Наиболее прогрессивным видом твердого топлива, используемого для обогрева зданий, являются пеллеты.Это твердые гранулы цилиндрической формы 6-10 мм в диаметре, получаемые методом прессования (грануляции) отходов различных производств - деревообрабатывающих и сельскохозяйственных. Их применение в сфере теплоснабжения разительно отличается от сжигания прочих разновидностей биомассы - дров, угля, опилок и соломы в чистом виде.
Чем хороши пеллеты?
Достоинства топливных гранул сделали их одним из широко применяемых энергоносителей в странах Западной Европы:
высокая насыпная плотность - 550-600 кг/м3, позволяющая экономить место для складирования топлива;
низкая относительная влажность, допустимый максимум - 12%;
благодаря высокой степени уплотнения и небольшой влажности пеллеты отличаются повышенной теплотворной способностью - от 5 до 5,4 кВт/кг;
малая зольность - от 0,5 до 3% в зависимости от сырья.
Гранулы обладают размерами и твердой структурой, позволяющей автоматизировать процесс горения, а низкая зольность делает его более длительным без вмешательства для технического обслуживания.
Тепловое оборудование, сжигающее пеллеты, останавливается для очистки от сажи в среднем 1 раз в неделю.
Топливо отлично переносит транспортировку и насыпное складирование, не разрушаясь и не превращаясь в труху. Это позволяет устраивать подачу горючего в промышленные котлы большой мощности из специальных хранилищ - силосов, куда помещается месячный запас гранул.
Топливные пеллеты - удобный и экологичный энергоноситель, не образующий при отоплении частного дома грязь и пыль.
Виды отходов для производства гранул
Сырьем для изготовления пеллет служат такие виды отходов различных производств:
Древесные стружки, опилки, горбыли, щепа и прочий некондиционный лес;
Шелуха, остающаяся от переработки семян подсолнечника или гречихи;
Стебли разных сельскохозяйственных культур в виде соломы;
Сорта пеллет
Гранулы условно поделены на сорта в зависимости от сырья, из которого они спрессованы. Краткая характеристика сортов приведена в перечне:
Из чистой древесины различных пород без примесей коры изготавливают пеллеты первого сорта (белые). Их отличает самая низкая зольность - 0,5% и наилучшая теплота сгорания - до 5,4 кВт/кг. Это наилучший выбор для отопления вашего дома!
Топливо 2-го сорта включает различные примеси, отчего по цвету темнее первосортного. Сюда же относятся гранулы из соломы злачных культур. Примеси практически не влияют на теплотворную способность топлива, а вот зольность его выше - 1-1,5%.
Из всяческих сельскохозяйственных отходов делаются пеллеты 3-го сорта с зольностью 2,5-3%. Теплота сгорания подобного топлива тоже довольно высока - не менее 5 кВт/кг.
Самое низкосортное горючее получается из торфа. По зольности и теплотворности торфяные гранулы проигрывают остальным и оттого не слишком популярны.
Как правило, площадки по прессованию топливных пеллет располагаются на территории либо неподалеку от материнских производств, обеспечивающих их отходами.
О технологии гранулирования
Задача каждого производственного процесса по изготовлению топливных гранул - получить из сырья плотные и прочные цилиндрики с малым содержанием влаги. При гранулировании древесных отходов это достигается в несколько этапов:
- Сначала идет сортировка отходов деревообработки на мелкие и крупные фракции. К первым относятся опилки и мелкая стружка, чьи размеры не превышают 25 мм при толщине 2-4 мм. Щепа, ветки, горбыли и прочая древесина больших размеров отсортировывается и отправляется на первичное дробление.
- Первичное дробление крупных отходов производится дробилками различных типов. Задача – получить частицы дерева указанных размеров. Измельченное сырье перемещается к следующему этапу пневмотранспортом либо посредством шнекового конвейера.
- Вторичное дробление проходит вся масса сырья, превращаясь в мелкую фракцию. Максимальный размер частиц на выходе – 4 мм с толщиной 1,5 мм.
- Сушка. Чтобы получить качественное горючее с высокой теплоотдачей, необходимо удалить из дерева всю лишнюю влагу, которая у свежесрубленных веток достигает 50%. Процесс идет в специальной сушильной камере барабанного или другого типа. На выходе влажность сырья не должна превышать 12%.
- Корректировка влажности. Поскольку изначально в работу попадают отходы с разным содержанием влаги, то на предыдущем этапе часть сырья пересушивается, то есть, его влажность составляет менее 8%. Для формирования прочной гранулы этого недостаточно. Поэтому в бункер с сырьевой массой подается некоторое количество пара. На грануляцию древесина поступает с влажностью от 8 до 18%.
- Грануляция. Здесь используются прессы - грануляторы с цилиндрической или плоской матрицей (толстый металл с калиброванными отверстиями). Сырье, поступающее из бункера - дозатора, вдавливается в отверстия стальными катками которые движутся на большой скорости внутри матрицы. Во время этого процесса и без того нагретая и передробленая масса сырья нагревается до еще более высокой температуры свыше 100 градусов Цельсия. Это происходит из-за высокго давления при гранулировании. Из сырья выделяется связующее вещество – лигнин. Этому способствует и уровень влажности, которого добиваются при корректировке. Кроме того, от давления 30-40 МПа масса нагревается самопроизвольно до температур выше 100 градусов Цельсия.Для отвода лишней массы на поверхности катков прорезаны пазы.
- Сырые пеллеты пневмотранспортом или шнеком направляются в камеру вторичной сушки и охлаждения, где обдуваются мощными вентиляторами и окончательно затвердевают.
- Последний этап - фасовка в полиэтиленовые мешки либо биг-бэги. Крупным заказчикам продукция может отпускаться насыпным способом.
Принцип гранулирования не предполагает использования сторонних связующих веществ и дополнительный подогрев сырья.
Прессование топливных гранул из соломы несколько проще, поскольку из технологического процесса исключена сортировка и первичное дробление. При гранулировании шелухи от семян подсолнечника исключен также этап сушки. Причина в том, что отходы переработки семечек изначально имеют влажность, близкую к требуемой, и сразу отправляются на корректировку и прессование.
Сравнение с другими видами твердого топлива
Сильная сторона пеллет - их прогрессивность по сравнению с дровами, углем и даже брикетами. Представьте себе твердотопливный котел, работающий в таком же режиме, как газовый. Только еще безопаснее, потому что пеллеты не взрываются, как природный газ.
Разница между газовым и пеллетным отоплением выражается несколькими пунктами:
Запас гранул необходимо пополнять;
Единожды в неделю котел останавливается для прочистки;
При работе пеллетного теплогенератора слышен шум сыплющихся по пластиковой трубе гранул;
Использование данного топлива не связано с работой коммунальных служб и различных инспекций;
Отопительное оборудование, сжигающее пеллеты, автоматизировано не хуже газового.
Если сравнивать гранулированные отходы с дровами или углем, то последние выигрывают только по стоимости.
Взамен они отнимают у домовладельца комфорт и время, поскольку дровяное или угольное отопление требует постоянного внимания. Даже котел длительного горения нужно «подкармливать» 2 раза в сутки и постоянно чистить, пеллетный же работает без остановок неделями.
Результаты сравнения по другим критериям тоже говорят в пользу отопления пеллетами:
Сжигание гранул безопаснее дровяного и угольного. Котлы, оснащенные пеллетными горелками, практически не страдают инерционностью, как обычные твердотопливные. При достижении требуемой температуры теплоносителя горелка отключается и подача топлива прекращается. Догорает лишь небольшая горстка гранул.
В помещении с пеллетным котлом чисто, нет запаха дыма, что присутствует при загрузках топки углем и дровами.
Установка буферной емкости - по желанию хозяина. Пеллетные теплогенераторы могут обходиться без аккумулятора для сброса лишнего тепла.
Сравнение по техническим характеристикам разных видов горючего из биомассы
Реальная теплоотдача энергоносителей может отличается от теоретической и зависит от эффективности вашего отопительного оборудования и влажности сырья, которое вы приобрели.
Следует учитывать, что в сравнении принимают участие не самые качественные гранулы - агропеллеты. Гранулы из древесных отходов показывают себя еще лучше.
Отличные показатели по всем критериям имеют топливные брикеты, но пеллетам они проигрывают по степени автоматизации отоплительного оборудования.
Брикеты, как и дрова, необходимо закладывать в топку хозяину дома. Недостатков у гранулированного топлива совсем немного:
Высокая стоимость котельного оборудования и автоматики. Цена пеллетной горелки среднего качества сравнима с обычным твердотопливным котлом мощностью до 15 кВт.
Гранулы нужно хранить в определенных условиях, чтобы они не пропитывались влагой и не рассыпались. Способ хранения кучей под навесом категорически не подойдет, понадобится закрытое помещение или емкость наподобие силоса.
В применении пеллет для отопления есть несколько вторичных преимуществ, которые тоже не помешает учесть:
Использование пеллет
Горение гранул не только дает мало золы, но и оставляет на внутренних стенках дымохода гораздо меньше сажи;
Режим горения и конструкция горелок позволяет использовать энергию топлива более эффективно по сравнению с дровами, КПД пеллетных котлов достигает 85%;
Автоматика пеллетного теплогенератора хорошо взаимодействует с устройствами автоматического регулирования водяных систем отопления, в том числе теплых полов.
С экологической точки зрения расширение производства и использования пеллет уменьшает огромное количество разнообразных отходов что очень благотворно влияет на окружающую нас экологию.
Сейчас эти отходы попросту сжигаются, загрязняя атмосферу, либо вывозятся на полигоны. Проблема утилизации лузги от семечек стоит перед многими предприятиями, вырабатывающими подсолнечное масло. Отсюда вывод: производство и сжигание пеллет не просто комфортно и безопасно, оно помогает беречь экологию и «зеленые легкие» планеты - лес.
Приобретайте пеллеты первого класса от поставщиков которые ответственно относятся к их хранению и соблюдению определенной влажности. В ряде случаев оправданно приобретение пеллет не в мешках по 20-25 килограмм, а сразу одним или несколькими биг-бегами, при таком подходе вы можете требовать существенную скидку;
Определить качество пеллет можно достаточно просто: хорошие пеллеты тверды сухи и не рассыпаются в труху даже при сильном сдавливании. При переломе пеллеты она распадаеться на две или больше частиц не пыля и превращаюсь в труху. Внешний вид глянцевый и блестящий;
Храните пеллеты в сухом помещении с низкой влажностью не допуская присутствия рядом с ними открытого огня;
Используйте пеллеты только в специально предназначенных пеллетных котлах. Опыт показывает, что комбинированные котлы имеют ряд проблем связанных как с недостаточно отлаженным процессом сгорания топлива, так и с повышенным образованием сажи в дымоходе и другими неприятными проблемами. Специализированные котлы таких проблем лишены.
По материалам http://energylogia.com
gkx.by
| Вид топлива | Ед. изм. | Удельная теплота сгорания | Эквивалент | ||||
| кКал | кВт | МДж | Природный газ, м3 | Диз. топливо, л | Мазут, л | ||
| Электроэнергия | 1 кВт/ч | 864 | 1,0 | 3,62 | 0,108 | 0,084 | 0,089 |
| Дизельное топливо (солярка) | 1 л | 10300 | 11,9 | 43,12 | 1,288 | - | 1,062 |
| Мазут | 1 л | 9700 | 11,2 | 40,61 | 1,213 | 0,942 | - |
| Керосин | 1 л | 10400 | 12,0 | 43,50 | 1,300 | 1,010 | 1,072 |
| Нефть | 1 л | 10500 | 12,2 | 44,00 | 1,313 | 1,019 | 1,082 |
| Бензин | 1 л | 10500 | 12,2 | 44,00 | 1,313 | 1,019 | 1,082 |
| Газ природный | 1 м 3 | 8000 | 9,3 | 33,50 | - | 0,777 | 0,825 |
| Газ сжиженный | 1 кг | 10800 | 12,5 | 45,20 | 1,350 | 1,049 | 1,113 |
| Метан | 1 м 3 | 11950 | 13,8 | 50,03 | 1,494 | 1,160 | 1,232 |
| Пропан | 1 м 3 | 10885 | 12,6 | 45,57 | 1,361 | 1,057 | 1,122 |
| Этилен | 1 м 3 | 11470 | 13,3 | 48,02 | 1,434 | 1,114 | 1,182 |
| Водород | 1 м 3 | 28700 | 33,2 | 120,00 | 3,588 | 2,786 | 2,959 |
| Уголь каменный (W=10%) | 1 кг | 6450 | 7,5 | 27,00 | 0,806 | 0,626 | 0,665 |
| Уголь бурый (W=30…40%) | 1 кг | 3100 | 3,6 | 12,98 | 0,388 | 0,301 | 0,320 |
| Уголь-антрацит | 1 кг | 6700 | 7,8 | 28,05 | 0,838 | 0,650 | 0,691 |
| Уголь древесный | 1 кг | 6510 | 7,5 | 27,26 | 0,814 | 0,632 | 0,671 |
| Торф (W=40%) | 1 кг | 2900 | 3,6 | 12,10 | 0,363 | 0,282 | 0,299 |
| Торф брикеты (W=15%) | 1 кг | 4200 | 4,9 | 17,58 | 0,525 | 0,408 | 0,433 |
| Торф крошка | 1 кг | 2590 | 3,0 | 10,84 | 0,324 | 0,251 | 0,267 |
| Пеллета древесная | 1 кг | 4100 | 4,7 | 17,17 | 0,513 | 0,398 | 0,423 |
| Пеллета из соломы | 1 кг | 3465 | 4,0 | 14,51 | 0,433 | 0,336 | 0,357 |
| Пеллета из лузги подсолнуха | 1 кг | 4320 | 5,0 | 18,09 | 0,540 | 0,419 | 0,445 |
| Свежесрубленная древесина (W=50...60%) | 1 кг | 1940 | 2,2 | 8,12 | 0,243 | 0,188 | 0,200 |
| Высушенная древесина (W=20%) | 1 кг | 3400 | 3,9 | 14,24 | 0,425 | 0,330 | 0,351 |
| Щепа | 1 кг | 2610 | 3,0 | 10,93 | 0,326 | 0,253 | 0,269 |
| Опилки | 1 кг | 2000 | 2,3 | 8,37 | 0,250 | 0,194 | 0,206 |
| Бумага | 1 кг | 3970 | 4,6 | 16,62 | 0,496 | 0,385 | 0,409 |
| Лузга подсолнуха, сои | 1 кг | 4060 | 4,7 | 17,00 | 0,508 | 0,394 | 0,419 |
| Лузга рисовая | 1 кг | 3180 | 3,7 | 13,31 | 0,398 | 0,309 | 0,328 |
| Костра льняная | 1 кг | 3805 | 4,4 | 15,93 | 0,477 | 0,369 | 0,392 |
| Кукуруза-початок (W>10%) | 1 кг | 3500 | 4,0 | 14,65 | 0,438 | 0,340 | 0,361 |
| Солома | 1 кг | 3750 | 4,3 | 15,70 | 0,469 | 0,364 | 0,387 |
| Хлопчатник-стебли | 1 кг | 3470 | 4,0 | 14,53 | 0,434 | 0,337 | 0,358 |
| Виноградная лоза (W=20%) | 1 кг | 3345 | 3,9 | 14,00 | 0,418 | 0,325 | 0,345 |
ecoles-nn.ru
Пеллеты
Пеллеты – это топливные гранулы, изготавливаемые из отходов древесины. Чаще всего для производства пеллет используют опилки. В настоящее время, начинает прослеживается тенденция к увеличению использования вторсырья. Изготовление пеллет является наиболее перспективным направлением применения отходов древесины.
Характеристики пеллет напрямую зависят от состава продукции. В их производстве можно использовать как чистую древесину, так и древесину в смеси с корой. Иногда в гранулы добавляются солома, шелуха подсолнечника, и зерновые отходы.
Классификация пеллет по исходному сырью:
· Белые пеллеты – считаются сортом Премиум, светлого цвета, производится из древесины без использования коры. Теплотворная способность белых пеллет составляет 17,2 Мдж/кг. Золы при чистке котла очень мало. Пеллеты Премиум составляют более чем 95% от всего производства топливных гранул, они сжигаются в любых печах, подходящих для топлива стандартного или повышенного качества.
- Индустриальные пеллеты – сорт более низкого качества. В состав продукта входят: кора и несгораемые остатки. Зольность таких пеллет немного выше, чем у Премиум сорта, а вот теплотворность почти такая же. Котел придется чистить чаще.
- Агропеллеты – топливо стандартного качества из отходов гречки, семян подсолнечника. Пеллеты с виду темного цвета. Теплотворная способность – 15 МДж/кг, а зольность более 4%. Главное преимущество данного вида топлива - их низкая цена. Чаще всего они используются для сжигания на больших тепловых станциях. Использование такого вида топлива требует ежедневной чистки котла
Чем вызван такой большой интерес к данному виду топлива?
Древесные пеллеты - это топливо будущего. Их теплота сгорания составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, а это в полтора раза больше, чем у древесины, но при этом теплоотдача сравнима с углем. При сгорании выбросы в атмосферу минимальны. Сжигание 2 тонн топливных гранул дает такое же количество тепловой энергии, как при сжигании 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, или 3,2 тонны древесины.
При сгорании пеллет выделяется большой объём тепла, а горение протекает ровным слоем, как при горении традиционных видов топлива. Топливные гранулы не требуют большого объема места для хранения.
Пеллеты обладают высокой энергетической концентрацией при несущественном объеме. Их высокая насыпная плотность дает возможность перемещать топливо на большие расстояния с высокой экономической оправданностью. Пеллеты снижают риск возникновения пожаров, взрывов и утечки при транспортировке.
Расход пеллет на отопление дома площадью 150 кв.м за отопительный сезон в 7 месяцев потребует не более 5 тонн гранул, причем после сгорания продукт можно будщет использовать в качестве удобрения на полях. Масса золы составляет приблизительно 1% от общей массы топливных гранул.
Эффективность пеллет как вида топлива
Характеристики пеллет из древесины имеют показатели:
- Выделяемая энергия при сгорании - 5 кВт/кг;
- Зольность – не более 5%;
- Длина – от 5 до 40 мм;
- Плотность пеллет 1200-1400 кг/м3;
- Насыпная плотность продукта для транспортировки и хранения составляет 650 кг/м3;
Фасовка и упаковка:
Фасовка и упаковка топливных гранул зависит от того, какую систему хранения обеспечит им потребитель:
- в свободном виде – насыпью;
- в мешках биг – бэг, от 500 до 1200 кг;
- в мелкой расфасовке – от 10 до 15 кг.
svirpellets.com
Теплотворность древесины
Теплотворность древесины,она же – теплота сгорания древесины,она же – теплотворная способность древесины
|
Древесина – очень разнообразный по своим свойствам природный отопительный материал, который относится к восстанавливаемым видам топлива. Отопительная ценность древесины определяется её теплотворностью и зависит от многих факторов, каждый из которых может иметь очень широкие отклонения от нормы. Поэтому, теоретическое определение и носит исключительно обобщающий характер и даёт лишь приблизительные цифры. Точное определение теплотворности древесины возможно только в лабораторных условиях и будет верно лишь для исследуемого образца. При этом его (образец) просто сжигают в калориметре и смотрят на полученный результат. Теплотворность древесины и теплотворность дров – близкие по значению понятия.Про теплотворность дров более, подробно – «Дрова | Теплотворность дров» |
- Древесинное вещество
- Теплотворность древесины
- Расчёт теплотворности древесины
Таблица удельной теплотворности древесиныдля разных пород дерева
| Порода дерева |
Абсолютная(высшая)теплотворнаяспособностьдревесины(ккал/кг) |
Рабочая(низшая)массоваятеплотворнаяспособностьдревесины(ккал/кг) |
Рабочая(низшая)объёмнаятеплотворнаяспособностьдревесины(ккал/дм3) | Плотностьдревесины(кг/дм3) | Пределплотностидревесины(кг/дм3) |
| Дуб | 4753 | 4000 | 3240 | 0,810 | 0,690-1,03 |
| Ясень | ––||–– | ––||–– | 3000 | 0,750 | 0,520-0,950 |
| Рябина (дерево) | ––||–– | ––||–– | 2920 | 0,730 | 0,690-0,890 |
| Яблоня | ––||–– | ––||–– | 2880 | 0,720 | 0,660-0,840 |
| Бук | ––||–– | ––||–– | 2720 | 0,680 | 0,620-0,820 |
| Акация | ––||–– | ––||–– | 2680 | 0,670 | 0,580-0,850 |
| Вяз | ––||–– | ––||–– | 2640 | 0,660 | 0,560-0,820 |
| Лиственница | ––||–– | ––||–– | 2640 | 0,660 | 0,470-0,560 |
| Клён | ––||–– | ––||–– | 2600 | 0,650 | 0,470-0,560 |
| Берёза | ––||–– | ––||–– | 2600 | 0,650 | 0,510-0,770 |
| Груша | ––||–– | ––||–– | 2600 | 0,650 | 0,610-0,730 |
| Каштан | ––||–– | ––||–– | 2600 | 0,650 | 0,600-0,720 |
| Кедр | ––||–– | ––||–– | 2280 | 0,570 | 0,560-0,580 |
| Сосна | ––||–– | ––||–– | 2080 | 0,520 | 0,310-0,760 |
| Липа | ––||–– | ––||–– | 2040 | 0,510 | 0,440-0,800 |
| Ольха | ––||–– | ––||–– | 2000 | 0,500 | 0,470-0,580 |
| Осина | ––||–– | ––||–– | 1880 | 0,470 | 0,460-0,550 |
| Ива | ––||–– | ––||–– | 1840 | 0,460 | 0,490-0,590 |
| Ель | ––||–– | ––||–– | 1800 | 0,450 | 0,370-0,750 |
| Верба | ––||–– | ––||–– | 1800 | 0,450 | 0,420-0,500 |
| Орех лесной | ––||–– | ––||–– | 1720 | 0,430 | 0,420-0,450 |
| Пихта | ––||–– | ––||–– | 1640 | 0,410 | 0,350-0,600 |
| Бамбук | ––||–– | ––||–– | 1600 | 0,400 | 0,395-0,405 |
| Тополь | ––||–– | ––||–– | 1600 | 0,400 | 0,390-0,590 |
- Все показатели таблицы, кроме абсолютной (высшей) теплотворности,соответствуют влажности древесины 12%
- Показатели плотности древесины взяты из«Справочник по массам авиационных материалов»изд. «Машиностроение» Москва 1975г
Древесинное вещество
Древесинное вещество – это материал, из которого состоят стенки клеток древесины.Древесинное вещество – это твёрдая древесная масса без внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей. Химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков у древесины всех пород деревьев. В него входят, примерно – 60% целлюлозы, 30% лигнина, 7...9% сопутствующих углеводородов и 1...3% минеральных веществ. Соответственно, удельный вес древесинного вещества для разных пород деревьев – не особо отличается и, примерно равен 1540 кг/м3. Это больше, чем плотность воды. И, если бы древесина не имела пустотно-ячеистую структуру своего строения и в ней не было внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей, то она (древесина) тонула-бы в воде, как камень. Древесинное вещество (материал стенок древесных клеток) – это главная теплотворная составляющая часть древесины, которая горит с выделением тепла.
Производство (прессование) древесных отопительных брикетов, евродров и пеллет – не что иное, как попытка уплотнить пустотно-ячеистую структуру древесины до состояния плотности древесинного вещества. Плотность качественного прессованного древесного топлива всегда выше единицы и начинается от 1,1 г/см3
Теплотворность древесины
Теплотворность, (теплота сгорания, теплотворная способность) древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесины. Вернее, теплотворность древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесинного вещества (главной теплотворной составляющей части древесины) и сопутствующих углеводородов (смол и эфирных масел).
Важный момент.При горении древесины образуются водяные пары.Образование водяных паров имеет двойственную природу происхождения. Во-первых, древесина очень гигроскопична, и вода в свободном виде просто находится в её пустотах и полостях. Во-вторых, водяные молекулы синтезируются непосредственно в процессе горения (температурного распада и окисления) углеводородных соединений, из которых, собственно, вся древесина и состоит.
В зависимости от того, учитывается или нет теплота горения топлива, расходуемая на испарение (синтез) воды и разогрев водяного пара – различают высшую и низшую (абсолютную и рабочую) теплотворность древесины
Удельная теплотворность древесины
Теплотворность древесины, отнесённая к занимаемой единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (удельной теплотворностью) древесины. Удельная теплотворность древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании её массовой или объёмной единицы (кг, тонны или дм3, м3). Величина удельной теплотворной способности древесины определяется количеством горючего материала, заключённого в её единице веса или объёма.
В зависимости от того, в массовых или объёмных единицах измерения был произведён учёт топлива, удельная теплотворность древесины может быть массовой или объёмной
Единицы для измерения массовой удельной теплотворности: Дж/кг, ккал/кгЕдиницы для измерения объёмной удельной теплотворности: Дж/дм3, ккал/дм3
Для практических целей, больший интерес представляет объёмная удельная теплотворность древесины. Поскольку традиционно, дрова учитываются в объёмных единицах измерения (складометрах и кубометрах), то именно объёмная теплотворность древесины выходит на передний план и становится решающим фактором при определении качества дров, как вида топлива.
Высшая (абсолютная) теплотворность древесины
Теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Высшая (абсолютная) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца топлива с последующей конденсацией водяного пара и охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре. За образец принимается 1кг абсолютно сухой древесины
Под абсолютно сухой древесиной подразумевается влажность такого образца дерева, при которой он, находясь в сушильном шкафу с температурой сушки 102...103ºС, не изменяет величину своей массы более чем на 1% в течение трёх суток
Низшая (рабочая) теплотворность древесины
Теплотворность древесины называется низшей или рабочей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения
На практике, никогда не удаётся охладить продукты сгорания до состояния полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность древесины имеет широкое практическое применение.
Низшая и высшая теплотворности древесины связаны между собой следующим образом:Высшая теплотворность = низшая теплотворность + скрытая теплота горенияили так:Низшая теплотворность = высшая теплотворность - скрытая теплота горения
Низшая (рабочая) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара. При этом, исследуемый образец не сушат и сжигают его «как есть». Перед лабораторными исследованиями просто фиксируют влажность образца и затем, обязательно указывают – при какой влажности древесины получен результат по определению её теплотворности.
Низшая (рабочая) теплотворность изменяется в зависимости от степени влажности древесины, поскольку влажность древесины – очень переменчивая величина.
Рабочая (низшая) теплотворность древесины всегда меньше, чем абсолютная
Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины
Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице массы топлива, называется рабочей (низшей) массовой удельной теплотворностью древесины, или просто – массовой удельной теплотворностью. Массовая удельная теплотворность измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.
Из определения рабочей теплотворности древесины вытекает следующее:
- Массовая удельная рабочая теплотворность древесины мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг абсолютно сухой древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу (см. Древесинное вещество).
- Массовая удельная рабочая теплотворность древесины напрямую зависит от её влажности
Причины зависимости массовой удельной рабочей теплотворности древесины от её влажности:
- Уменьшение количества горючего вещества на величину, равную весу влаги. Так, 1кг влажной древесины содержит чистого горючего древесинного вещества в количестве, равном 1кг минус вес влаги. В то время, когда 1кг абсолютно сухой древесины будет содержать именно 1кг чистого топлива.
- Увеличение скрытой теплоты горения, т.е. увеличение потери тепла на испарение влаги и нагревание водяного пара до средней температуры продуктов горения (≈800...1100°С).
Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины
Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице объёма топлива, называется рабочей (низшей) объёмной удельной теплотворностью древесины, или просто – объёмной удельной теплотворностью. Объёмная удельная теплотворность измеряется в Дж/дм3, ккал/дм3, или в кратных к ним единицах.
Объёмная удельная теплотворность древесины зависит от её плотности,т.е. от концентрации древесинного вещества в единице объёма топлива
Пояснение:
Древесина имеет пористо-ячеистую структуру. Внутриклеточные полости и околоклеточные пустоты, уменьшают количество горючего древесинного вещества, заключённого в единице объёма топлива. Чем плотнее древесина, чем меньше в её объёме будет пустот и соответственно, будет больше концентрация горючего древесинного вещества – тем больше будет объёмная теплотворность такой древесины.
Объёмная удельная теплотворность напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы деревьев имеют различную плотность своей древесины и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объёма
Объёмная удельная теплотворность определяется индивидуально для каждой породы дерева, является справочной величиной и имеет наибольшее практическое применение (см. Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева). А поскольку, низшая теплотворность древесины зависима от её влажности, то в таких таблицах обязательно указывается, для какой влажности древесины приведены значения величины её теплотворности.
Объёмная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров
Ещё раз:Объёмная удельная рабочая теплотворная способность древесины напрямую зависит от плотности древесины и её влажности. Объёмная удельная рабочая теплотворность древесины может изменяться в очень широких пределах, поскольку плотность древесины и её влажность – весьма нестабильные и изменчивые величины.
Расчёт теплотворности древесины
1. Расчёт абсолютной (высшей) теплотворной способности древесины
Пояснение к расчёту:В лабораторных экспериментах по определению высшей теплотворности древесины фигурирует абсолютно сухой образец, весом 1кг. Очевидно, что в таком случае, речь больше идёт про абсолютную теплотворность материала стенок клеток древесины – древесинного вещества. Ибо, что ещё может быть в куске абсолютно сухой древесины, весом в 1кг?
Ответ, более чем прост – в 1кг абсолютно сухой древесины могут присутствовать иные углеводородные соединения, не являющимися древесным веществом. Прежде всего – это полиэфирные смолы и масла, которыми особенно богата древесина хвойных пород.
Поскольку, элементарный химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков, а процентная разница между весовой теплотворностью древесинного вещества и заменяющими его углеводородами существенно не влияет на теплотворность единицы массы топлива, то – для дальнейших расчётов теплотворности древесины, принимаем за аксиому:
Высшая (абсолютная) теплотворность 1кг древесины мало зависит от породы дерева, принципиально равна величине абсолютной (высшей) теплотворной способности древесинного вещества и соответствует ≈ 4752.9 ккал/кг
Ход расчёта:Высшая теплотворная способность (ВТС) древесины определяется как сумма теплотворных способностей всех её отдельно взятых химических элементов и вычисляется по формуле Менделеева:Q(ВТС) = 81C + 300Н - 26Oгде С, H и О – процентное содержание в топливе углерода, водорода и кислорода
Состав древесного вещества для любой породы дерева:49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислорода
Соответственно, получим:Q(ВТС) = 81 x 49,5 + 300 x 6,3 – 26 x 44,1 = 4752.9 ккал/кг(Полученная величина будет использована в формуле Надеждина при определении рабочей массовой удельной теплотворности древесины для влажности 12%)
2. Расчёт удельной массовой рабочей (низшей) теплотворной способности древесины
Массовая рабочая теплотворная способность древесины (МРТС) определяется по формуле Надеждина и находится в зависимости от влажности дров:
для комнатно-сухой древесины, влажностью 7...18% Q(МРТС) = 4600 – 50 x W = 4600 - 50 x (7...18) = 4250...3700 ккал/кг для воздушно-сухой древесины, влажностью 25...30% Q(МРТС) = 4370 – 50 x W = 4370 - 50 x (25...30) = 3120...2870 ккал/кг для сплавной древесины, влажностью 50...70% Q(МРТС) = 3870 – 45 x W = 3870 – 45 x (50...70) = 1620...720 ккал/кг
где W – относительная влажность древесины в процентах,4600, 4370, 3870 – значения массовой абсолютной (высшей) теплотворности древесины, которые высчитываются индивидуально для каждого образца, исходя из процентного соотношения абсолютно сухого древесного вещества и содержащейся в нём влаги.
Соответственно, для влажности 12%:Q(МРТС) = 4600 – 50 x 12 = 4000 ккал/кг
3. Расчёт удельной объёмной рабочей (низшей) теплотворной способности древесины
Объёмная рабочая теплотворная способность древесины (ОРТС) определяется умножением массовой рабочей теплотворной способности на величину плотности древесины.
Например, средняя теплотворность для ясеня:4000 ккал/кг X 0,750 кг/дм3 = 3000 ккал/дм3Нижний предел теплотворности для ясеня:4000 ккал/кг X 0,520 кг/дм3 = 2800 ккал/дм3Верхний предел теплотворности для ясеня:4000 ккал/кг X 0,950 кг/дм3 = 3800 ккал/дм3
где, 0,750 кг/дм3 – средняя плотность древесины ясеня0,520 кг/дм3 и 0,950 кг/дм3 – нижний и верхний пределыотклонения плотности для древесины ясеня
Плотность (удельный вес) древесины для разных пород дерева берём из «Справочника по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975г. (см. таблица плотности древесины)
На основании таблицы плотности древесины, массовая удельная теплотворность от Надеждина была преобразована в объёмную теплотворность в зависимости от породы дерева, при влажности 12%.
По результатам расчёта, из полученных данных, составлена:Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева
Перевод единиц объёмной теплотворности древесины
Сайт tehnopost.kiev.ua предлагает уникальный онлайн-калькулятор для перевода (конвертирования) единиц объёмной теплотворности древесины, дров и других видов топлива.
Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)
Дополнительно, сайт tehnopost.kiev.ua предлагает набор онлайн-калькуляторов для прямого и обратного перевода альтернативных единиц измерения физических величин, связанных с теплотехникой и термодинамикой.
Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.
Онлайн-конвертеры теплотехника на tehnopost.kiev.ua
- Калории =>
- Килокалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
- Мегакалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
- Гигакалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
- Джоули =>
- Килоджоули => в калории, киловатт-часы и кратные им единицы
- Киловатт-часы => в Джоули, калории и кратные им единицы
- Единицы объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)
Скачать программу «Конвертер единиц и величин»
Теплотворность древесины, дров на tehnopost.kiev.ua
- Древесинное вещество
- Теплотворность древесины
- Удельная теплотворность древесины
- Высшая (абсолютная) теплотворность древесины
- Низшая (рабочая) теплотворность древесины
- Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность
- Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность
- Расчёт теплотворности древесины
- Таблица удельной теплотворности древесиныдля разных пород дерева
- Перевод единиц объёмной теплотворности древесины
Альтернативное Отопление: древесина дерево теплота дрова теплотворность горение топливо
tehnopost.kiev.ua
Уголь или древесные пеллеты?
Теперь разберем каждый пункт качественных характеристик:
теплота сгорания низшая (рабочая), ккал/кг-это количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива, с учетом затрат тепла на испарение влаги, содержащейся в продукте.
Иногда путают высшую теплоту сгорания и низшую, указывают ту, которую хочется показать в расчетах, а разница между ними большая! Высшая теплота сгорания не учитывает затраты тепла на испарения влаги (т. е. как будто влаги в продукции нет). Например, при нашем случае высшая теплота сгорания угля 5900 ккал/кг, а для древесных пеллет 4900 ккал/кг.
Если подвести итог сравнения по теплоте сгорания, можно сказать проще - для нагрева одного и того же количества теплоносителя в системе отопления необходимо будет сжечь угля меньше, чем древесных пеллет.
Зольность (средняя), % - это показатель, который в итоге указывает, как много останется не сгоревшего остатка и как часто придется заниматься отчисткой золоприемника. По этому показателю древесные пеллеты удобнее в использовании - сгорают практически полностью, поэтому «выгребать» золу придется гораздо реже.
Влага (средняя), % - характеризует содержание влаги в продукции, что в свою очередь влияет на теплоту сгорания топлива. Но так как мы сравнивали низшую теплоту сгорания, то содержание влаги уже учитывалось.
Выход летучих веществ, % - от величины этого показателя зависит, как быстро загорится топливо и, как долго оно будет гореть. Пеллеты загораются быстрее и быстро выделяют тепло, но при этом и сгорают так же быстро, поэтому конструкция котла должна предусматривать это свойство пеллет. Уголь разгорается медленнее, но при этом горит дольше и передача тепла идет стабильнее.
Возможность использования для сжигания в автоматических котельных -
Сегодня существует большое количество различных автоматизированных котлов, работающих на пеллетах, на угле, а так же универсальных - работающих как на угле, так и на пеллетах. Разницы в степени автоматизации подачи топлива и управления процессом горения, при использовании угля и пеллет, практически нет. Все зависит от используемого топлива (фракционный состав и качественные характеристики).
Оценка выбросов загрязняющих веществ при сжигании угля и древесных пеллет - по этому показателю можно оценить и сравнить «экологичность» каждого вида топлива.
Основные моменты - это выброс углекислого газа и диоксида серы (смешиваясь с влагой, образует кислоту). По данным показателям древесные пеллеты экологичнее угля и загрязнение атмосферы при их сжигании ниже. Хотя при использовании современного котельного оборудования степень загрязнения атмосферы при сжигании угля во многом снижаются (не зря в Европе автоматические угольные котлы используются достаточно широко).
Но необходимо обращать внимание на характеристики топлива - разновидностей угля, да и пеллет, достаточно большая, поэтому смотрите обязательно на качественные показатели топлива, которое вы приобретаете.
centrcoal.com
Цены и новости на рынке леса и пиломатериалов
Новости и события
Объемы выпуска «Гранул топливных из отходов деревообработки» (пеллеты) в целом по России в 2018 году За перод с января по август производство пеллет из древесных отходов в целом по...
пеллет в 2017 году в мировом масштабе составляет 60% от объема выпуска, что соответствует уровню 18, 74 млн. тонн. Среди лидеров по экспорту пеллет выступают такие станы, как США, Канада, Латвия, Россия, Вьетнам, Эстония и др.
Ведущим производителем пеллет в мире является безусловный лидер по выпуску данной продукции – США. На долю этой страны сегодня приходится 22% мирового выпуска пеллет. Напомним, что в именно в США в 90-е годы XX века началось...
тенденции современного мира, а переход на пеллетную продукцию из отходов древесного сырья ставит пеллетную индустрию в число приоритетных. Масштабное производство пеллет насчитывает более 25 лет – первые пеллетные заводы...
ДСП, ДВП и МДФ. Последние пять лет активно развивается производство плит ОСП. Производству пеллет России - не более десяти лет. Начиная с 2012 года пеллетное производство растет высокими темпами.
по пиломатериалам из хвойной древесины рост – незначительный, +0, 1%. В целом уровень выпуска распиленной древесины в России увеличен на 1%. Производство пеллет по данным за полугодие 2018 года сократилось на 3, 3%. На 8, 5% упали...
Информация
Инфографика. Объемы выпуска пеллет в РФ в 2018 г.Экспортные цены мирового рынка пеллетМировые лидеры пеллетного производства
Каталог организаций и предприятий
Производство и продажа оборудования для производства пеллет: пресс-грануляторы, грануляторы, грануляторы с плоской матрицей, мини-грануляторы, сушилки опилок, дробилки древесных отходов, молотковые дробилки, рубительные машины, охладители и просеиватели...
Продажа зерновых, изделий из стали, ферросплавов, упаковки, топливных пеллет...
Оптовая продажа пеллет. Древесные топливные гранулы в наличии. Пеллеты 6мм. Пеллеты 8мм...
ООО "Пеллетные системы" производит и реализует топливные гранулы (пеллеты) из стружки хвойных пород древесины. Диаметр пеллет 6 и 8 мм.
Поставки топлива в организации, собственное производство топливных древесных брикетов, пеллет. Доставка в регионы.
Комплекс мероприятий по абонентскому и сервисному обслуживанию твердотопливных котлов. Поставка топлива - древесных гранул (пеллет) и угля.
Предложения на покупку и продажу продукции
Плиты Green Board Система плит Green Board® – многофункциональный, экологически чистый и безопасный строительный материал, удовлетворяющий всем критериям комфортного и безопасности жилья. Плиты Green ...
Измельчитель веток и сучьев, дробилка древесины и древесных отходов BOXER BX92 R Измельчитель древесных отходов BOXER BX92 R (стволов, веток, коры, листьев, хвои и т.д.) обладает способностью превращ...
Пеллеты – это топливные гранулы, изготавливаемые из отходов древесины. Чаще всего для производства пеллет используются опилки. Поскольку в настоящее время прослеживается тенденция к увеличению использ...
Бумага фильтровальная лабораторная производится согласно ГОСТ 12026-76. Изготавливается в листах и в рулонах. * Предназначена для фильтрации воды, масла и прочих веществ, содержащих взвешенные примеси...
Плита OSB(ОСП)-3 влагостойкая 10 мм 2500х1200мм. OSB (ОСП) ориентированная стружечная плита, производится из тонкой древесной стружки, скрепленной синтетической смолой. Многослойная связь обеспечива...
Плита OSB(ОСП)-3 влагостойкая 12мм 2500х1200мм. OSB (ОСП) ориентированная стружечная плита, производится из тонкой древесной стружки, скрепленной синтетической смолой. Многослойная связь обеспечивае...
ГОСТы, ТУ, стандарты
Воды в водопроводной сети перед колонкой, МПа (кгс/см2) 0, 06 (0, 6) Максимальная температура нагрева воды, К (°С) 353 (80) Продолжительность нагрева полного объема воды в водяном баке при теплотворной способности топлива 2440 ккал/кг, мин, не.
3.11 Удельная объемная теплота сгорания (теплотворная способность) природного газа есть количество тепла, которое выделяется в процессе полного сгорания газа в воздухе при постоянном давлении рc и постоянной температуре Tсг отнесенное к объему...
3.16.2. Определение теплотворной способности высококалорийных газов - по ГОСТ 10062-75. Теплотворная способность низкокалорийных газов должна определяться по их составу.
3.1.15 теплотворная способность углеводородных топлив: Суммарное количество энергии, которой обладают природные углеводородные топлива, высвобождая ее в регламентированных условиях.
3.1.17 теплотворная способность углеводородных топлив: Суммарное количество энергии, которой обладают природные углеводородные топлива, высвобождая ее в регламентированных условиях.
www.lesonline.ru
что это такое и из чего их делают
В наше время остро встает вопрос о сохранении экологии. В первую очередь это касается топлива, которое сжигается в печах на заводах и в котлах, для отопления жилых домов. Наиболее распространенным видом твердого топлива долгие годы считался уголь, однако добыча такого топлива становится все сложнее и дороже. Из-за этого многие компании переходят на новый вид топлива – пеллеты. Но что это такое?
0.1. Биотопливо - пеллеты
1. Пеллеты что это такое
Пеллеты – это новый тип твердого биологического топлива. По сути, пеллеты это дрова. Они изготавливаются путем прессования отходов в деревообрабатывающей промышленности:
- Щепок;
- Опилок;
- Стружки;
- Древесной пыли;
- Коры деревьев и так далее.
Кроме этого пеллеты могут изготавливаться из другого сырья, такого как:
- Солома;
- Лузга подсолнечника;
- Скорлупа орехов;
- Торф;
- Камыш;
- Жмых винограда и так далее.
Производство пеллет требует наличие специального оборудования, которое доступно в России. При этом существуют как мобильные модели станков, которые можно использовать в частных целях, так и целые промышленные линии, отличающиеся повышенной производительностью.
Стоит отметить, что изготовление пеллет – это не только выгодный бизнес, а также производство экологически чистого биотоплива. Такое производство позволяет утилизировать отходы сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности.
Качество пеллет, а также их теплотворная способность напрямую зависит от сырья, из которого они сделаны. Таким образом, перед покупателями часто встает вопрос, какие пеллеты лучше? Для ответа на этот вопрос необходимо более подробно разобрать виды пеллет.
1.1. Пеллеты из соломы
Солома является отличной альтернативой древесным отходам. По теплотворной способности пеллеты из соломы не уступают гранулам из древесины. При этом солома – это дешевое и широко распространенное сырье, которое постоянно возобновляется. Помимо соломы для производства пеллет можно использовать и шелуху от кукурузы и других культур.
По свойствам солома, конечно же, отличается от древесных опилок. В ней содержится большое количество летучих веществ, которые отличаются низкой плотностью. Кроме этого эти вещества горят относительно долго. Также стоит отметить, что соломенные пеллеты обладают большей теплотворной способностью, нежели древесные гранулы. Это различие не существенное, однако, все же, это может стать определяющим фактором.
В отличие от древесных пеллет, гранулы из соломы отличаются повышенной устойчивостью к влаге. Это означает, что для хранения такого топлива не обязательно наличие сухого помещения, как в случае с древесными гранулами. Единственным показателем, по которому соломенные пеллеты уступают древесным – это зольность. Показатель зольности соломенных гранул составляет около 5,5%, тогда как древесные пеллеты имеют показатель всего лишь 1,5%.
Однако, несмотря на этот показатель, биотопливо из соломы является перспективным видом энергии, а производство таких гранул на сегодняшний день является весьма прибыльным делом. Кроме этого, в отличие от дерева, солома является быстро возобновляемым сырьем.
1.2. Пеллеты из лузги подсолнечника
Еще одна альтернатива древесным пеллетам – это биотопливо, которое изготавливается из лузги подсолнечника. До появления технологий производства пеллет, лузга подсолнечника использовалась только для производства макухи, которая использовалась в сельском хозяйстве. Однако на сегодняшний день этот вид сырья нашел более эффективное применение в производстве топлива.
Пеллеты из лузги подсолнечника также практически не уступают гранулам, сделанным из древесины. При сгорании пеллеты из лузги выделяют такое же количество энергии, как и древесные гранулы. Однако, как и в случае с соломой, для производства биотоплива из лузги требуется быстро возобновляемое сырье. По показанию остатка золы, такие пеллеты превосходят топливо из соломы, однако все же уступают древесным гранулам. Зольность такого топлива составляет 3,6%.
Помимо лузги подсолнечника, пеллеты могут изготавливаться и из лузги тыквенных семян, скорлупы грецких орехов, а также жмыха винограда и других культур. Такое производство также позволяет избавиться от отходов, превратив их в ценное топливо. В свою очередь производитель такого горючего в прямом смысле делает деньги на мусоре.
1.3. Торфяные пеллеты
Еще до недавнего времени добыча торфа было убыточным делом. Однако сегодня торфяные месторождения снова попали под внимание производителей топлива. После разработки биотоплива в гранулах, люди стали использовать всевозможные отходы сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности. Торф также является отличным сырьем для производства биотоплива.
Пеллеты из торфа имеют характерный черный цвет. По своим способностям такое топливо считается одним из лучших вариантов для отопительной техники. Торфяные гранулы имеют следующие показатели:
- Эффективное горение топлива увеличивает уровень КПД котла. При этом показатель зольности составляет 2,2%, что вторым показателем после древесных гранул;
- Торфяные пеллеты не имеют скрытых пор. Они не склонны к самовозгоранию даже при условии повышенной температуры окружающей среды;
- Как и любые другие, торфяные пеллеты изготавливаются без применения химических веществ, что делает их экологически чистым топливом, которое при сгорании не образует опасных соединений;
- При сжигании 1 тонны торфяных пеллет выделяется такое же количество энергии, которое выделяется при сгорании 1,6 т древесины, 475 м3 газа, 0,5 тонн дизельного топлива или 685 литров мазута. Это довольно высокие показатели, особенно учитывая стоимость такого топлива.
2. Пеллеты как новый вид топлива: Видео
2.1. Пеллеты из камыша
По всем показателям топливные гранулы, изготовленные из камыша, совершенно не уступают торфяным пеллетым, а также прессованной соломе. Более того, гранулы из камыша сгорают с меньшим выделением серы, а также углекислого газа, что положительно сказывается на окружающей среде. Данный вид топлива не имеет неприятного запаха, и может использоваться как природный адсорбент.
Такое топливо широко используется для топки каминов и котлов для отопления частных домов. Кроме этого такие пеллеты вполне успешно используются в отопительном оборудовании, которое обеспечивает теплом целые улицы и кварталы. По теплотворной способности пеллеты из камыша уступают гранулам из древесины, однако и стоимость такого топлива существенно ниже.
2.2. Биотопливо - пеллеты
Теперь вы знаете, что такое пеллеты. Это альтернативный вид топлива, который уже сегодня активно используется во многих областях промышленности. Кроме этого топливные гранулы используются в частных целях, для отопления домов и топки каминов. Главная особенность такого топлива – это низкая стоимость и высокая теплотворная способность. Причем независимо от того, из какого сырья были изготовлены пеллеты.
Помимо всего прочего такой вид биотоплива при сгорании выделяет гораздо меньше дыма, практически не имеет запаха и не выделяет опасных для здоровья соединений. Производство пеллет является выгодным делом, особенно учитывая, что это молодая отрасль, и в России пока еще нет жесткой конкуренции.
Однако главным образом пеллеты – это отличная альтернатива всем традиционным видам топлива. Благодаря этому в скором времени люди смогут полностью отказаться от дорогостоящих шахт по добыче угля.
Правильный выбор топлива для твердотопливного котла помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.
Используя дрова, пеллеты (топливные гранулы), топливные брикеты и уголь для обогрева помещений важно, чтобы тепловыделение происходило медленно.
Для отопления помещений лучше всего подходит древесина лиственных пород: дуб, ясень, береза, орешник, тис, боярышник.
Различные породы деревьев имеют свои особенности горения. Так, дрова из бука, березы, ясеня, орешника трудно разжигать, но они могут гореть сырыми, так как имеют небольшую влажность. К тому же «лиственные» дрова, кроме буковых, легко раскалываются.
Ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее с дымохода. Березовые дрова хороши для тепла, но при недостаточном количестве воздуха в топке горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), которая оседает на стенках трубы. В свою очередь сосновые дрова горят жарче еловых через большее содержание смолы.
Дуб и граб имеют лучшую теплоотдачу при горении, но плохо раскалываются, кедр дает долготлеющий уголь, дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, из вишни и вяза – дымят при горении, а с платана – легко плавятся, но трудно колются.
Дрова хвойных пород имеет низкую теплотворную способность, дымят и искрят, образуя смолистые отложения в трубе, но легко колются и плавятся. Тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.
Показатель теплотворной способности дров различных пород зависит от плотности древесины, в свою очередь влияет на пересчетный коэффициент кубометр => складометр.
Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров
Примечательно, что 1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200-210 литров жидкого топлива или 200-210 м 3 природного газа.
Пеллеты, для производства которых используют кору, опилки, щепки, отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен), а также органические упаковочные материалы и картонную тару, по эффективности равноценны каменному углю.
Этот современный универсальный вид биотоплива сегодня производят как из булыжника твердых и мягких пород деревьев, так из соломы, подсолнечной лузги, початков и стеблей кукурузы, торфа.
Изготовленные из безвредной для человека и окружающей среды вторсырья, пеллеты выделяют в 10-50 раз меньше углекислого газа (СО 2) в окружающую среду и в 15-20 раз меньше золы, чем в случае сжигания угля.
Пеллеты используют для отопления жилых домов путём сжигания в печах, каминах и котлах, для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул, с высоким содержанием древесной коры).
К тому же пеллеты стоят дешевле, чем уголь, жидкое топливо или дрова, такое биотопливо удобно транспортировать в фасованных пакетах и россыпью, оно не требует больших складских площадей и может храниться на открытом воздухе, не разбухая и не поддаваясь гниению.
При хранении пеллеты не самовозгораются, не требуют дополнительной обработки перед применением, а их теплотворная способность выше, чем у опилок и щепы, и в 1,5 раза превышает теплотворность дров.
Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии
При сжигании 1,9 т пеллет выделяется приблизительно такое же количество тепла, что и при сжигании 1 т мазута. При этом стоимость пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута.
Сравнительные характеристики видов топлива
Такое биотопливо сгорает почти полностью с минимальным количеством шлаков и позволяет гораздо реже чистить котел. Котлы на пеллетах работают дольше, требуют меньшего обслуживания и более экономичны. К тому же бытовые нагревательные устройства на пеллетах можно регулировать в автоматическом режиме.
В США производство пеллет регулируется определенными стандартами – Standard Regulations & Standards for Pellets in the US – по плотности, размерам, влажности, содержания пыли и других веществ. Так, на сорт Премиум, зольность которого составляет не более 1%, приходится около 95% производимых в Штатах пеллет, остальные – на сорт Стандарт, зольность которого составляет не более 3%.
– В Германии: DIN 51731, в Австрии: ONORM M 7135, в Великобритании: The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцарии: SN 166000, в Швеции: SS 187120.
Основные европейские стандарты качества топливных гранул
Топливные брикеты, при производстве которых также используются отходы деревообработки (опилки, щепа), отходы сельского хозяйства (солома, шелуха подсолнечника, гречихи) и торфа, подходят для различных типов топок (печей), дровяных котлов и каминов.
Сейчас можно приобрести RUF-брикеты – кирпичики прямоугольной формы, NESTRO-брикеты цилиндрической формы, иногда с радиальным отверстием внутри и Pini & Kay – брикеты, которые имеют 4, 6 или 8 граней с продольным радиальным отверстием внутри.
Это экологически чистое биотопливо не поддается воздействию грибков, горит дольше, чем дрова в 2-4 раза, удобное в хранении и использовании.
Также брикеты имеют в среднем в два раза выше по сравнению с обычными дровами теплотворность, обеспечивая постоянную температуру на каждом этапе горения благодаря ровному пламени.
Современные твердотопливные котлы на брикетах можно чистить не чаще 1 раза в год, а золу использовать как экологически чистое удобрение.
Расходы на отопление топливными брикетами ниже, чем в случае использования каменного угля или дров.
Качество угля зависит от возраста и условий углефикации. По мере старения происходила концентрация углерода и снижение содержания летучих составляющих, в частности, воды. Так, молодой бурый уголь имеет влажность 30-40% и более 50% летучих компонентов, каменный уголь имеет влажность 12-16% и около 40% летучих компонентов, а у старого угля – антрацита – эти 2 показателя составляют 5-7% .
Уголь также содержит различные негорючие золообразующие примеси, «породу». Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля, а наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля.
В зависимости от сорта и условий добычи количество минеральных веществ отличается очень сильно. Так, зольность каменного угля составляет около 15% (10-20%).
Вредным компонентом угля также является сера, в процессе сгорания которой образуются оксиды, которые в воздухе превращаются в серную кислоту.
Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но из «бытовой» точки зрения достаточно знать маркировку и возможности использования.
Используется следующая система обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).
Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток.
На первом этапе горения выделяются летучие вещества, при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла. На втором этапе выгорает коксовый остаток, интенсивность горения и температура воспламенения которого зависит от степени углефикации, то есть от вида угля (бурый, каменный, антрацит).
Чем выше степень углефикации (высшая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.
Уголь марок Б (бурый), Д (каменный длиннопламенные), Г (каменный газовый) из-за высокого содержания летучих веществ быстро разгорается и быстро сгорает.
Уголь этих марок доступный и подходит практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом.
Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами, а неполное – багровым пламенем и черным дымом. Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться.
Уголь марок СС (каменный слабо-спекающийся, А (Антрацит) разжечь труднее, зато оно горит долго и выделяет значительно больше тепла.
Такой уголь можно загружать большими партиями, так как в нем горит преимущественно коксовый остаток и нет массового выделения летучих веществ.
Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, или, наоборот, чрезмерное повышение температуры, что приводит к вынесению тепла и прогоранию котла.
Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива
Горение топлива - это очень быстрое его химическое разрушение и окисление кислородом воздуха, сопровождаемое теплом и светом. При этом углерод образует углекислый газ, водород-водяной пар, кислород входит в состав обоих продуктов, а вода испаряется, так что от топлива остается на месте горения только одна зола. Древесное топливо делится на два вида: -первичное, полученное на лесозаготовках; -вторичное - древесное сырье, которое ранее использовалось в других целях (рейки, ящичная тара, отходы от строительства и др.). Преимущества отопления дровами: Автоматическая очистка котла Автоматическое разжигание Низкие показатели концентрации выбросов Удобное и простое обслуживание Дрова - экологическое и возобновляемые источники энергии Пепел может использоваться в качестве удобрения для сада Элементы в древесном топливе: Азот Водород Кислород 0, 1% 6, 3% 44, 1% Углерод 49, 5%
Топливная щепа – это частицы, полученные в результате измельчения древесного сырья предназначенные для сжигания в энергетических целях. Производится древесная топливная щепа путем переработки древесного сырья (стволовой древесины, отходов лесопереработки, отходов деревообработки и порубочных остатков). В настоящее время, наиболее востребована топливная щепа из стволовой древесины, так как обладает рядом преимуществ: Низкий процент коры и прочих посторонних включений; Низкую зольность; Высокую энергетическую ценность; Стандартизированные размеры частиц; Производством топливной щепы занимаются специальные заводы. Отходы, образующиеся при заготовке, обработке и переработке древесины в виде сучков и веток, верхушек и отходов распиловки, с помощью специальной рубильной машины измельчаются в щепу. Для достижения эффективности топливо должно быть однородным по фракции, подготовленным по влажности. Топливная щепа является основой (сырьем) топлива в энергетических установках для получения электрической энергии и тепла. Щепа характеризуется весьма разнообразными показателями в зависимости от влажности, породы, способа загрузки и т. д. Щепу учитывают в кубических метрах плотной массы. Средняя насыпная масса щепы принимается равной 0, 3 т/м 3. Щепа всех пород деревьев имеет сходный химический состав и содержит около 50% углерода. Поэтому теплота сгорания щепы разных пород в абсолютно сухом состоянии в расчёте на 1 кг одинакова: около 18800 кдж/кг (4500 ккал) с отклонениями не более 3- 5%.
По назначению щепа подразделяется на технологическую и топливную. Технологическая щепа - древесные частицы предназначенные для производства целлюлозы, древесных плит, продукции лесохимических и гидролизных производств. По гранулометрическому составу различают щепу кондиционную, крупной и мелкой фракций. По породному составу исходного сырья различают щепу хвойных, лиственных и смешанных пород. Использование щепы в качестве топлива даёт возможность с пользой утилизировать отходы деревопереработки. Низкая стоимость щепы делает её достойной альтернативой пеллетам и брикетам. Одной из основных характеристик щепы является её влажность. Если этот показатель не превышает 30%, то такое топливо может храниться очень долго без опасности биологического разложения и потери теплотворной способности. Влажность свежесрубленного дерева равна 50 -60%, поэтому сырьё перед измельчением необходимо просушить до 30%.
Виды древесной топливной щепы: Щепа из отходов деревообработки – щепа, полученная из необработанных отходов промышленной древесины (ребер, откомлевок - удаляемая комлевая часть ствола поваленного дерева или древесного хлыста, имеющая дефекты обработки или пороки древесины и т. д.); Щепа из пней – щепа, полученная из пней или коряг; Щепа из отходов лесозаготовок – щепа, полученная из ветвей и вершин (крон) после заготовки деловой древесины; Щепа из целых деревьев – щепа, полученная из надземной биомассы дерева (ствола, ветвей, хвои или листьев) Щепа из бревен или щепа из длинномерной древесины – щепа из очищенных от ветвей и сучьев деревьев; Лесная щепа – щепа, полученная из сырой древесины деревьев; Топливная щепа – щепа, полученная путем измельчения для сжигания различными методами; Щепа из лесопильных отходов – щепа, полученная из побочных продуктов лесопильного производства с остатками или без остатков коры;
В целом, древесная топливная щепа наиболее стабильный энергоноситель среди нетрадиционного твердого топлива, что является причиной следующих факторов: Круглогодичность лесозаготовок и лесопереработки, что обеспечивает ритмичность производства; Достаточное количество промышленно обрабатываемого сырья; Простота производства и применения; Стабильность характеристик древесной топливной щепы, закрепленных национальными стандартами; Низкая зольность; Высокая конкурентоспособность топливной щепы по сравнению с другими видами альтернативного твердого топлива подчеркивается рыночной успешностью щепы и стабильными темпами роста. Недостатки щепы: Древесная топливная щепа имеет ряд недостатков, которые присущи всей древесине: Низкая влагостойкость и способность к абсорбции влаги, что требует специальных условий хранения, перевалки и перевозки; Низкая энергетическая ценность; Высокая влажность; Низкая плотность топливной щепы; Самовозгорание; Быстрое загнивание;
Одним из перспективных направлений повышения энергоэффективности жилищнокоммунального комплекса страны является модернизация за счет широко применяемых в Европе технологий сжигания древесного топлива, произведенного из малоценной древесины и лесосечных отходов. Поселки, расположенные в лесных районах Урала, Сибири и Дальнего Востока, вынуждены закупать ископаемое топливо (уголь, мазут, дизтопливо) и завозить его за сотни и тысячи километров. При этом в РФ миллионы тонн (более 65) порубочных остатков, лесопильных отходов и низкосортной древесины практически не используются. А ведь такие отходы, собранные в радиусе до 50 км от населенного пункта и переработанные в щепу, могут обеспечить теплом даже районный центр, не говоря уже о деревнях и рабочих поселках. Эта щепа, которую часто называют топливной или «зеленой» (так как на измельчительную машину подаются сучья, кора, ветки с листвой, составляющие от 20 до 25% биомассы дерева), не используется в плитном и гидролизном производствах. Ее экономически целесообразно заготавливать в регионах с проблемным лесопользованием, где качество лесов упало и лесопользование становится невыгодным. Одной из важнейших причин недоиспользования расчетной лесосеки в таких регионах является отсутствие производств по переработке низкосортной древесины (тонкомера и сухостойной древесины от рубок ухода) и мероприятий по воспроизводству лесов. При переводе коммунальных котельных в таких районах с угля на щепу решаются многие проблемы: создаются новые рабочие места, снижается нагрузка на местный бюджет за счет значительного сокращения стоимости выработанной тепловой энергии.
Учитывая, что угольные котельные и котельные на щепе имеют во многом схожую конструкцию, а принципиальное устройство самих котлов идентично, многие угольные котельные можно переводить на щепу без замены самих котлов − после незначительной модернизации (в частности, обеспечения подачи и автоматизации). Можно применять совместное сжигание угля и щепы, что уже давно практикуется во многих европейских странах. Конечно, не все котельные годятся для реализации подобных проектов. В первую очередь нужно рассматривать проблемные котельные, котельные в отдаленных районах, где очень высока стоимость угля, а сырьевая база отходов лесозаготовки в регионе достаточна для производства необходимого количества топливной щепы. Использование щепы, полученной путем измельчения низкотоварной древесины, порубочных остатков и лесосечных отходов, повысит не только энергоэффективность ЖКХ, но и рентабельность лесозаготовительных предприятий, позволит эффективно выполнять мероприятия по уходу за лесом и ведению устойчивого лесного хозяйства и улучшит экологическую обстановку в лесных регионах
Котельные установки Heizomat Топливо: самые различные формы биомассы - измельчённая древесина (щепа), торф, пеллеты (древесные, торфяные), стружка, опилки, кора и многие другие.
Котельные установки Bio. Matic Bio. Control Особенности: автоматический розжиг, автоматическая очистка поверхностей теплообменника и горелочного устройства от золы, автоматизированное удаление золы в пристроенные контейнеры, которые легко транспортируются; двухступенчатое регулирование подачи воздуха в камеру горения, лямбда-регулирование, контроль температуры в шнековых каналах подачи топлива в горелку, эффективная теплоизоляция. Топливо: щепа, пеллеты (диаметр 6 мм). Загрузка: автоматическая из отдельного хранилища топлива при помощи шнековых транспортеров с перемешивающими системами.
Котельные установки Firematic Bio. Control Топливо: щепа, пеллеты (диаметр 6 мм). Загрузка: автоматическая из отдельного хранилища топлива при помощи шнековых транспортеров с перемешивающими системами. Особенности: автоматический розжиг, автоматическая очистка поверхностей теплообменника и горелочного устройства от золы автоматизированное удаление золы в фронтальный контейнер, который легко транспортируется; двухступенчатое регулирование подачи воздуха в камеру горения, лямбда-регулирование, двигатель вытяжного вентилятора с частотным преобразователем - плавное регулирование разряжения в котле, контроль температуры в шнековых каналах подачи топлива в горелку, эффективная теплоизоляция.
Автоматика Bio. Control 3000: управление процессом горения, управление нагревом бойлера, бака аккумулятора, управление двумя отопительными контурами (насос, трехходовой клапан, датчики температуры подающей и обратной магистралей), поддержка температуры обратной магистрали 60 0 С (насос, трехходовой клапан, датчик температуры).
А так же: Древесная щепа Эко. Дым Древесная щепа. В наличии! Оптом и в розницу. Цена от 10 руб/кг; ПФ КЕДР, ИП ГОЛЫШМАНОВСКИЙ МЕЖХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЛЕСХОЗ (Лесопильные заводы и переработка древесины Тюменская область, А. Ц. г. Тюмень Екатеринбург Российская компания - экспортер "Урал. Мега-Лес" является оптовым поставщиком кругляка и пиломатериалов не только на территории всей России, но и других стран. Поставки осуществляются железнодорожным и морским транспортом. Мед. Плюс -Производство пиломатериала ЛДК Динамично развивающееся лесопильное предприятие, оснащенное современным высокотехнологичным оборудованием фирм «Laimet» , «Linck» . Основная специализация: производство пиломатериалов
Классификация и характеристика древесного топлива
Определение видов древесного топлива :
Щепа из отходов деревообработки – щепа, полученная из необработанных отходов промышленной древесины (ребер, откомлевок и т.д.);
Щепа из пней – щепа, полученная из пней или коряг;
Щепа из отходов лесозаготовок – щепа, полученная из ветвей и вершин (крон) после заготовки деловой древесины;
Щепа из целых деревьев – щепа, полученная из надземной биомассы дерева (ствола, ветвей, хвои или листьев);
Щепа из бревен или щепа из длинномерной древесины – щепа из очищенных от ветвей и сучьев деревьев;
Лесная щепа – щепа, полученная из сырой древесины деревьев;
Топливная щепа – щепа, полученная путем измельчения для сжигания различными методами;
Щепа из лесопильных отходов – щепа, полученная из побочных продуктов лесопильного производства с остатками или без остатков коры;
Опилки – мелкие частицы древесины, являющиеся побочным продуктом лесопильного производства;
Кора – отходы, полученные при обработке деловой древесины методами окоривания;
Шлифовальная древесная пыль – пылеобразные отходы, образующиеся при шлифовании необработанной древесины и досок;
Древесные топливные гранулы – пеллеты (ДТГ) – изделия цилиндрической формы (диаметром 6-8 мм, длиной до 30 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины;
Древесные топливные брикеты – изделия цилиндрической формы (диаметром 60-80 мм, длиной до 300 мм), спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины.
Недостатки древесного топлива :
Самовозгорание;
Быстрое загнивание;
Низкая объемная теплотворная способность;
Малая насыпная плотность;
Высокая исходная влажность (60% и выше).
Данные факторы делают невыгодной перевозку первичного древесного топлива, усложняют складирование и хранение. Существенные различия по влажности снижают эффективность теплоэнергетического оборудования, усложняет и удорожает производство энергии.
Древесные гранулы :
вышеуказанные недостатки устраняются при использовании «улучшенного» древесного топлива. Одним из видов такого топлива являются древесные топливные гранулы (ДТГ) – спрессованные методом экструзии из предварительно высушенной и измельченной древесины изделия диаметром 6–8 мм, длиной 4–30 мм.
Преимущества ДТГ :
Не способны к самовозгоранию;
Биологически неактивны – не гниют, не содержат пыли и спор;
Постоянная влажность (не более 10%);
Меньшие объемы для хранения;
Меньшая стоимость котельного оборудования для сжигания ДТГ;
Значительно большая теплотворная способность по сравнению со щепой, опилками и кусковой древесиной.
Необходимо отметить, что горючими веществами в древесине, как и в других видах растительной биомассы, являются углерод (около 51%) и водород (около 6%), остальные вещества - это балласт. К тому же обезвоживание древесины требует значительных затрат энергии как при прямом сжигании, газификации и т.д., так и при предварительной сушке. Таким образом, энергетическое использование первичных видов древесного топлива (дров, щепы) с относительной влажностью = 45-60% в 1,8-3,5 раза снижает теплотворную способность древесины, см. рис .
Влагосодержание древесного топлива существенно влияет также на механизмы и эффективность процессов горения и теплообмена в энергогенерирующих . Устойчивое, стабильное горение происходит при влажности, например, топливной щепы до 40…45%. Горение возможно также и при влажности щепы до 56…57% с коэффициентом избытка воздуха от 2 до 4…5, но оно не устойчиво. В отдельных, дорогостоящих топочных устройствах можно сжигать щепу с предельно допустимой влажностью 60 и даже 65% или использовать дополнительные источники тепла, сжигая другое топливо (газовая, мазутная "подсветка" и т.д.). Однако, такие технологии разумно использовать только для утилизации древесных отходов, а не с целью производства тепловой энергии.
Вторым важнейшим фактором, существенно влияющим на эффективность топочных процессов, является неоднородность и непостоянство физико-механических характеристик и большая полидисперсность (0,5мм-50мм) первичных видов древесного топлива .
Таким образом, для эффективного использования энергетического потенциала древесного топлива, количество которого в стране ограничено, предлагается исходную топливную древесину должным образом подготовить:
Высушить,
Гомогенизировать, т.е. придать ей стабильные физико-химические и механические параметры и свойства.
Это позволит существенно (в 2-3 раза) повысить удельную теплотворную способность, оптимизировать топочные процессы, увеличить КПД теплогенерирующего оборудования и его эффективность в 1,3…2,8 раза, снизить стоимость оборудования и затраты на его эксплуатацию , см. табл.
|
Параметры |
Виды топлива |
|||
|
Рафинированное «улучшенное» |
Первичное |
|||
|
Щепа топливная |
||||
|
полусухая |
||||
|
Влажность |
||||
|
Теплотворная способность, Гкал/т |
||||
|
Энергетический эквивалент по отношению к условному топливу |
||||
|
Насыпная плотность, ρн, т/м3 |
||||
|
Среднегодовой КПД энергогенерирующей установки, η, % |
||||
|
Теплопроизводительность, Q, Гкал/т |
||||
|
Удельный расход условного топлива на производство тепла, т/Гкал |
||||
Обобщая изложенное выше, очевидно, что теплоэнергетическая эффективность таким образом подготовленного (концентрированного по горючей массе, имеющего стабильные физико-химические и механические характеристики), т.е. рафинированного древесного топлива – древесных топливных гранул-пеллет, в несколько раз будет выше по сравнению с первичным древесным топливом (топливной щепой). Низкая влажность древесных топливных гранул, однородность и стабильность их физико-химических и механических характеристик способствуют увеличению теплотворной способности, повышают эффективность процессов горения, упрощают конструкцию теплоэнергоустановок, процессы регулирования и управления ими, повышают КПД. Использование рафинированных видов древесного топлива и эффективное теплопроизводящее оборудование позволит получить в 2-4 раза больше тепловой энергии из имеющегося потенциала топливной древесины по сравнению с технологиями сжигания, газификации и т.д. первичных видов древесного топлива, таких как дрова, щепа и другие .
Объём производства, цены, производители, потребители
Основным производителем древесного топлива являются предприятия Министерства лесного хозяйства – лесхозы. Централизованная заготовка дров и древесных отходов осуществляется предприятиями Минлесхоза и концерна «Беллесбумпром».
В качестве сырья используются:
Отходы деревообработки, образующиеся в лесопильно-деревообрабатывающих цехах лесхозов;
Дрова от плановых рубок, заготовка которых осуществляется имеющимися или создаваемыми в системе Минлесхоза мощностями;
Лесосечные отходы;
Древесный отпад и старый сухостой, заготавливаемые при очистке леса от захламленности.
Данные за 2009 год: организации Минлесхоза заготовили всего 3,9 млн.куб.м древесного топлива .
В отрасли создано 31 производство суммарной мощностью 500 тыс.куб.м топливной щепы в год . Однако из-за отсутствия сбыта и неритмичности потребления щепы некоторые производства работают не на полную мощность или частично простаивают. Особенность производства топливной щепы в том, что она не может долго храниться, иначе теряется ее теплопроводность. В 2009 году было изготовлено 204,8 тыс.куб.м топливной щепы . Местным теплоисточникам жилищно-коммунального хозяйства реализовано 912 тыс.куб.м дров и 123,5 тыс.куб.м топливной щепы. Экспортировано 2,9 тыс.куб.м дров и 30 тыс. плотных куб.м. топливной щепы.
Госпрограммы по древесному топливу:
Программа повышения эффективности работы деревообрабатывающих производств (цехов) Министерства лесного хозяйства на 2007-2010. Согласно этой Программе проведена реструктуризация данных производств. Наиболее развитые цеха модернизированы, на их базе организован выпуск пилопродукции, оцилиндрованной древесины и изделий из нее, деревянных полуфабрикатов, древесной топливной щепы и гранул (пеллет) , переработке твердолиственной древесины.
Согласно Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 2007-2010 годы в системе Минлесхоза создаются и новые производства. Два из них – заводы по выпуску топливных гранул (пеллет) уже работают в Столбцовском опытном и Житковичском лесхозах. Годовая суммарная мощность этих предприятий – 14 тыс. тонн пеллет.
Производителями пеллет в Беларуси также являются: СООО «ЭКОГРАН», СООО «ПРОФИТСИСТЕМ», УП «ИВА», ОАО «Пинскдрев».
Основным потребителем древесного топлива является население (дрова для печного отопления), предприятия ЖКХ (дрова, топливная щепа), мини-ТЭЦ концерна «Белэнерго» (дрова, топливная щепа).
Известно порядка 3000 малых и средних котельных, работающих на древесном топливе .
Мини-ТЭЦ на древесном топливе работают в Пружанах, Вилейке, Бобруйске, Осиповичах, Пинске .
В 2010 году утверждена Государственная программа развития возобновляемых источников энергии на 2010-2015 годы. Согласно программе собираются построить 161 мини-ТЭЦ, работающую на древесном топливе. (В Министерстве лесного хозяйства имеются данные о перспективном строительстве 20 мини-ТЭЦ, работающих на древесном топливе. ) Планируется увеличить производство топливной щепы, и ее объемы увязать с созданием соответствующих энергоисточников. При этом организацию новых мощностей по выпуску щепы собираются вести с опережением!?
Плантации лесных культур и быстрорастущих энергорастений .
За 2009 год создано 171 га плантационных лесных культур для обеспечения целлюлозно-бумажной промышленности сосновыми и еловыми балансами, а также деревообрабатывающих производств высококачественным пиловочником.
В Минлесхозе прорабатывают посадки быстрорастущих энергорастений (кустарниковых и травянистых) со среднегодовым приростом биомассы свыше 25м 3 /га. Предварительно оценивается, что имеется 100 тыс. га земель технически доступных в настоящее время для «энергетических» посадок, потенциал биомассы быстрорастущих растений оценивается 0,6…0,8 млн. т.у.т./год – порядка 2…2,75 млн. м 3 древесного топлива в год. Кроме того, в Беларуси имеется до 500 тыс. га малоценных и низко продуктивных угодий, нерентабельных для выращивания сельхозпродукции. С учётом этой перспективы возможно увеличение энергетических посадок с получением до 4 млн. т.у.т. в год (13 млн. м 3 древесного топлива в эквиваленте). В концерне «Белтопгаз» в 2010 году должны были начать освоение технологии выращивания быстрорастущих пород растений и деревьев?
Стоимость древесного топлива .
Ранее действовало Постановление Министерства энергетики Республики Беларусь от 4.07.2007 года за № 21 «О расчётах организаций «Белэнерго» с поставщиками древесного топлива». Согласно этому документу цена устанавливалась с учётом влажности и теплотворной способности исходного древесного сырья. В настоящее время этот документ уже не действует, а действует Постановление Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь от 24.12.2009 года за № 35 «О ценах на дрова в заготовленном виде (за исключением дров для населения) и щепу топливную на 2010 год». Данные цены фиксированы для всех производителей и юридических потребителей дров и щепы топливной.
Дрова: цена за один плотный м 3 без НДС, бел. рублей
|
Древеная |
влажность |
Франко-верхний лесосклад |
Франко-промежуточный лесосклад |
Франко-нижний лесосклад (склад предприятия) |
Франко-вагон, станци отправления, судно. пристань |
|
сосна, ольха |
Сухие до 25 |
||||
|
Влажные свыше 25 |
|||||
Все цены находятся в пределах 22 200…66 100 бел. рублей.
Щепа топливная: цена за один плотный м 3 без НДС, бел. рублей:
Объём рынка
Учитывая данные за 2009 год по котельным ЖКХ и предприятий, переведенным на древесное топливо, а также мини-ТЭЦ, имеем следующий объём дров и щепы топливной:
Ориентировочно 1 млн. м 3 дров и 200 тыс. м 3 щепы. Принимая стоимость 1 м 3 дров порядка 44000 руб и 1 м 3 щепы – 73000 руб, получим среднегодовой объём рынка порядка 19 млн. долл.$ .
Древесные топливные гранулы (пеллеты)
Не используются в Беларуси в качестве топлива котельных и мини-ТЭЦ. Стоимость пеллет белорусскими производителями держится на уровне 96…101 евро за тонну (FCA , г.Пинск) . Известно, что практически весь объём производимых пеллет идёт на экспорт. Стоимость пеллет на европейском рынке – порядка 130…135 евро за тонну (DDU, Германия).
Пояснения
Необходимо также отметить, что технологии энергетического использования первичного древесного топлива (дров и щепы) требуют достаточно дорогостоящего, сложного и громоздкого оборудования для заготовки, измельчения, хранения и транспорта, включая межоперационный и технологический (есть отчёт Белгипролеса по производству и заготовке древесного топлива). Вследствие высокой влажности первичного древесного топлива и низкой теплотворной способности, приходится на котельных и мини-ТЭЦ затрачивать дополнительную электро- и теплоэнергию на его подготовку – измельчение, опресовку и главное сушку. В противном случае теплопроизводительность таких котельных и мини-ТЭЦ остаётся низкой. Пример Осиповичская мини-ТЭЦ:
средняя себестоимость тепловой энергии , получаемой при сжигании древесной щепы на Осиповичской мини-ТЭЦ, составляет около 60000 руб. за Гкал, а по данным энергетиков ЖКХ в зимнее время она доходит до 120000…170000 руб. за Гкал, в то время как в среднем по энергосистеме (работающей на природном газе) тариф для промышленных потребителей за горячую воду и пар в зимний период составляет 129000 руб/Гкал, а для ЖКХ 44000 руб. за Гкал .
Считается, что Пружанская мини-ТЭЦ имеет наилучшие энергетические показатели, например, при тепловой мощности 11,85 Гкал/час, она потребляет 70м 3 щепы и 120 м 3 дров в сутки. В расчётах тепловой эквивалент 1м 3 древесного топлива принимают равным 0,29, а тепловой эквивалент 1000 м 3 природного газа соответственно 1,15.
Тогда получим: (70+120)·0,29/24/11,85 = 0,194 т.у.т/Гкал, в то время как ТЭЦ и котельные на природном газе имеют показатель 0,155…0,17 т.у.т/Гкал.
То есть для получения 11,85 Гкал/час потребуется 0,16·24·11,85/1,15 = 40 тыс. м 3 природного газа в сутки. В настоящее время для промпотребителей и для энергосистемы цена на природный газ составляет без НДС 217 долларов США за 1 тыс. куб. метров.
Тогда затраты на природный газ: 217·1,2·40 = 10416 долл.$ в сутки.
Дровяное топливо и щепа: (44000·1,2·120+73000·1,2·70)/3090 = 4035 долл.$ в сутки.
Пеллеты: 0,168·24·11,85/0,6= 79,7 тонн, 79,7·96·1.3·1,2 = 11935 долл.$ в сутки.
На таком обосновании экономии природного газа основывается ориентация госпрограмм на строительство котельных и мини-ТЭЦ на дровах и щепе, а не на пеллетах, а также обосновывается необходимость поддержания низких цен на дрова и щепу.
Отметим, что малодоступна информация по поводу Осиповичской и Пружанской ТЭЦ, не известно выходят ли они на проектную мощность, не известны точные затраты на собственные нужды – на подготовку и сушку первичного топлива, не учитывается стоимость доставки топлива (например на Пружанскую ТЭЦ древесное топливо возят мазами за 30км), не учитываются полные затраты лесхозов на заготовку топлива – стоимость работы рубильных машин, тракторов, трелёвку, и тд, стоимость хранения (отчёт Бегипролес). Отметим также, что основные статьи доходов лесхозов – это заготовка, переработка и экспорт деловой древесины, а не топливной.
При строительстве в ближайшие годы хотя бы 20-ти мини-ТЭЦ аналогичных Пружанской, получим ежегодное увеличение потребления топливной щепы порядка 400 тыс. м 3 и дров порядка 500 тыс. м 3 . Соответственно объём рынка увеличится на 16 млн.долл$.
Имеются такие данные по информации лесхозов: возможно довести ежегодный объём заготовки древесного топлива до 5 млн. м 3 (сейчас заготавливают порядка 4 млн. м 3 в год), а к 2012 году собираются довести объём заготовки древесного топлива до 11 млн. м 3 !?, и это без учёта создания топливных плантаций быстрорастущих деревьев.
Вопрос : каковы будут затраты на создание плантаций энергетических деревьев, на заготовку древесного топлива и будет ли это рентабельно, например при цене 73000 рублей?
Влажность
Влажность древесной биомассы — это количественная характеристика, показывающая содержание в биомассе влаги. Различают абсолютную и относительную влажность биомассы.
Абсолютной влажностью
называют отношение массы влаги к массе сухой древесины:
Где W a — абсолютная влажность, %; м — масса образца во влажном состоянии, г; м 0 — масса того же образца, высушенного до постоянного значения, г.
Относительной или рабочей влажностью
называют отношение массы влаги к массе влажной древесины:
Где W p — относительная, или рабочая, влажность, %
При расчетах процессов сушки древесины используется абсолютная влажность. В теплотехнических расчетах применяется только относительная, или рабочая, влажность. С учетом этой установившейся традиции в дальнейшем мы будем пользоваться только относительной влажностью.
Различают две формы влаги, содержащейся в древесной биомассе: связанную (гигроскопическую) и свободную. Связанная влага находится внутри стенок клеток и удерживается физико-химическими связями; удаление этой влаги сопряжено с дополнительными затратами энергии и существенно отражается на большинстве свойств древесинного вещества.
Свободная влага находится в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Свободная влага удерживается только механическими связями, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на механические свойства древесины.
При выдерживании древесины на воздухе происходит обмен влагой между воздухом и древесинным веществом. Если влажность древесинного вещества очень высока, то при этом обмене происходит высыхание древесины. Если влажность его низка, то древесинное вещество увлажняется. При длительном пребывании древесины на воздухе, стабильных температуре и относительной влажности воздуха влажность древесины становится также стабильной; это достигается тогда, когда упругость паров воды окружающего воздуха сравняется с упругостью паров воды у поверхности древесины. Величина устойчивой влажности древесины, выдержанной длительное время при определенной температуре и влажности воздуха, одинакова для всех древесных пород. Устойчивую влажность называют равновесной, и она полностью определяется параметрами воздуха, в среде которого она находится, т. е. его температурой и относительной влажностью.
Влажность стволовой древесины. В зависимости от величины влажности стволовую древесину подразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушно-сухую, комнатно-сухую и абсолютно сухую.
Мокрой называют древесину, длительное время находившуюся в воде, например при сплаве или сортировке в водном бассейне. Влажность мокрой древесины W p превышает 50%.
Свежесрубленной называют древесину, сохранившую влагу растущего дерева. Она зависит от породы древесины и изменяется в пределах W p =33...50 %.
Средняя влажность свежесрубленной древесины составляет, %, у ели 48, у лиственницы 45, у пихты 50, у сосны кедровой 48, у сосны обыкновенной 47, у ивы 46, у липы 38, у осины 45, у ольхи 46, у тополя 48, у березы бородавчатой 44, у бука 39, у вяза 44, у граба 38, у дуба 41, у клена 33.
Воздушно-сухая — это древесина, выдержанная длительное время на открытом воздухе. Во время пребывания на открытом воздухе древесина постоянно подсыхает и ее влажность постепенно снижается до устойчивой величины. Влажность воздушно-сухой древесины W p =13...17 %.
Комнатно-сухая древесина — это древесина, длительное время находящаяся в отапливаемом и вентилируемом помещении. Влажность комнатно-сухой древесины W p =7...11 %.
Абсолютно сухая — древесина, высушенная при температуре t=103±2 °С до постоянной массы.
В растущем дереве влажность стволовой древесины распределена неравномерно. Она изменяется как по радиусу, так и по высоте ствола.
Максимальная влажность стволовой древесины ограничена суммарным объемом полостей клеток и межклеточных пространств. При гниении древесины ее клетки разрушаются, в результате чего образуются дополнительные внутренние полости, структура гнилой древесины по мере развития процесса гниения становится рыхлой, пористой, прочность древесины при этом резко снижается.
По указанным причинам влажность древесной гнили не ограничена и может достигнуть столь высоких значений, при которых ее сжигание станет неэффективным. Увеличенная пористость гнилой древесины делает ее очень гигроскопичной, находясь на открытом воздухе, она быстро увлажняется.
Зольность
Зольностью называют содержание в топливе минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей массы. Зола является нежелательной частью топлива, так как снижает содержание горючих элементов и затрудняет эксплуатацию топочных устройств.
Зола подразделяется на внутреннюю, содержащуюся в древесном веществе, и внешнюю, попавшую в топливо при заготовке, хранении и транспортировании биомассы. В зависимости от вида зола имеет различную плавкость при нагревании до высокой температуры. Легкоплавкой называется зола, имеющая температуру начала жидкоплавкого состояния ниже 1350°С. Среднеплавкая зола имеет температуру начала жидкоплавкого состояния в пределах 1350-1450 °С. У тугоплавкой золы эта температура выше 1450 °С.
Внутренняя зола древесной биомассы является тугоплавкой, а внешняя — легкоплавкой.
Зольность коры различных пород варьирует от 0,5 до 8% и выше при сильном загрязнении при заготовке или складировании.
Плотность древесины
Плотность древесинного вещества — это отношение массы материала, образующего стенки клеток, к занимаемому им объему. Плотность древесинного вещества одинакова для всех пород древесины и равна 1,53 г/см 3 . По рекомендации комиссии СЭВ, все показатели физико-механических свойств древесины определяются при абсолютной влажности 12 % и пересчитываются на эту влажность.
Плотность различных пород древесины
| Порода | Плотность кг/м 3 | |
| При стандартной влажности | Абсолютно сухая | |
| Лиственница | 660 | 630 |
| Сосна | 500 | 470 |
| Кедр | 435 | 410 |
| Пихта | 375 | 350 |
| Граб | 800 | 760 |
| Акация белая | 800 | 760 |
| Груша | 710 | 670 |
| Дуб | 690 | 650 |
| Клен | 690 | 650 |
| Ясень обыкновенный | 680 | 645 |
| Бук | 670 | 640 |
| Вяз | 650 | 615 |
| Береза | 630 | 600 |
| Ольха | 520 | 490 |
| Осина | 495 | 470 |
| Липа | 495 | 470 |
| Ива | 455 | 430 |
Насыпная плотность отходов в виде различных измельченных отходов древесины колеблется в широких пределах. Для сухой стружки от 100 кг/м 3 , до 350 кг/м 3 и более у влажной щепы.
Теплотехнические характеристики древесины
Древесную биомассу в том виде, в котором она поступает в топки котлоагрегатов,
называют рабочим топливом.
Состав древесной биомассы, т. е. содержание в ней
отдельных элементов, характеризуется следующим уравнением:
С р +Н р +О р +N р +A р +W р =100%,
где С р, Н р, О р, N p - содержание в древесной массе
соответственно углерода, водорода, кислорода и азота, %; A р, W p -
содержание в топливе соответственно золы и влаги.
Для характеристики топлива в теплотехнических расчетах пользуются понятиями сухая масса и горючая масса топлива.
Сухая масса
топлива представляет собой в данном случае биомассу,
высушенную до абсолютно сухого состояния. Ее состав выражается уравнением
С с +Н с +О с +N с +A с =100%.
Горючая масса
топлива — это биомасса,
из которой удалены влага и зола. Ее состав определяется уравнением
С г +Н г +О г +N r =100%.
Индексы у знаков компонентов биомассы означают: р — содержание компонента в рабочей массе, с — содержание компонента в сухой массе, г — содержание компонента в горючей массе топлива.
Одной из примечательных особенностей стволовой древесины является удивительная стабильность ее элементарного состава горючей массы. Поэтому удельная теплота сгорания различных пород древесины практически не отличается.
Элементарный состав горючей массы стволовой древесины практически одинаков для всех пород. Как правило, варьирование содержания отдельных компонентов горючей массы стволовой древесины находится в пределах погрешности технических измерений., На основании этого при теплотехнических расчетах, наладке топочных устройств, сжигающих стволовую древесину и т. п., можно без большой погрешности принимать следующий состав стволовой древесины на горючую массу: С г =51%, Н г =6,1%, О г =42,3%, N г =0,6%.
Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.
Высшая теплота сгорания
— это количество тепла выделившееся
при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении,
с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования).
Высшая теплота сгорания Q в определяется по формуле Д. И. Менделеева (кДж/кг):
Q в =340С р +1260Н р -109О р.
Низшая теплота сгорания
(НТС) — количество тепла,
выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги,
образовавшейся при сгорании этого топлива. Ее значение определяется по формуле (кДж/кг):
Q р =340C р +1030H р -109О р -25W р.
Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольности и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы (сухой беззольной!) стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг).
Виды древесных отходов
В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки.
Отходы лесозаготовок — это отделяемые части дерева в процессе лесозаготовительного производства. К ним относятся хвоя, листья, неодревесневшие побеги, ветви, сучья, вершинки, откомлевки, козырьки, фаутные вырезки ствола, кора, отходы производства колотых балансов и т. п.
В своем естественном виде отходы лесозаготовок малотранспортабельны, при энергетическом использовании они предварительно измельчаются в щепу.
Отходы деревообработки — это отходы, образующиеся в деревообрабатывающем производстве. К ним относятся: горбыль, рейки, срезки, короткомер, стружка, опилки, отходы производства технологической щепы, древесная пыль, кора.
По характеру биомассы древесные отходы могут быть подразделены на следующие виды: отходы из элементов кроны; отходы из стволовой древесины; отходы из коры; древесная гниль.
В зависимости от формы и размера частиц древесные отходы обычно подразделяются на следующие группы: кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы.
Кусковые древесные отходы - это откомлевки, козырьки, фаутные вырезки, горбыль, рейка, срезки, короткомеры. К мягким древесным отходам относятся опилки и стружки.
Важнейшей характеристикой измельченной древесины является ее фракционный состав. Фракционный состав есть количественное соотношение частиц определенных размеров в общей массе измельченной древесины. Фракцией измельченной древесины называют процентное содержание частиц определенного размера в общей массе.
Измельченную древесину по размерам частиц можно подразделить на следующие виды:
- — древесную пыль , образующуюся при шлифовании древесины, фанеры и древесных плит; основная часть частиц проходит через сито с отверстием 0,5 мм;
- — опилки , образующиеся при продольной и поперечной распиловке древесины, они проходят через сито с отверстиями 5...6 мм;
- — щепу , получаемую при измельчении древесины и древесных отходов в рубительных машинах; основная часть щепы проходит через сито с отверстиями 30 мм и остается на сите с отверстиями 5...6 мм;
- — крупную щепу, размеры частиц которой больше 30 мм.
Отдельно отметим особенности древесной пыли. Древесная пыль, образующаяся при шлифовании древесины, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит не подлежит хранению, как в буферных складах котельных, так и в складах межсезонного хранения мелкого древесного топлива ввиду ее высокой парусности и взрывоопасности. При сжигании древесной пыли в топочных устройствах должно быть обеспечено выполнение всех правил по сжиганию пылевидного топлива, предупреждающих возникновение вспышек и взрывов внутри топочных устройств и в газовых трактах паровых и водогрейных котлов.
Древесно-шлифовальная пыль представляет собой смесь древесных частиц размером в среднем 250 мкм с абразивным порошком, отделившимся от шлифовальной шкурки в процессе шлифования древесного материала. Содержание абразивного материала в древесной пыли может доходить до 1 % по массе.
Особенности сжигания древесной биомассы
Важной особенностью древесной биомассы как топлива является отсутствие в ней серы и фосфора. Как известно, основной потерей тепла в любом котлоагрегате является потеря тепловой энергии с уходящими газами. Величина этой потери определяется температурой отходящих газов. Эта температура при с жигании топлив, содержащих серу, во избежание серно-кислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева поддерживается не ниже 200...250 °С. При сжигании же древесных отходов, не содержащих серу, эта температура может быть понижена до 100...120 °С, что позволит существенно повысить КПД котлоагрегатов.
Влажность древесного топлива может изменяться в очень широких пределах. В мебельном и деревообрабатывающем производствах влажность некоторых видов отходов составляет 10...12%, в лесозаготовительных предприятиях влажность основной части отходов составляет 45...55%, влажность коры при окорке отходов после сплава или сортировки в водных бассейнах достигает 80%. Повышение влажности древесного топлива снижает производительность и КПД котлоагрегатов. Выход летучих при сжигании древесного топлива очень высок — достигает 85%. Это является также одной из особенностей древесной биомассы как топлива и требует иметь большую протяженность факела, в котором осуществляется сгорание выходящих из слоя горючих компонентов.
Продукт коксования древесной биомассы — древесный уголь отличается высокой реакционной способностью по сравнению с ископаемыми углями. Высокая реакционная способность древесного угля обеспечивает возможность работы топочных устройств при низких значениях коэффициента избытка воздуха, что положительно влияет на эффективность работы котельных установок при сжигании в них древесной биомассы.
Однако наряду с этими положительными свойствами древесина имеет особенности, отрицательно влияющие на работу котлоагрегатов. К таким особенностям, в частности, относится способность поглощения влаги, т. е. увеличение влажности в водной среде. С ростом влажности быстро падает низшая теплота сгорания, растет расход топлива, затрудняется горение что требует принятия специальных конструктивных решений в котельно-топочном оборудовании. При влажности 10% и зольности 0,7% НТС составит 16.85 МДж/кг, а при влажности 50% всего 8,2 МДж/кг. Таким образом расход топлива котлом при одинаковой мощности изменится более чем в 2 раза при переходе с сухого топлива на влажное.
Характерной особенностью древесины как топлива является незначительное содержание внутренней золы (не превышает 1%). В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической сложности. Минеральные включения в древесной биомассе легкоплавки. При сгорании древесины со значительным их содержанием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых технических решений. Спекшийся шлак, образующийся при сжигании высокозольной древесной биомассы, имеет химическое сродство с кирпичом, и при высоких температурах в топочном устройстве спекается с поверхностью кирпичной кладки стенок топки, что затрудняет шлакоудаление.
Жаропроизводительностью обычно называется максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха, т. е. в условиях, когда все выделяющееся при сгорании тепло полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания.
Термин жаропроизводительность предложен в свое время Д. И. Менделеевым, как характеристика топлива, отражающая его качество с точки зрения возможности использования для осуществления высокотемпературных процессов. Чем выше жаропроизводительность топлива, тем выше качество тепловой энергии, выделяющейся при его сжигании, тем выше эффективность работы паровых и водогрейных котлов. Жаропроизводительность представляет собой предел, к которому приближается реальная температура в топке по мере совершенствования процесса сгорания.
Жаропроизводительность древесного топлива зависит от его влажности и зольности. Жаропроизводительность абсолютно сухой древесины (2022 °С) всего на 5% ниже жаропроизводительности жидкого топлива. При влажности древесины 70% жаропроизводительность понижается более чем в 2 раза (939 °С). Поэтому влажность 55-60% практический предел использования древесины в топливных целях.
Влияние зольности древесины на ее жаропроизводительность значительно слабее влияния на этот фактор влажности.
Влияние влажности древесной биомассы на эффективность работы котельных установок чрезвычайно существенно. При сжигании абсолютно сухой древесной биомассы с малой зольностью эффективность работы котлоагрегатов, как по их производительности, так и по КПД приближается к эффективности работы котлоагрегатов на жидком топливе и превосходит в некоторых случаях эффективность работы котлоагрегатов, использующих некоторые виды каменных углей.
Повышение влажности древесной биомассы неизбежно вызывает снижение эффективности работы котельных установок. Это следует знать и постоянно разрабатывать и проводить мероприятия по недопущению попадания в древесное топливо атмосферных осадков, почвенных вод и т. п.
Зольность древесной биомассы затрудняет ее сжигание. Наличие в древесной биомассе минеральных включений обусловлено применением недостаточно совершенных технологических процессов заготовки древесины и ее первичной обработки. Необходимо отдавать предпочтение таким технологическим процессам, при которых загрязнение древесных отходов минеральными включениями может быть сведено к минимуму.
Фракционный состав измельченной древесины должен быть оптимальным для данного вида топочного устройства. Отклонения в размере частиц от оптимального, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения снижают эффективность работы топочных устройств. Рубительные машины, применяемые для измельчения древесины в топливную щепу, не должны давать больших отклонений в размере частиц в сторону их увеличения. Вместе с тем наличие большого количества слишком малых частиц также нежелательно.
Для обеспечения эффективного сжигания древесных отходов необходимо, чтобы конструкция котлоагрегатов отвечала особенностям этого вида топлива.
