3220 | 3.7352 |
| 24 | 3170 | 3.6772 |
| 25 | 3120 | 3.6192 |
| 26 | 3070 | 3.5612 |
| 27 | 3020 | 3.5032 |
| 28 | 2970 | 3.4452 |
| 29 | 2920 | 3.3872 |
| 30 | 2870 | 3.3292 |
| 31 | 2820 | 3.2712 |
| 32 | 2770 | 3.2132 |
| 33 | 2720 | 3.1552 |
| 34 | 2670 | 3.0972 |
| 35 | 2620 | 3.0392 |
| 36 | 2570 | 2.9812 |
| 37 | 2520 | 2.9232 |
| 38 | 2470 | 2.8652 |
| 39 | 2420 | 2.8072 |
| 40 | 2370 | 2.7492 |
| 41 | 2320 | 2.6912 |
| 42 | 2270 | 2.6332 |
| 43 | 2220 | 2.5752 |
| 44 | 2170 | 2.5172 |
| 45 | 2120 | 2.4592 |
| 46 | 2070 | 2.4012 |
| 47 | 2020 | 2.3432 |
| 48 | 1970 | 2.2852 |
| 49 | 1920 | 2.2272 |
| 50 | 1870 | 2.1692 |
| 51 | 1820 | 2.1112 |
| 52 | 1770 | 2.0532 |
| 53 | 1720 | 1.9952 |
| 54 | 1670 | 1.9372 |
| 55 | 1620 | 1.8792 |
| 56 | 1570 | 1.8212 |
| 57 | 1520 | 1.7632 |
| 58 | 1470 | 1.7052 |
| 59 | 1420 | 1.6472 |
| 60 | 1370 | 1.5892 |
| 61 | 1320 | 1.5312 |
| 62 | 1270 | 1.4732 |
| 63 | 1220 | 1.4152 |
| 64 | 1170 | 1.3572 |
| 65 | 1120 | 1.2992 |
| 66 | 1070 | 1.2412 |
| 67 | 1020 | 1.1832 |
| 68 | 970 | 1.1252 |
| 69 | 920 | 1.0672 |
| 70 | 870 | 1.0092 |
Для тих господарів, що вирішили опалювати свій будинок твердим паливом, призначено цей матеріал. Не відразу вдається розібратися, яким паливом опалювати будинок дешевше, яким комфортніше. Часто господарі приватних будинків йдуть на поводу у консультантів із магазину, який торгує котлами та печами, і купують те, що порадили їм у магазині.
Але консультанту з магазину не жити у вашому будинку, йому не доведеться щодня топити ваш казан і вислуховувати домашніх скарг на холод і вогкість у приміщеннях. А тому консультантів можна зарахувати до осіб зацікавлених та слухати їх аргументи через один раз.
А для себе раз і назавжди усвідомити один момент - лише господар приватного будинку один за себе. Решта «проти нього» — шабашники, виробники будівельних матеріалів, виробники і продавці котлів і печей, Газпром, РАТ ЄЕС та інші.
Так що слухати будь-кого потрібно акуратно, краще читати великі теми на всіх шановних будівельних форумах і вибирати звідти, нехай і по крихтах, необхідні знання.
Одним з таких каменів спотикання, який вельми тлумачать виробники і печей і консультанти в спеціалізованих магазинах і фірмах - це показник ККД котла або печі.
Деякі виробники заявляють на свої котли ККД в 85-90 відсотків, хоча пропонують топити теплогенератори вугіллям і дровами. Деякі виробники пропонують споживачеві котли з ККД понад 100 відсотків, аргументуючи це процесами генерації газу з деревини та піролізним горінням.
А деякі пишуть, що в їх печах прямого горіння дрова горять до 6-8 годин і можуть обігріти чи не палац у 3 поверхи та кілька десятків кімнат.
Повіривши, споживач купує або пекти з маркуванням 15 кВт, сподіваючись за допомогою цього теплогенератора опалити будинок площею 150 квадратних метрів. Нехай його будинок нормально утеплений, і по БНіП має вистачати 1 кВт теплової потужності печі або казана на 10 кв.м. вдома.
Споживач починає топити свій котел дровами, але температура в системі опалення не хоче підніматися навіть до заповітних +65С, не те що до +90С. Дрова летять і летять, а будинок потроху замерзає. У чому ж справа?
Причин такої ситуації може бути кілька, і згодом ми їх розберемо. А поки що, ось вам найперша причина.
Виробник "злегка" лукавить, вказуючи потужність свого котла або печі в 15 кВт при топці "ідеальними" дровами - дровами з високою теплотворною здатністю.
А, як відомо, деревина різних порід має різну теплотворну здатність. Подивіться на наведену нижче таблицю теплоти згоряння дров:
Навіть якщо прийняти як даність, що всі породи деревини в дровах будуть використовуватися при топці однакової вологості, подивіться, що виходить:
- Бук або дуб майже в 1,5 рази дають більше тепла при топці, ніж «слабкі» породи дерева – верба, верба та тополя.
- Хвойні породи, перебуваючи в «середнячках», проте на 40-50 відсотків дають менше тепла при топці.
Виробник, вказавши потужність 15 кВт для теплотворності висококалорійних дров, заздалегідь ставить споживача в невигідне становище, якщо той не має можливості такі дрова купувати або заготовляти.
Дивіться на таблицю теплоти згоряння дров і розумійте, що якщо ви топитеся обрізками тополі або залишками дощок від будівництва, то або пекти вам доведеться вибирати з номіналом в 1,5 рази вище від того, що написано у виробника.
Тобто, для того, щоб опалити будинок 150 кв.м. тополем або сосновими дровами, вам доведеться вибрати котел або піч потужністю 20-23 кВт.
Будуть запитання, ставте їх мені, контакти є на сайті.
З повагою Сергій Івашко.
Ще з цієї теми на нашому сайті:
Опалювальне обладнання для заміської нерухомості представлене споживачам у великому асортименті, одних тільки твердопаливних котлів, різних за потужністю, технічними параметрами та...
Дрова - найдавніше і традиційне джерело теплової енергії, яке відноситься до відновлюваного виду палива. За визначенням, дрова - це пропорційні осередку шматки деревини, що використовуються для розведення та підтримки в ньому вогню. За своєю якістю дрова - це нестабільне паливо у світі.
Тим не менш, ваговий процентний склад будь-якої дров'яної маси приблизно однаковий. До нього входять - до 60% целюлози, до 30% лігніну, 7...8% супутніх вуглеводнів. Решта (1...3%) -
Державний стандарт на дрова
На території Росії діє
ГОСТ 3243-88 Дрова. Технічні умови
завантажити (завантажень: 1689)
Стандарт часів Радянського Союзу визначає:
- Сортамент дров за розміром
- Допустима кількість гнилої деревини
- Сортамент дров за теплотворністю
- Методику обліку кількості дров
- Вимоги до транспортування та зберігання
дров'яного палива
З усієї ГОСТ-івської інформації, найцінніша - це методи обмірів дров'яних штабелів і коефіцієнти для переведення величин зі складеної міри в щільну (зі складометра - кубометр). Крім цього, викликає ще деякий інтерес пунктик з обмеження ядрової та заболонної гнилі (не більше 65% площі торця), а також заборона на зовнішню трухлявість. Ось тільки важко уявити собі такі гнилі дрова в наш космічний вік погоні за якістю.
Що стосується теплотворності,
то ГОСТ 3243-88 поділяє всі дрова на три групи:
Облік дров
Для обліку будь-якої матеріальної цінності, найголовніше - способи та методи підрахунку її кількості. Кількість дров можна враховувати, або в тоннах та кілограмах, або в складкових та кубічних метрах та дециметрах. Відповідно - у масових чи об'ємних одиницях виміру
- Облік дров у масових одиницях виміру
(у тоннах та кілограмах)
Цей спосіб обліку дров'яного палива використовується вкрай рідко через свою громіздкість і неповороткість. Він запозичений у будівельників-деревообробників і є альтернативним методом для тих випадків, коли дрова простіше зважити, ніж визначити їх обсяг. Так, наприклад, іноді при оптових поставках дров'яного палива буває простіше зважувати відвантажені «з верхом» вагони і автомобілі-лісовози, ніж визначати об'єм безформних дров'яних «шапок, що підносяться на них».Переваги
- Простота обробки інформації для подальшого підрахунку сумарної теплотворності палива при теплотехнічних розрахунках. Тому що, теплотворність вагової міри дров обчислюється і практично незмінна для будь-якої породи дерева, незалежно від географічного місця її і ступеня. Таким чином, при врахуванні дров у масових одиницях відбувається облік чистої ваги пального матеріалу за мінусом ваги вологи, кількість якої визначається приладом-вологоміромНедоліки
обліку дров у масових одиницях виміру
- спосіб абсолютно неприйнятний для обміру та обліку партій дров у польових умовах лісозаготівлі, коли необхідного спецобладнання (ваг та приладу-вологоміра) може не опинитися під рукою
- результат виміру вологості незабаром стає неактуальним, дрова швидко сиріють чи підсихають повітря - Облік дров в об'ємних одиницях виміру
(у складкових та кубічних метрах та дециметрах)
Цей спосіб обліку дров'яного палива набув найширшого поширення, як найпростіший і найшвидший спосіб обліку дров'яної паливної маси. Тому облік дров повсюдно проводиться в об'ємних одиницях виміру - складометрах і кубометрах (складкова і щільна міри)Переваги
обліку дров в об'ємних одиницях виміру
- гранична простота у виконанні обмірів дров'яних штабелів лінійним метром
- результат обміру легко контролюється, залишається незмінним довгий час і не викликає сумнівів
- методика обмірів дров'яних партій та коефіцієнти для переведення величин зі складочного заходу до щільного стандартизовані та викладені вНедоліки
обліку дров у масових одиницях виміру
- платою за простоту обліку дров в об'ємних одиницях стає ускладнення подальших теплотехнічних розрахунків для підрахунку сумарної теплотворності дров'яного палива (потрібно враховувати породу дерева, місце його зростання, ступінь трухлявості дров і т.д.)
Теплотворність дров
Теплотворність дров,
вона ж - теплота згоряння дров,
вона ж - теплотворна здатність дров
Чим теплотворність дров відрізняється від теплотворності деревини?
Теплотворність деревини та теплотворність дров - споріднені та близькі за значенням величини, що ототожнюються у повсякденному житті з поняттями «теорія» та «практика». Теоретично ми вивчаємо теплотворність деревини, але в практиці - маємо справу з теплотворністю дров. При цьому, реальні дров'яні чурбаки можуть мати значно ширший спектр відхилень від норми, ніж лабораторні зразки.
Наприклад, реальні дрова мають кору, яка не є деревиною в прямому сенсі цього слова і, тим не менш - займає обсяг, бере участь у процесі горіння дров і має власну теплотворність. Найчастіше теплотворність кори значно відрізняється від теплотворності самої деревини. Крім цього, реальні дрова можуть бути , мати різну щільність деревини в залежності від , мати великий відсоток та ін.
Таким чином, для реальних дров – показники теплотворності носять узагальнений і злегка занижений характер, оскільки для реальних дров – потрібно враховувати у комплексі всі негативні фактори, що знижуютьїхня теплотворність. Цим і пояснюється різниця в меншу сторону за величиною між теоретично-розрахунковими значеннями теплотворності деревини та практично-прикладними значеннями теплотворності дров.
Іншими словами, теорія та практика – це різні речі.
Теплотворність дров – це обсяг корисного тепла, що утворюється при їх згорянні. Під корисним теплом мається на увазі теплота, яку можна відібрати від вогнища без шкоди процесу горіння. Теплотворність дров – найважливіший показник якості дров'яного палива. Теплотворність дров може коливатися у межах і залежить, насамперед, від двох чинників - самої деревини та її .
- Теплотворність деревини залежить від кількості паливної деревини, що присутня в одиниці маси або обсягу деревини. (Докладніше для теплотворність деревини в статті - )
- Вологість деревини залежить від кількості води та іншої вологи, що присутні в одиниці маси або обсягу деревини. (Докладніше про вологість деревини в статті - )
Таблиця об'ємної теплотворності дров
Градація теплотворності по
(При вологості деревини 20%)
| Порода дерева | питома теплотворна здатність дров (ккал/дм 3) |
|
| Береза | 1389...2240 |
Перша група береза, бук, ясен, граб, ільм, в'яз, клен, дуб, модрина |
| бук | 1258...2133 | |
| ясен | 1403...2194 | |
| граб | 1654...2148 | |
| ільм | не знайдено (аналог - в'яз) |
|
| в'яз | 1282...2341 | |
| клен | 1503...2277 | |
| дуб | 1538...2429 | |
| модрина | 1084...2207 | |
| сосна | 1282...2130 |
Друга група сосна, вільха |
| вільха | 1122...1744 | |
| ялина | 1068...1974 |
Третя група ялина, кедр, ялиця, осика, липа, тополя, верба |
| кедр | 1312...2237 | |
| ялиця |
не знайдено |
|
| осика | 1002...1729 | |
| липа | 1046...1775 | |
| тополя | 839...1370 | |
| верба | 1128...1840 | |
Теплотворність гнилих дров
Абсолютно правильне твердження, що гнилизна погіршує якість дров і зменшує їх теплотворність. Але наскільки сильно зменшується теплотворність гнилих дров - це питання. Радянські ГОСТ 2140-81 і визначають методику вимірювання розмірів гнилі, обмежують кількість гнилі в поліні та кількість гнилих полін у партії (не більше 65% площі торця і не більше 20% загальної маси, відповідно). Але при цьому стандарти ніяк не вказують на зміну теплотворності самих дров.
Очевидно, що у межах вимог ГОСТ-івне настає наскільки суттєвої зміни загальної теплотворності дров'яної маси через гнилі, тому - окремими гнилими чурбаками можна сміливо знехтувати.
Якщо ж гнили більше, ніж допустимо за стандартом, то врахування теплотворності таких дров доцільно проводити в одиницях виміру. Тому що при гнитті деревини відбуваються процеси, які руйнують речовину та порушують її клітинну структуру. У цьому, відповідно - зменшується деревини, що у першу чергу позначається її вазі і мало позначається її обсязі. Таким чином, масові одиниці теплотворності будуть об'єктивнішими для обліку теплотворності дуже гнилих дров.
За визначенням, масова (вагова) теплотворність дров - практично не залежить від їхнього обсягу, породи дерева та ступеня трухлявості. І, тільки вологість деревини - дуже впливає на масову (вагову) теплотворну здатність дров
Теплотворність вагової міри трухлих і гнилих дров практично дорівнює теплотворності вагової міри звичайних дров і залежить від вологості самої деревини. Тому що тільки вага води витісняє вагу паливної деревини з вагової міри дров, плюс втрати тепла на випаровування води і розігрів водяної пари. Що нам і треба.
Теплотворність дров із різних регіонів
Об'ємнатеплотворність дров для однієї і тієї ж породи дерева, що росте в різних регіонах, може відрізнятися за рахунок зміни щільності деревини в залежності від водонасиченості ґрунту в районі проростання. Причому зовсім не обов'язково це повинні бути різні регіони або області країни. Навіть у межах невеликої ділянки (10...100 км) лісозаготівлі, теплотворність дров для однієї породи дерева може змінюватися з різницею в 2...5% рахунок зміни деревини. Це пояснюється тим, що в посушливій місцевості (в умовах нестачі вологи) наростає і утворюється дрібніша і щільніша клітинна структура деревини, ніж у багатій на воду болотистій землі. Таким чином, сумарна кількість палива в одиниці об'єму буде вищою для дров, заготовлених на більш сухих ділянках навіть для одного і того ж району лісозаготівлі. Звичайно, різниця не така вже й велика, приблизно 2...5%. Тим не менш, при великих заготівлі дров це може дати реальний економічний ефект.
Масова теплотворність для дров з однієї і тієї ж породи дерева, що росте в різних регіонах, абсолютно не відрізнятиметься, оскільки теплотворність не залежить від щільності деревини, а залежить тільки від її вологості.
Зола | Зольність дров
Зола - це мінеральні речовини, які містяться в дровах і залишаються в твердому залишку після повного згоряння дров'яної маси. Зольність дров – це ступінь їхньої мінералізації. Зольність дров вимірюється у відсотках загальної маси дров'яного палива і свідчить про кількісне вміст у ньому мінеральних речовин.
Розрізняють внутрішню та зовнішню золу
| Внутрішня зола | Зовнішня зола |
| Внутрішня зола - це мінеральні речовини, які містяться безпосередньо в | Зовнішня зола – це мінеральні речовини, які потрапили у дрова ззовні (наприклад, при заготівлі, транспортуванні чи зберіганні) |
| Внутрішня зола - тугоплавка маса (понад 1450 °С), яка легко видаляється з високотемпературної зони горіння палива | Зовнішня зола - легкоплавка маса (менше 1350 ° С), яка спікається в шлак, що прикипає до футерування камери згоряння опалювального агрегату. Як наслідок такого спікання та прикипання – зовнішня зола погано видаляється з високотемпературної зони горіння палива. |
| Зміст внутрішньої золи деревини знаходиться в межах від 0,2 до 2,16% від загальної дров'яної маси. | Зміст зовнішньої золи може досягати 20% загальної дров'яної маси. |
| Зола - це небажана частина палива, яка знижує його горючу складову та ускладнює експлуатацію опалювальних агрегатів. | |
Вологість
Вологість деревної біомаси - це кількісна характеристика, що показує вміст біомаси вологи. Розрізняють абсолютну та відносну вологість біомаси.
Абсолютною вологістюназивають відношення маси вологи до маси сухої деревини:
Де W a – абсолютна вологість, %; м - маса зразка у вологому стані, г; м 0 - маса того ж зразка, висушеного до постійного значення, р.
Відносною або робочою вологістюназивають відношення маси вологи до маси вологої деревини:
Де W p - відносна, або робоча, вологість, %
При розрахунках сушіння деревини використовується абсолютна вологість. У теплотехнічних розрахунках застосовується лише відносна, чи робоча, вологість. З урахуванням цієї традиції надалі ми будемо користуватися тільки відносною вологістю.
Розрізняють дві форми вологи, що міститься у деревній біомасі: пов'язану (гігроскопічну) та вільну. Пов'язана волога знаходиться всередині стінок клітин та утримується фізико-хімічними зв'язками; видалення цієї вологи пов'язане з додатковими витратами енергії і суттєво відбивається на більшості властивостей деревини.
Вільна волога знаходиться в порожнинах клітин та міжклітинних просторах. Вільна волога утримується лише механічними зв'язками, видаляється значно легше і менший вплив на механічні властивості деревини.
При витримуванні деревини на повітрі відбувається обмін вологою між повітрям та деревною речовиною. Якщо вологість деревини дуже висока, то при цьому обміні відбувається висихання деревини. Якщо вологість його низька, то деревина зволожується. При тривалому перебування деревини на повітрі, стабільній температурі та відносній вологості повітря вологість деревини стає також стабільною; це досягається тоді, коли пружність парів води навколишнього повітря зрівняється з пружністю парів води біля поверхні деревини. Величина стійкої вологості деревини, витриманої тривалий час за певної температури і вологості повітря, однакова всім деревних порід. Стійку вологість називають рівноважною, і вона повністю визначається параметрами повітря, в середовищі якого вона знаходиться, тобто його температурою та відносною вологістю.
Вологість стовбурової деревини. Залежно від величини вологості стовбурову деревину поділяють на мокру, свіжозрубану, повітряно-суху, кімнатно-суху та абсолютно суху.
Мокрою називають деревину, яка тривалий час перебувала у воді, наприклад при сплаві або сортуванні у водному басейні. Вологість мокрої деревини W p перевищує 50%.
Свіжозрубаною називають деревину, що зберегла вологу дерева, що росте. Вона залежить від породи деревини і змінюється не більше W p =33...50 %.
Середня вологість свіжозрубаної деревини становить %, у ялини 48, у модрини 45, у ялиці 50, у сосни кедрової 48, у сосни звичайної 47, у верби 46, у липи 38, у осики 45, у вільхи 46, у тополя у берези бородавчастої 44, у бука 39, у в'яза 44, у граба 38, у дуба 41, у клена 33.
Повітряно-суха це деревина, витримана тривалий час на відкритому повітрі. Під час перебування на відкритому повітрі деревина постійно підсихає та її вологість поступово знижується до стійкої величини. Вологість повітряно-сухої деревини W p =13...17 %.
Кімнатно-суха деревина - це деревина, яка тривалий час перебуває в опалювальному та вентильованому приміщенні. Вологість кімнатно-сухої деревини W p = 7 ... 11%.
Абсолютно суха деревина, висушена при температурі t = 103 ± 2 ° С до постійної маси.
У дереві, що росте, вологість стовбурової деревини розподілена нерівномірно. Вона змінюється як за радіусом, так і за висотою ствола.
Максимальна вологість стовбурової деревини обмежена сумарним обсягом порожнин клітин та міжклітинних просторів. При гнитті деревини її клітини руйнуються, у результаті утворюються додаткові внутрішні порожнини, структура гнилої деревини у міру розвитку процесу гниття стає пухкою, пористою, міцність деревини у своїй різко знижується.
З вказаних причин вологість деревної гнилі не обмежена і може досягти таких високих значень, при яких її спалювання стане неефективним. Збільшена пористість гнилої деревини робить її дуже гігроскопічною, перебуваючи на свіжому повітрі, вона швидко зволожується.
Зольність
Зольністюназивають вміст у паливі мінеральних речовин, що залишаються після повного згоряння всієї пальної маси. Зола є небажаною частиною палива, оскільки знижує вміст горючих елементів та ускладнює експлуатацію топкових пристроїв.
Зола поділяється на внутрішню, що міститься в деревині, і зовнішню, що потрапила в паливо при заготівлі, зберіганні та транспортуванні біомаси. Залежно від виду зола має різну плавність при нагріванні до високої температури. Легкоплавкою називається зола, що має температуру початку рідкого стану нижче 1350°С. Середньоплавка зола має температуру початку рідкого стану в межах 1350-1450 °С. У тугоплавкої золи ця температура вища за 1450 °С.
Внутрішня зола деревної біомаси є тугоплавкою, а зовнішня – легкоплавкою.
Зольність кори різних порід варіює від 0,5 до 8% і вище за сильного забруднення при заготівлі або складуванні.
Щільність деревини
Щільність деревини - це відношення маси матеріалу, що утворює стінки клітин, до займаного ним обсягу. Щільність деревини однакова для всіх порід деревини і дорівнює 1,53 г/см 3 . За рекомендацією комісії РЕВ, усі показники фізико-механічних властивостей деревини визначаються за абсолютної вологості 12 % та перераховуються на цю вологість.
Щільність різних порід деревини
| Порода | Щільність кг/м3 | |
| При стандартній вологості | Абсолютно суха | |
| Модрина | 660 | 630 |
| Сосна | 500 | 470 |
| Кедр | 435 | 410 |
| Ялиця | 375 | 350 |
| Граб | 800 | 760 |
| Акація біла | 800 | 760 |
| Груша | 710 | 670 |
| Дуб | 690 | 650 |
| Клен | 690 | 650 |
| Ясен звичайний | 680 | 645 |
| Бук | 670 | 640 |
| В'яз | 650 | 615 |
| Береза | 630 | 600 |
| Вільха | 520 | 490 |
| Осика | 495 | 470 |
| Липа | 495 | 470 |
| Верба | 455 | 430 |
Насипна щільність відходів у вигляді подрібнених відходів деревини коливається в широких межах. Для сухої стружки від 100 кг/м 3 до 350 кг/м 3 і більше у вологої тріски.
Теплотехнічні характеристики деревини
Деревну біомасу в тому вигляді, в якому вона надходить у топки котлоагрегатів, називають робочим паливом.Склад деревної біомаси, тобто вміст у ній окремих елементів, характеризується наступним рівнянням:
З р + Н р + О р + N р + A р + W р = 100%
де З р, Н р, Про р, N p - вміст у деревній масі відповідно вуглецю, водню, кисню та азоту, %; A р, W p - вміст палива відповідно золи і вологи.
Для характеристики палива в теплотехнічних розрахунках користуються поняттями суха та палива маса палива.
Суха масапалива є в даному випадку біомасу, висушену до абсолютно сухого стану. Її склад виражається рівнянням
З +Н з +О +N з +A з =100%.
Горюча масапалива - це біомаса, з якої видалені волога та зола. Її склад визначається рівнянням
З г +Н г +О г +N r =100%.
Індекси у знаків компонентів біомаси означають: р - вміст компонента в робочій масі, с - вміст компонента в сухій масі, г - вміст компонента в паливі палива.
Однією з визначних особливостей стовбурової деревини є дивовижна стабільність її елементарного складу паливної маси. Тому питома теплота згоряння різних порід деревини мало відрізняється.
Елементарний склад паливної маси стовбурової деревини практично однаковий всім порід. Як правило, варіювання вмісту окремих компонентів паливної маси стовбурової деревини знаходиться в межах похибки технічних вимірювань. масу: С г = 51%, Н г = 6,1%, Про г = 42,3%, N г = 0,6%.
Теплотою згорянняБіомаси називається кількість тепла, що виділяється при згорянні 1 кг речовини. Розрізняють найвищу та нижчу теплоту згоряння.
Найвища теплота згоряння- Це кількість тепла біомаси, що виділилося при згорянні 1 кг при повній конденсації всіх парів води, що утворилися при горінні, з віддачею ними тепла, витраченого на їх випаровування (так званої прихованої теплоти пароутворення). Вища теплота згоряння Q визначається за формулою Д. І. Менделєєва (кДж/кг):
Q =340С р +1260Н р -109О р.
Нижча теплота згоряння(НТС) - кількість тепла, що виділилося при згорянні 1 кг біомаси, без урахування тепла, витраченого на випаровування вологи, що утворилася при згорянні цього палива. Її значення визначається за формулою (кДж/кг):
Q р =340C р +1030H р -109О р -25W р.
Теплота згоряння стовбурової деревини залежить лише від двох величин: зольності та вологості. Нижча теплота згоряння паливної маси (сухої беззольної!) стовбурової деревини практично постійна і дорівнює 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг).
Види деревних відходів
Залежно від виробництва, при якому утворюються деревні відходи, їх можна поділити на два види: відходи лісозаготівель та відходи деревообробки.
Відходи лісозаготівель— це частини дерева, що відокремлюються в процесі лісозаготівельного виробництва. До них відносяться хвоя, листя, пагони, що неодревеснели, гілки, суки, вершинки, відкомлівки, козирки, фаутні вирізки стовбура, кора, відходи виробництва колотих балансів і т. п.
У своєму природному вигляді відходи лісозаготівель малотранспортабельні, при енергетичному використанні вони попередньо подрібнюються на тріску.
Відходи деревообробки- Це відходи, що утворюються в деревообробному виробництві. До них відносяться: горбиль, рейки, зрізки, короткомір, стружка, тирса, відходи виробництва технологічної тріски, пил, кора.
За характером біомаси деревні відходи можуть бути поділені на такі види: відходи з елементів крони; відходи із стовбурової деревини; відходи з кори; деревна гнилизна.
Залежно від форми та розміру частинок деревні відходи зазвичай поділяються на такі групи: кускові відходи і м'які деревні відходи.
Кускові деревні відходи- це відкомлівки, козирки, фаутні вирізки, горбиль, рейка, зрізки, короткоміри. До м'яких деревних відходів відносяться тирса і стружки.
Найважливішою характеристикою подрібненої деревини є її фракційний склад. Фракційний склад є кількісним співвідношенням частинок певних розмірів у загальній масі подрібненої деревини. Фракцією подрібненої деревини називають відсотковий вміст частинок певного розміру загалом.
Подрібнену деревину за розмірами частинок можна поділити на такі види:
- — дерев'яний пил, що утворюється при шліфуванні деревини, фанери та деревних плит; основна частина частинок проходить через сито з отвором 0,5 мм;
- — тирса, що утворюються при поздовжньому і поперечному розпилюванні деревини, вони проходять через сито з отворами 5...6 мм;
- — тріску, що отримується при подрібненні деревини та деревних відходів у рубальних машинах; основна частина тріски проходить через сито з отворами 30 мм і залишається на ситі з отворами 5...6 мм;
- - Велику тріску, розміри частинок якої більше 30 мм.
Окремо відзначимо особливості деревного пилу. Деревний пил, що утворюється при шліфуванні деревини, фанери, деревостружкових і деревноволокнистих плит не підлягає зберіганню, як у буферних складах котелень, так і в складах міжсезонного зберігання дрібного деревного палива через її високу парусність і вибухонебезпечність. При спалюванні деревного пилу в топкових пристроях повинно бути забезпечене виконання всіх правил спалювання пилоподібного палива, що попереджають виникнення спалахів і вибухів усередині топкових пристроїв і в газових трактах парових і водогрійних котлів.
Деревно-шліфувальний пил є сумішшю деревних частинок розміром в середньому 250 мкм з абразивним порошком, що відокремився від шліфувальної шкурки в процесі шліфування деревного матеріалу. Вміст абразивного матеріалу в пилу може доходити до 1 % по масі.
Особливості спалювання деревної біомаси
Важливою особливістю деревної біомаси як палива є відсутність у ній сірки та фосфору. Як відомо, основною втратою тепла в будь-якому котлоагрегаті є втрата теплової енергії з газами. Величина цієї втрати визначається температурою газів, що відходять. Ця температура при спалюванні палив, що містять сірку, щоб уникнути сірчано-кислотної корозії хвостових поверхонь нагріву підтримується не нижче 200...250 °С. При спалюванні ж деревних відходів, що не містять сірки, ця температура може бути знижена до 100 ... 120 ° С, що дозволить суттєво підвищити ККД котлоагрегатів.
Вологість палива може змінюватися в дуже широких межах. У меблевому та деревообробному виробництвах вологість деяких видів відходів становить 10...12%, у лісозаготівельних підприємствах вологість основної частини відходів становить 45...55%, вологість кори при стегнах відходів після сплаву або сортування у водних басейнах досягає 80%. Підвищення вологості деревного палива знижує продуктивність і ККД котлоагрегатів. Вихід летючих при спалюванні деревного палива дуже високий - сягає 85%. Це є також однією з особливостей деревної біомаси як палива і вимагає мати велику довжину факела, в якому здійснюється згоряння горючих компонентів, що виходять з шару.
Продукт коксування деревної біомаси - деревне вугілля відрізняється високою реакційною здатністю в порівнянні з викопними вугіллям. Висока реакційна здатність деревного вугілля забезпечує можливість роботи топкових пристроїв при низьких значеннях коефіцієнта надлишку повітря, що позитивно впливає на ефективність роботи котелень при спалюванні в них деревної біомаси.
Однак поряд з цими позитивними властивостями деревина має особливості, що негативно впливають на роботу котлоагрегатів. До таких особливостей, зокрема, відноситься здатність поглинання вологи, тобто збільшення вологості у водному середовищі. Зі зростанням вологості швидко падає нижча теплота згоряння, зростає витрата палива, утруднюється горіння, що вимагає прийняття спеціальних конструктивних рішень у котельно-топковому обладнанні. При вологості 10% та зольності 0,7% НТС складе 16.85 МДж/кг, а при вологості 50% лише 8,2 МДж/кг. Таким чином, витрата палива котлом при однаковій потужності зміниться більш ніж у 2 рази при переході з сухого палива на вологе.
Характерною особливістю деревини як палива є незначний вміст внутрішньої золи (не перевищує 1%). У той же час зовнішні мінеральні включення відходів лісозаготівель іноді досягають 20%. Зола, що утворюється при згорянні чистої деревини тугоплавка, та видалення її із зони горіння топки не становить особливої технічної складності. Мінеральні включення у деревній біомасі легкоплавки. При згорянні деревини зі значним їх вмістом утворюється шлак, що спекся, видалення якого з високотемпературної зони топкового пристрою утруднено і вимагає для забезпечення ефективної роботи топки особливих технічних рішень. Спеклий шлак, що утворюється при спалюванні високозольної деревної біомаси, має хімічну спорідненість з цеглою, і при високих температурах в топковому пристрої спікається з поверхнею цегляної кладки стін топки, що ускладнює видалення шлаку.
Жаропродуктивністюзазвичай називається максимальна температура горіння, що розвивається при повному згорянні палива без надлишку повітря, тобто в умовах, коли все тепло, що виділяється при згорянні, повністю витрачається на нагрівання утворюються продуктів згоряння.
Термін жаропродуктивність запропонований свого часу Д. І. Менделєєвим як характеристика палива, що відображає його якість з точки зору можливості використання для здійснення високотемпературних процесів. Чим вище жаропродуктивність палива, тим вище якість теплової енергії, що виділяється при його спалюванні, тим вища ефективність роботи парових та водогрійних котлів. Жаропродуктивність є межа, до якого наближається реальна температура в топці в міру вдосконалення процесу згоряння.
Жаропродуктивність деревного палива залежить від його вологості та зольності. Жаропродуктивність абсолютно сухої деревини (2022 ° С) всього на 5% нижче за жаропродуктивність рідкого палива. При вологості деревини 70% жаропродуктивність знижується більш ніж 2 рази (939 °С). Тому вологість 55-60% - практична межа використання деревини в паливних цілях.
Вплив зольності деревини на її жаропродуктивність значно слабкіший за вплив на цей фактор вологості.
Вплив вологості деревної біомаси на ефективність роботи котельних установок дуже суттєвий. При спалюванні абсолютно сухої деревної біомаси з малою зольністю ефективність роботи котлоагрегатів, як за їх продуктивністю, так і по ККД наближається до ефективності роботи котлоагрегатів на рідкому паливі і перевершує в деяких випадках ефективність роботи котлоагрегатів, які використовують деякі види кам'яного вугілля.
Підвищення вологості деревної біомаси неминуче спричиняє зниження ефективності роботи котельних установок. Це слід знати та постійно розробляти та проводити заходи щодо недопущення попадання у деревне паливо атмосферних опадів, ґрунтових вод тощо.
Зольність деревної біомаси ускладнює її спалювання. Наявність у деревній біомасі мінеральних включень обумовлено застосуванням недостатньо досконалих технологічних процесів заготівлі деревини та її первинної обробки. Необхідно віддавати перевагу таким технологічним процесам, за яких забруднення деревних відходів мінеральними включеннями може бути зведено до мінімуму.
Фракційний склад подрібненої деревини має бути оптимальним для цього виду топкового пристрою. Відхилення у розмірі частинок від оптимального, як у бік збільшення, так і у бік зменшення, знижують ефективність роботи топкових пристроїв. Рубальні машини, що застосовуються для подрібнення деревини в паливну тріску, не повинні давати великих відхилень у розмірі частинок у бік їхнього збільшення. Водночас наявність великої кількості замаленьких частинок також небажана.
Для забезпечення ефективного спалювання деревних відходів необхідно, щоб конструкція котлоагрегатів відповідала особливостям цього виду палива.
