≡×МЕНЮ

• Інтер'єр
• Вікна
• Стіни
• Проекти
• Будівлі

Семінар "Ефективне пелетне виробництво". Зольний склад деревини різних порід дерев у заплавному біотопі Теплотехнічні характеристики деревини

Вологість

Вологість деревної біомаси - це кількісна характеристика, що показує вміст біомаси вологи. Розрізняють абсолютну та відносну вологістьбіомаси.

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 вологістю

називають 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 тільки механічними зв'язками, видаляється значно легше і менш впливає на, Серед якого вона знаходиться, тобто його температурою і 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 навідкритому 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 додатковівнутрішні порожнини

, структура гнилої деревини у міру розвитку процесу гниття стає пухкою, пористою, міцність деревини при цьому 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

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 плавкість при нагріванні довисокої 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 деревиниЩільність деревини - це відношення

маси матеріалу

, що утворює стінки клітин, до займаного ним об'єму 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 % і перераховуються на цю вологість.	Щільність різних порід деревини
Порода	660	630
Щільність кг/м3	500	470
При стандартній вологості	435	410
Абсолютно суха	375	350
Модрина	800	760
Сосна	800	760
Кедр	710	670
Ялиця	690	650
Граб	690	650
Акація біла	680	645
Груша	670	640
Дуб	650	615
Клен	630	600
Ясен звичайний	520	490
Бук	495	470
В'яз	495	470
Береза	455	430

Вільха

Осика

Липа ВербаНасипна 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 маса
палива є в даному випадку біомасу, висушену до абсолютно сухого стану. Її склад виражається рівнянням

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: З 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. В своємувідходи 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 наступні 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 характеристикоюподрібненої 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 дерев'яних 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; деревного матеріалу. Вміст абразивного матеріалу в пилу може доходити до 1 % по масі.

Особливості спалювання деревної біомаси

Важливою особливістюдеревної 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 здатністьдеревного 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 із цими позитивними властивостямиу 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 особливістюДеревини 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 утруднене і вимагає для забезпечення ефективної роботи топки особливихтехнічних рішень . Спеклий шлак, що утворюється при спалюванні високозольної деревної біомаси, має хімічну спорідненість із цеглою, і при високих температурах у топковому пристрої спікається з поверхнеюцегляної кладки

стін топки, що ускладнює шлаковидалення.

Жаропродуктивністю зазвичай називається максимальнатемпература 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.

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.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 застосовуютьсярізні дрова . Пріоритетною характеристикою, за якою вибирають ті чи інші дрова для камінів та печей, є їх, 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 поріддеревини:

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 порідтому 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 показниктеплотворної спроможності. 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 спроможність кВт.ч/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 точніше визначити необхідний запасдров 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 деревана відносно невеликі рівні частини, і ви використовуєте для багаття все дерево цілком, 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, хто палив 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.

Абсолютно суха. Головною відмінною особливістює 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. Прийнято вважати, що найкращим чиномдля 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.

, що утворює стінки клітин, до займаного ним об'єму Щільність деревини однакова для всіх порід деревини і дорівнює 1,53 г/см 3 . За рекомендацією комісії РЕВ, усі показники	Теплотворна здатність, ккал/дм 3 при вологості, %			Теплотворна здатність, квт·ч/м 3 при вологості, %
	12%	25%	50%	12%	25%	50%
Ялиця	3240	2527	1110	3758	2932	1287
Порода	2640	2059	904	3062	2389	1049
Клен	2600	2028	891	3016	2352	1033
При стандартній вологості	2280	1778	781	2645	2063	906
Щільність кг/м3	2080	1622	712	2413	1882	826
Бук	1880	1466	644	2181	1701	747
Ялина	1800	1404	617	2088	1629	715
Абсолютно суха	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

Вологість деревної біомаси - це кількісна характеристика, що показує вміст біомаси вологи. Розрізняють абсолютну та відносну вологість біомаси.

Абсолютною вологістю називають відношення маси вологи до маси сухої деревини:

Wa= т~т° 100,

Де №а – абсолютна вологість, %; т - маса зразка у вологому стані, г; т0 - маса того ж зразка, висушеного до постійного значення, р.

Відносною або робочою вологістю називають відношення маси вологи до маси вологої деревини:

Де Wр - відносна, або робоча, вологість, 10

Перерахунок абсолютної вологості у відносну і навпаки проводиться за формулами:

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°. 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. Зміст золи у різних частинах дерев різних порід показано у табл. 4.

Зольність стовбурової деревини. Зміст внутрішньої золи стовбурової деревини змінюється не більше від 0,2 до 1,17%. На підставі цього відповідно до рекомендацій щодо нормативного методу теплового розрахунку котельних агрегатів у розрахунках топкових пристроїв зольність стовбурової деревини всіх порід повинна прийматися рівною 1 % сухої маси

4. Розподіл золи в частинах дерева для різних порід Кількість золи в абсолютно сухій масі, % Гілки, суки, коріння

Деревини. Це правомірно, якщо влучення мінеральних включень у подрібнену стовбурову деревину виключено.

Зольність кори. Зольність кори більша за зольність стовбурової деревини. Однією з причин цього є те, що поверхня кори весь час росту дерева обдувається атмосферним повітрям і вловлює при цьому мінеральні аерозолі, що містяться в ньому.

За спостереженнями, проведеними ЦНДІМОД для сплавної деревини в умовах архангельських лісопильних та деревообробних підприємств, зольність відходів окорки становила

У ялини 5,2, у сосни 4,9% - підвищення зольності кори у разі пояснюється забрудненням кори під час сплаву хлистів по річках.

Зольність кори різних порід на суху масу, за даними А. І. Померанського, становить: сосна 3,2%, ялина 3,95, береза ​​2,7, вільха 2,4%. За даними НУО ЦКТІ ім. І. І. Пол - зунова, зольність кори різних порід варіює від 0,5 до 8%.

Зольність елементів крони. Зольність елементів крони перевищує зольність деревини та залежить від породи деревини та місця її зростання. За даними В. М. Нікітіна, зольність листя 3,5 %. Гілки та суки мають внутрішню зольність від 0,3 до 0,7%. Однак залежно від типу технологічного процесу заготівлі деревини їхня зольність суттєво змінюється через забруднення їх зовнішніми мінеральними включеннями. Забруднення гілок і сучків у процесі заготівлі, трелювання та вивезення найбільш інтенсивно при вологій погоді навесні та восени.

Густина. Щільність матеріалу характеризується ставленням його до обсягу. При вивченні цієї властивості стосовно деревної біомаси розрізняють такі показники: щільність деревини, щільність абсолютно сухої деревини, щільність вологої 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/см3.

Щільність абсолютно сухої деревини є відношення маси цієї деревини до об'єму, що займається нею:

P0 = m0/V0, (2.3)

Де ро – щільність абсолютно сухої деревини; то - маса зразка деревини за №р = 0; V0 - обсяг зразка деревини за №р = 0.

Щільність вологої деревини є відношенням маси зразка при даній вологості до його обсягу при тій же вологості:

Р w = mw/Vw, (2.4)

Де рота – щільність деревини при вологості Wp; mw - маса зразка деревини при вологості Vw - об'єм, який займає зразком деревини при вологості Wр.

Щільність стовбурової деревини. Величина щільності стовбурової деревини залежить від її породи, вологості та коефіцієнта набухання / Порівн. Усі породи деревини по відношенню до коефіцієнта набухання КР поділяються на дві групи. До першої групи належать породи, у яких коефіцієнт розбухання / Ср = 0,6 (біла акація, береза, бук, граб, модрина). До другої групи належать решта породи, у яких /<р=0,5.

За першою групою для білої акації, берези, бука, граба, модрини щільність стовбурової деревини можна обчислити за такими формулами:

Pw = 0,957-------------- р12, W< 23%;

100-0.4WP "(2-5)

Loo-УР р12" №р>23%

Для решти порід щільність стовбурової деревини обчислюється за формулами:

0* = П-Ш.00-0.5ГР Л7Р<23%; (2.6)

Ріг = °, 823 100f°lpp Рі. її">"23%,

Де ріг – щільність при стандартній вологості, тобто при абсолютній вологості 12 %.

Величина густини при стандартній вологості визначається для різних порід деревини за табл. 6.

6. Щільність стовбурової деревини різних порід прн стандартної вологості н в абсолютно сухому стані Щільність кг/м! Щільність, кг/м3 Р0 в абсо Р0 в абсо Стандарт Стандарт Модрина Ясен звичайний Горіх грецький Акація біла

Щільність кори. Щільність кори вивчена набагато менше. Є лише уривчасті дані, які дають досить строкату картину цієї якості кори. У цій роботі орієнтуватимемося на дані М. Н. Симонова і Н. Л. Леонтьєва. Для розрахунку густини кори приймемо формули тієї ж структури, що і формули для розрахунку густини стовбурової деревини, підставивши в них коефіцієнти об'ємного набухання кори. Щільність кори підраховуватимемо за такими формулами: кори сосни

(100-ТГР)Р13 ^р<230/

103,56-1.332ГР "" (2.7)

1,231(1-0,011ГР)" ^>23%-"

Кори їли Pw

W P<23%; W*> 23%; Гр<23%; Гр>23%.

Р w - (100 - WP) р12 102,38 - 1,222 WP

Кори берези

1,253(1 _0,01WP)

(100- WP)pia 101,19 - 1,111WP

1,277(1 -0,01 WP)

Щільність лубу значно вища, ніж щільність кірки. Про це свідчать дані А. Б. Большакова (Сверд - НДІПдрев) про щільність частин кори в абсолютно сухому стані (табл. 8).

Щільність гнилої деревини. Щільність гнилої деревини в початковій стадії гниття зазвичай не знижується, а в деяких випадках навіть збільшується. При подальшому розвитку процесу гниття щільність гнилої деревини зменшується і в кінцевій стадії стає значно меншою за щільність здорової деревини,

Залежність щільності гнилої деревини від стадії ураження її гниллю наведено у табл. 9.

9. Щільність гнилі деревини в залежності від стадії її ураження

Рц(ЮО-ІГР) 106-1.46WP

Значення pis гнилої деревини дорівнює: гниль осики pi5 = = 280 кг/м3, гниль сосни pS5 = 260 кг/м3, гниль берези р15 = 300 кг/м3.

Щільність елементів крони дерев. Щільність елементів крони мало вивчена. У паливній трісці з елементів крони переважним за обсягом компонентом є тріска з сучків та гілок, близька за показниками щільності до стовбурової деревини. Тому при проведенні практичних розрахунків у першому наближенні можна прийняти густину елементів крони рівної густини стовбурової деревини відповідної породи.

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:

1. Сортамент дров за розміром
2. Допустима кількість гнилої деревини
3. Сортамент дров за теплотворністю
4. Методику обліку кількості дров
5. 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 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

1. 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-вологоміром

   Недоліки
   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

2. 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 в

   Недоліки
   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, присутніх в одиниці маси чи 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 за ГОСТ 3243-88: 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 за ГОСТ 3243-88: сосна, вільха
вільха	1122...1744
ялина	1068...1974	Третя група за ГОСТ 3243-88: ялина, кедр, ялиця, осика, липа, тополя, верба
кедр	1312...2237
ялиця	не знайдено (аналог - ялина)
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.