Особенности горения древесины. Какая энергия получается при горении дерева? древесина

Горение древесины. Являясь материалом органического происхождения, дерево подвержено разрушительному воздействию высоких температур: при поступлении воздуха оно сгорает, образуя углекислый газ и водяные пары, при отсутствии кислорода дерево разрушается, превращаясь в древесный уголь и выделяя при этом горючие газы.

    Древесина представляет собой продукт фотосинтеза и при сжигании не нарушает баланс СО2, таким образом является привлекательным альтернативным источником энергии, особенно если учесть постоянный рост цен на традиционные виды топлива.Пиролизное горение древесины
    Одним из основных достоинств большинства твердотопливных котлов является то, что с их помощью можно создать полностью автономную систему отопления. Поэтому чаще такие котлы используются в районах, где есть проблемы с подачей природного газа или же для отопления загородного дома. В качестве преимущества твердотопливных котлов выступает также доступность и невысокая стоимость топлива. Недостаток большей части представителей котлов этого класса тоже очевиден – они не могут работать в полностью автоматическом режиме, так как требуют регулярной загрузки топлива.

    В лесной и деревообрабатывающей промышленности распространенными единицами измерения для древесины, используемой в качестве топлива, являются плотный кубометр (пл. м3) и складочный кубометр (скл. м3). Плотный кубометр представляет собой 1 м3 сплошной древесной массы. Складочный кубометр – единица измерения для уложенной в штабель или насыпной древесины, которая с учетом воздушных промежутков дает суммарный объем 1 м3. Один плотный кубометр поленьев соответствует в среднем 1,4 складочным кубометрам.ГорениеПри сжигании древесины выделяется энергия, в среднем равная 4,0 кВт·ч/кг (при влагосодержании 20%). С учетом КПД котла, 1 литр котельного топлива может быть заменен 3 кг древесины. Один складочный кубометр бука по количеству энергии соответствует приблизительно 200 литрам котельного топлива или 200 м3 природного газа. Таким образом, сжигание древесины вносит вклад в сбережение невозобновляемых запасов нефти и газа.

    Древесина обладает в целом нейтральным балансом CO2, поскольку образующийся при сжигании древесины CO2 снова непосредственно возвращается в замкнутый процесс фотосинтеза и принимает участие в образовании новой биомассы. Другим, интересным с точки зрения экологии моментом, представляется тот факт, что древесина практически не содержит серы и поэтому при сгорании двуокись серы практически не выделяется.

    Теплота сгорания древесины в значительной степени зависит от влагосодержания. Чем больше влаги содержит древесина, тем ниже ее теплота сгорания, так как в процессе сгорания влага испаряется, при этом потребляя теплоту.

    Для указания значения влагосодержания древесины используются две величины:

        Влагосодержание. Влагосодержание древесины равно выраженной в процентах массе воды по отношению к общей массе древесины.
        Влажность древесины. Влажность древесины равна выраженной в процентах массе воды по отношению к массе древесины без учета воды.Как перегоняют дерево в топливо видео?

    Свежесрубленная древесина имеет влажность 100%. При хранении в течение одного лета влажность снижается примерно до 40%. После хранения в течение нескольких лет влажность составляет примерно 25%.

    Так, например, теплота сгорания пихты при влагосодержании 20% (влажность 25%) составляет 4,0 кВт·ч/кг. Таким образом, теплота сгорания древесины, подвергнутой сушке в течение нескольких лет, примерно в два раза выше, чем у свежесрубленной древесины. Следовательно, котлы следует топить сухой древесиной, тогда работа котла будет наиболее эффективной и срок его службы станет более продолжительным. Ведь сырая древесина плохо горит, а значит, плохо греет. Она сильно дымит, что создает проблемы с выводящими каналами. Мощность котла падает в этом случае до 50%, расход же топлива значительно увеличивается.

    Меры защиты древесины от возгорания

    Горение представляет собой процесс термического разложения древесины, состоящий из пламенной фазы, характеризуемой движением горячих газон наружу, и тления, при котором происходит движение кислорода воздуха в толщу древесины. Горение может происходить только в том случае, когда имеется достаточный приток кислороду воздуха, а сема теплота сгорания не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков древесины до температуры воспламенения. Температура воспламенения, т. е. момент вспышки горючих газов для различных по род древесины колеблется в сравнительно небольших пределах — от 250 до 300°.

    Длительный нагрев древесины при температуре 120—150° сопровождается медленным и постепенным обугливанием се, с образованием при этом самовоспламеняющегося на воздухе угля, весьма опасного для незащищенных деревянных элементов, подверженных действию тепла печи, дымохода и т. п. Особенности горения древесины
    Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет калорийность материала. Сухая и легкая древесина воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Особенности горения древесины
    Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью.

    Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая. Огнезащитные мероприятия Хорошие результаты также дает и пропитка древесины в горячих и холодных ваннах. Для такой пропитки применяется аммофос— белый кристаллический порошок, представляющий собой аммониальные соли фосфорной кислоты, сернокислый аммоний (технический), диаммонийсфат (технический), не вызывающие коррозии стали.

    Для получения раствора, обладающего одновременно огнезащитными и антисептическими свойствами, в состав добавляется фтористый натрий. Более простым, но менее эффективным средством огнезащиты деревянных элементов является поверхностная их пропитка путем погружения на 2—3 часа в водный раствор солей (фосфорнокислый, сернокислый аммоний и т. п.) или поверхностная двух-трех-кратная обработка (краскопультом или кистью) водными огнезащитными растворами того же состава.

    При этом раствор проникает на глубину 1 — 1,5 мм. Наконец, еще одним и также простым средством является окраска поверхностей деревянных элементов специальными огнезащитными силикатными и другими красками или обмазка огнезащитным составом (суперфосфатом и др.). Все огнезащитные окраски и обмазки частично задерживают возгорание. При высоких температурах древесина под покровом краски или обмазки подвергается сухой перегонке, с выделением продуктов разложения — горючих газов, выходящих наружу, с последующим выпучиванием и разрывом покрова.Горение древесины
    При этом горение газовых струй происходит в значительном отдалении от поверхности древесины при уменьшенном подогревающем действии пламени и замедленной скорости и распаде древесины. Огнезащитное действие окраски и обмазки объясняется также теплоизолирующим действием их покрова, который у некоторых красок способен при действии высоких температур значительно увеличиваться в объеме, образуя пену или пузыри, отдаляющие начало сухой перегонки дерева.

    Использование древесины как экологичного топлива

    Эффективное и полное сжигание является предпосылкой использования древесины как экологичного топлива. Кроме высокой степени утилизации энергии, процесс сжигания должен обеспечивать полное разложение древесины и отсутствие формирования неэкологичных компонентов.

    Для поддержания непрерывного процесса сжигания необходимо выполнение нескольких основных условий:

        Должна быть обеспечена адекватная смесь топлива и окислителя (воздуха) в контролируемом соотношении.
        Пламя в топке котла должно передавать часть своего тепла поступающему топливу с целью обеспечения непрерывного процесса сжигания.

    Важно понимать, что газы сгорают в виде пламени, которое нагревает твердые частицы, и что при сжигании древесины приблизительно 80% энергии выделяется в виде газов, а оставшаяся часть – в виде древесного угля.Сгорание древесины
    При смешивании топлива с воздухом важно достичь хорошего контакта между кислородом воздуха и горючими компонентами древесины. Чем лучше контакт, тем быстрее и более полно происходит сгорание. Если топливо находится в газообразной форме, как природный газ, смешивание является оптимальным. При этом мы имеем два газообразных вещества, которые могут быть смешаны точно в необходимом соотношении. Сжигание тогда происходит быстро, и управление процессом горения также является быстрым, так как мы можем вводить больше или меньше топлива. С целью достижения таких же условий для древесины, необходимо распыление в виде очень мелких частиц (пыли). Эти частицы будут следовать за передвижением воздуха. Таким образом, можно достичь хорошего смешивания и сжигания, подобного сжиганию газа или мазута. Однако производство древесной пыли является очень дорогостоящим процессом и поэтому древесная пыли используется в Дании в ограниченной степени. На практике размер продаваемого древесного топлива может варьироваться в диапазоне от щепы до бревен.

    По этой причине, технология сжигания древесины и других твердых видов топлива является более сложной, по сравнению с технологиями сжигания газа или мазута.Сгорание древесины
    При нагреве с поверхности древесины начинает испаряться влага. Следовательно, происходит два процесса. На поверхности древесины происходит газификация – пиролиз (пиролизом называется нагрев топлива без ввода газифицирующего агента – кислорода и воды). В то же время глубже, глубже, внутри древесины, растет температура, что приводит к испарению влаги из ее внутренних частей. По мере окончания процесса испарения влаги зона пиролиза распространяется внутрь древесины.

                Газ, образованный таким образом, воспламеняется над топливом и передает тепло для протекания процессов испарения и пиролиза. Процесс сжигания происходит непрерывно. Газифицированная древесина становится раскаленным древесным улем, вступающим в реакцию с кислородом до тех пор, пока не останется только зола.

     

    Размер топлива

    Чем крупнее частицы топлива, тем более продолжительным будет процесс сжигания. Представьте себе горстку опилок, быстро сгорающих при попадании в пламя. Между топливом и воздухом устанавливается хороший контакт, так как маленькие частицы быстро сохнут, выделяют газы и сгорают, приводя к высокой интенсивности горения.

    Если вместо этого бросить в пламя бревно, пройдет длительное время до его полного сгорания. Это можно сравнить с большим куском мяса, который жарится в печи. Даже через час кусок будет все еще сырым внутри. По этой причине размер топлива является очень важным фактором, влияющим на скорость горения.
      Влажность

    Влажность топлива уменьшает количество содержащейся в нем энергии, выраженное в виде теплотворной способности Hn,V, так как часть энергии будет использована для испарения влаги. Сухая древесина имеет высокую теплотворную способность, и тепловой поток должен отводиться от топки для предотвращения перегрева и последующего повреждения материалов. Влажная древесина имеет низкую теплотворную способность, отнесенную на 1 кг общего веса. При этом, чтобы избежать уменьшения коэффициента полезного действия котла и обеспечить непрерывный процесс сжигания, топка должна быть теплоизолирована.Температура сгорания древесины
    Для этого обычно используется огнеупорная футеровка стенок топки, сохраняющая выделяющееся тепло. Топка поэтому должна проектироваться для сжигания древесины определенной влажности.Температура сгорания древесины
    Влажность древесины выше 55-60% общего веса делает очень трудной организацию процесса сжигания.

      Зольность

    Топливо содержит различные примеси в виде частей негорючих компонентов – золы. Образование золы является нежелательным, так как при этом требуется очистка дымовых газов от частиц с последующим захоронением золы и шлака. Зола древесины, в основном, формируется из частиц почвы и песка, которые поглощаются корой. Меньшая доля также попадает с солями, поглощенными в период роста деревьев.

    Зола также содержит тяжелые металлы, вызывающие нежелательное экологическое воздействие. Однако содержание тяжелых металлов в золе древесины обычно более низкое, чем в золе других твердых видов топлива.

    Особая характеристика золы – ее свойство сохранения тепла. В древесных печах слой золы формируют греющую поверхность на дне печи, которая передает тепло для догорания древесного угля. Для конструкций котлов, использующих решетку, зольность является важной характеристикой, с точки зрения защитыТемпература сгорания древесины решетки от тепла пламени.

    Древесина также содержит соли, что является важным для процесса сжигания. Это прежде всего, соли калия (K) и частично натрия (Na), приводящие к образованию липкой золы, которая может вызывать отложения в котле. Как правило, содержание K и Na в древесине настолько мало, что оно не вызывает проблем в традиционных отопительных технологиях.
      Далее представлены таблицы сравнительных характеристик:

    №1. Энергосодержание различных видов топлива.

    №2. Факторы перерасчета

    №3. Средние значения эмиссии СО2 и SO2 топлива на энергосодержание и на кг.

    №4. Различные показатели биотоплива в сравнении с мазутом.

    Таблица теплота сгораня древесного угля бук

    История возникновения домашнего  камина

    Камин – от греческого названия очага kaminos. Он получил свое начало, когда люди научились выкладывать в своих жилищах очаги. Поскольку камин – малая архитектурная форма, то его происхождение тесно связано с историей архитектуры. В XII веке камин представлял собой: напольная каменная плита (каминный стол), лежащая вплотную к стене, в толще которой находилась ниша полуциркульной формы, где располагался очаг. Вверху возвышался конический колпак дымосборника. Горение дерева
    В XIII веке каминный стол входит в углубление в стене, являясь подом топки. По краям каминной ниши появляются прямоугольные боковины, оканчивающиеся выступами-консолями, на которых покоится каминная полка. Колпак над камином объединяется с вытяжкой и становится выше. В XIV веке камины имеют прямоугольную форму и несколько увеличиваются в размерах, поскольку используется не только для отопления, но и для приготовления пищи.

    Вытяжку начинают украшать лепным орнаментом или скульптурой. Боковины-консоли начинают заменять колонками. В XV веке в декоре каминных ансамблей появляются скульптурные пилястры, поясной карниз, декоративные ниши. В XVI веке камин все больше интегрируется в стену, вследствие чего вытяжной колпак теряет свое значение. Декор распространяется по всей поверхности камина. Со второй половины XVI века камин становится важнейшей деталью украшения интерьера, почти обязательной принадлежностью не только дворцов, но и довольно скромных домов. Появляются сложные композиции, выполненные в дереве, камне и цветном мраморе.

    Чаще всего камины доходят до потолка. Проем топки обрамляют пилястрами, колоннами или кариатидами с соответствующим антаблементом, выполняющим роль полки, над которой продолжается та же композиция, но облегченных пропорций. Карниз возводится под потолок. В верхней части располагается пышный герб, или картина, или барельеф с библейскими или мифологическими сюжетами. В XVII и XVIII веке размеры камина уменьшаются. Каминная полка постепенно подводится под высоту опор-боковин. В конце XVIII столетия разработана конструкция камина со сравнительно неглубокой топкой и небольшой задней стенкой, чтобы большая часть тепла выходила в помещение.

    В связи бурным коттеджным строительством интерес к камину сегодня необыкновенно вырос. Камин в доме или квартире – свидетельство достатка и стабильности. В интерьере камин занимает главенствующее место, он всегда в центре внимания, поэтому огромное значение придается его дизайну. Строительство и оформление доверяется специалистам.

    На данный момент камины финского концерна Туликиви воплощают в себе элегантный дизайн, строгость линий. Они подходят практически к любому дизайну интерьера. В модельном ряде Туликиви представлены классические модели современных каминов, а также эксклюзивные модели с неповторимым внешним обликом.

    Сгорание древесины

    Горение древесины. Являясь материалом органического происхождения, дерево подвержено разрушительному воздействию высоких температур: при поступлении воздуха оно сгорает, образуя углекислый газ и водяные пары, при отсутствии кислорода дерево разрушается, превращаясь в древесный уголь и выделяя при этом горючие газы.Горение древесины на решетке
    Воспламеняемость деревянных элементов и конструкции зависит от твердости древесины, ее влажности, характера обработки поверхности, расположения в помещении. Так, твердые породы дерева и гладкостроганые поверхности обладают меньшей степенью носпламеняемости; наличие “каминного эффекта” (тяги) и деревянной конструкции способствует быстрому развитию очага загорания

    Горение древесины. При температуре 275° на открытом воздухе начинается горение древесины, т. е. соединение ее с кислородом воздуха, сопровождающееся светящимся пламенем. При этом в толстых кусках древесина из-за малой теплопроводности не прогревается; начавшееся горение переходит в тление и прекращается совсем. Поэтому практически точкой воспламенения древесины можно считать (для сосны) 300—330°.

     Пиролиз древесины. При действии на древесину температуры выше 100° без доступа воздуха в ней начинают происходить химические изменения, характеризующиеся выделением газообразных и парообразных продуктов разложения древесины. Этот процесс носит название пиролиз древесины. ремонт мягкой мебели

    При повышении температуры до 170° из древесины выделяется вода, при температуре от 170 до 270° начинается разложение древесины и при 270—280° происходит энергичное обугливание древесины с бурным выделением тепла. С 280 до 380° идет главный период сухой перегонки с выделением наибольшего количества уксусной кислоты, метилового спирта и легкой смолы. Перегонка практически заканчивается при температуре 430° с образованием черного угля (примерно в количестве 19% от веса сухой древесины). 

    Похожие товары

    Нагрев воды до температуры кипения осуществляется при помощи парового или электрического змеевика, расположенного на дне установки.
    Для того чтобы пиломатериалы после высушивания имели нужные номинальные размеры, установлены припуски на усушку.
    Изделия, изготовленные из древесины, подвергаются покрытию при помощи бесцветных отделочных материал
    Плотность материала характеризуется отношением массы тела к объему, поэтому плотность древесины должна представлять собой именно объемную массу, а не объемный вес (как это до сих пор встречается в
    В настоящее время наблюдается повышенный интерес к традиционным, экологически чистым материалам, к числу которых относится
    Основная задача сушки древесины заключается в понижении ее влажности до 7—10% и частичной ее стерилизации.