Klasifikácia a charakteristika drevného paliva

Stanovenie druhov drevného paliva:

Štiepky z odpadu zo spracovania dreva – drevná štiepka získaná z nespracovaného priemyselného drevného odpadu (rebrá, odrezky atď.);

Pni štiepka – drevná štiepka získaná z pňov alebo úlomkov;

štiepka z ťažobného odpadu – drevná štiepka získaná z konárov a vrcholcov (koruniek) po ťažbe úžitkového dreva;

Celé stromové štiepky – drevné štiepky získavané z nadzemnej biomasy stromu (kmeň, konáre, ihličie alebo listy);

štiepka alebo dlhá štiepka – štiepka zo stromov očistená od konárov a konárov;

Lesná štiepka – drevná štiepka získaná zo surového dreva stromov;

Palivová štiepka – drevná štiepka získaná mletím na spaľovanie rôznymi spôsobmi;

Odpad z píly je trieska získaná z vedľajších produktov píly so zvyškami kôry alebo bez nich;

Piliny sú malé častice dreva, ktoré sú vedľajším produktom pílenia;

Kôra je odpad získaný zo spracovania priemyselného dreva metódami odkôrňovania;

Drevený prach z brúsenia je prašný odpad vznikajúci pri brúsení neošetreného dreva a dosiek;

Drevené palivové granule - pelety (DTG) - valcovité výrobky (priemer 6-8 mm, dĺžka do 30 mm), lisované vytláčaním z predsušeného a drveného dreva;

Drevné palivové brikety sú valcovité výrobky (priemer 60-80 mm, dĺžka do 300 mm), lisované vytláčaním z predsušeného a drveného dreva.

Nevýhody dreveného paliva:

Spontánne spaľovanie;

Rýchly rozklad;

Nízka objemová výhrevnosť;

Nízka objemová hmotnosť;

Vysoká počiatočná vlhkosť (60% a viac).

Tieto faktory robia prepravu primárneho drevného paliva nerentabilnou a komplikujú skladovanie a skladovanie. Výrazné rozdiely vlhkosti znižujú účinnosť tepelnoenergetických zariadení a komplikujú a predražujú výrobu energie.

Drevené pelety:

vyššie uvedené nevýhody sú eliminované pri použití „vylepšeného“ dreveného paliva. Jedným typom takéhoto paliva sú drevené palivové pelety (WFP) - výrobky s priemerom 6–8 mm a dĺžkou 4–30 mm lisované extrúziou z predsušeného a drveného dreva.

Výhody DTG:

Nie je schopný samovznietenia;

Biologicky neaktívne - nehnijú, neobsahujú prach ani spóry;

Konštantná vlhkosť (nie viac ako 10%);

Menšie skladovacie objemy;

Nižšie náklady na kotlové zariadenie na spaľovanie DTG;

Oveľa väčší kalorická hodnota v porovnaní s drevnou štiepkou, pilinami a rezivom.

Treba si uvedomiť, že horľavými látkami v dreve, podobne ako v iných druhoch rastlinnej biomasy, sú uhlík (asi 51 %) a vodík (asi 6 %), zvyšné látky sú balasty. Okrem toho si dehydratácia dreva vyžaduje značné energetické výdavky ako pri priamom spaľovaní, splyňovaní a pod., tak aj pri predsušení. Energetické využitie primárnych druhov drevného paliva (palivové drevo, drevná štiepka) s relatívnou vlhkosťou = 45-60% teda znižuje výhrevnosť dreva 1,8-3,5 krát, viď obr..

Vlhkosť drevného paliva tiež výrazne ovplyvňuje mechanizmy a efektívnosť procesov spaľovania a výmeny tepla v energetických zariadeniach.. K ustálenému stabilnému spaľovaniu dochádza pri vlhkosti napríklad palivových štiepok do 40...45%. Spaľovanie je možné aj pri vlhkosti drevnej štiepky do 56...57% s koeficientom prebytku vzduchu 2 až 4...5, ale nie je stabilné. V samostatných, drahých spaľovacích zariadeniach môžete spaľovať drevnú štiepku s maximálnou prípustnou vlhkosťou 60 až 65% alebo využiť doplnkové zdroje tepla spaľovaním iných palív (plyn, „podsvietenie“ vykurovacieho oleja atď.). Je však rozumné využívať takéto technológie len na likvidáciu drevného odpadu, a nie na výrobu tepelnej energie.

Druhým najdôležitejším faktorom, ktorý významne ovplyvňuje účinnosť spaľovacích procesov, je heterogenita a variabilita fyzikálnych a mechanických vlastností a veľká polydisperzita (0,5 mm-50 mm) primárnych druhov drevného paliva..

Aby sa teda efektívne využil energetický potenciál drevného paliva, ktorého množstvo je v krajine obmedzené, navrhuje sa správne pripraviť počiatočné palivové drevo:

Suché

Homogenizovať, t.j. dávajú mu stabilné fyzikálne, chemické a mechanické parametre a vlastnosti.

Tým sa výrazne (2-3 krát) zvýši merná výhrevnosť, optimalizujú sa spaľovacie procesy, zvýši sa účinnosť zariadenia na výrobu tepla a jeho účinnosť 1,3...2,8 krát, znížia sa náklady na zariadenie a náklady na jeho prevádzku., pozri tabuľku.

možnosti	Druhy paliva
	Rafinovaný "vylepšený"	Primárny
		Palivové štiepky
			polosuché
Vlhkosť
Výhrevnosť, Gcal/t
Energetický ekvivalent vo vzťahu k štandardnému palivu
Objemová hmotnosť, ρн, t/m3
Priemerná ročná účinnosť elektráreň, η, %
Vykurovací výkon, Q, Gcal/t
Merná spotreba ekvivalentného paliva na výrobu tepla, t/Gcal

Zhrnutím vyššie uvedeného je zrejmé, že tepelná a energetická účinnosť takto pripraveného (koncentrovaného v horľavej hmote, ktorý má stabilné fyzikálno-chemické a mechanické vlastnosti), t.j. rafinovaného drevného paliva - drevných palivových peliet, bude niekoľkonásobne vyššia v porovnaní s primárnym drevným palivom (palivová štiepka). Nízka vlhkosť drevných palivových peliet, rovnomernosť a stálosť ich fyzikálnych, chemických a mechanických vlastností prispieva k zvýšeniu výhrevnosti, zvýšeniu účinnosti spaľovacích procesov, zjednodušuje projektovanie tepelných elektrární, procesy regulácie a riadenia a zvýšiť efektivitu. Použitie ušľachtilých druhov drevného paliva a efektívnych zariadení na výrobu tepla umožní získať z existujúceho potenciálu palivového dreva 2-4x viac tepelnej energie v porovnaní so spaľovacími technológiami, splyňovaním a pod. primárne druhy drevného paliva, ako palivové drevo, drevná štiepka a iné.

Objem výroby, ceny, výrobcovia, spotrebitelia

Hlavnými výrobcami drevného paliva sú podniky Ministerstva lesného hospodárstva – lesnícke podniky. Centralizované obstarávanie palivového dreva a drevného odpadu vykonávajú podniky Ministerstva lesného hospodárstva a koncern Bellesbumprom.

Použité suroviny sú:

Drevospracujúci odpad vznikajúci na pílach a drevospracujúcich dielňach lesných podnikov;

Palivové drevo z plánovaných výrubov, ktorých obstarávanie sa vykonáva s využitím existujúcich alebo vytvorených kapacít v systéme ministerstva lesného hospodárstva;

Lesný odpad;

Drevený odpad a staré mŕtve drevo, vyťažené pri čistení lesov od neporiadku.

Údaje za rok 2009: vypracované organizáciami Ministerstva lesného hospodárstva celkovo 3,9 milióna kubických metrov drevného paliva.

Priemysel vytvoril 31 výrobných zariadení s celkovou kapacitou 500 tisíc metrov kubických palivovej štiepky ročne. Pre nedostatok odbytu a nepravidelný odber drevnej štiepky však niektoré výrobné prevádzky nefungujú na plný výkon alebo sú čiastočne nečinné. Zvláštnosťou výroby palivových štiepok je, že ich nemožno dlhodobo skladovať, inak sa stráca ich tepelná vodivosť. V roku 2009 sa vyrobilo 204,8 tisíc metrov kubických palivovej štiepky. Lokálnym zdrojom tepla na bývanie a komunálne služby sa predalo 912 tisíc metrov kubických palivového dreva a 123,5 tisíc metrov kubických palivovej štiepky. Vyviezlo sa 2,9 tisíc kubických metrov palivového dreva a 30 tisíc kubických metrov hutných. palivové štiepky.

Štátne programy pre palivové drevo:

Program zvyšovania efektívnosti drevospracujúceho priemyslu (predajní) Ministerstva lesného hospodárstva na roky 2007-2010. Podľa tohto programu bola vykonaná reštrukturalizácia týchto výrobných zariadení. Na ich základe sa zmodernizovali najrozvinutejšie dielne, výroba drevených výrobkov, kulatiny a výrobkov z neho, drevených polotovarov, drevené palivové štiepky a granule (pelety), spracovanie tvrdého dreva.

Podľa Štátneho programu inovačného rozvoja Bieloruskej republiky na roky 2007 – 2010 sa v sústave ministerstva lesného hospodárstva vytvárajú nové výrobné zariadenia. Dva z nich sú výrobné závody palivové granule (pelety) už pracujú v experimentálnych lesných podnikoch Stolbtsy a Zhitkoviči. Celková ročná kapacita týchto podnikov je 14 tisíc ton peliet.

Výrobcovia peliet v Bielorusku sú tiež: EKOGRAN JLLC, PROFITSISTEM JLLC, IVA Unitary Enterprise, Pinskdrev as.

Hlavným spotrebiteľom drevného paliva je obyvateľstvo (drevo na kúrenie), podniky bývania a komunálnych služieb (palivové drevo, palivové štiepky), mini-CHP koncernu Belenergo (palivové drevo, palivové štiepky).

Na drevné palivo funguje asi 3000 malých a stredných kotolní..

Mini-CHP využívajúce drevné palivo fungujú v Pružany, Vileika, Bobruisk, Osipovichi, Pinsk.

V roku 2010 bol schválený Štátny program rozvoja obnoviteľných zdrojov energie na roky 2010-2015. Podľa programu postavia 161 minikogeneračných jednotiek na drevné palivo. (Ministerstvo lesného hospodárstva má údaje o perspektívnej výstavbe 20 mini-kogeneračných jednotiek pracujúcich na drevné palivo.) Plánuje sa zvýšenie výroby palivovej štiepky, pričom jej objemy budú spojené s vytvorením vhodných zdrojov energie. Zároveň sa chystajú v predstihu organizovať nové kapacity na výrobu drevnej štiepky!?

Plantáže lesných plodín a rýchlorastúcich energetických rastlín.

V roku 2009 bolo vytvorených 171 hektárov plantážových lesných plodín, ktoré poskytujú celulózo-papierenskému priemyslu borovicovú a smrekovú vlákninu, ako aj drevospracujúcemu priemyslu kvalitnú piliarsku guľatinu.

Ministerstvo lesného hospodárstva pracuje na výsadbe rýchlorastúcich energetických rastlín (kríkov a bylín) s priemerným ročným prírastkom biomasy nad 25 m 3 /ha. Predbežne sa odhaduje, že na „energetickú“ výsadbu je v súčasnosti technicky dostupných 100 tisíc hektárov pôdy, potenciál biomasy rýchlorastúcich rastlín sa odhaduje na 0,6...0,8 milióna tce/rok - asi 2...2,75 milióna m3 drevného paliva za rok. Okrem toho má Bielorusko až 500-tisíc hektárov pôdy nízkej hodnoty a nízkej produktivity, ktorá je nerentabilná pre pestovanie poľnohospodárskych produktov. S prihliadnutím na túto perspektívu je možné zvýšiť energetickú výsadbu na získanie až 4 miliónov t.e. ročne (13 miliónov m 3 ekvivalentu drevného paliva). V roku 2010 mal koncern Beltopgaz začať s vývojom technológie na pestovanie rýchlorastúcich druhov rastlín a stromov?

Náklady na palivové drevo.

Predtým bolo v platnosti uznesenie Ministerstva energetiky Bieloruskej republiky zo 4. júla 2007 č. 21 „O vyrovnaní medzi organizáciami Belenergo a dodávateľmi drevného paliva“. Podľa tohto dokumentu bola cena stanovená s prihliadnutím na vlhkosť a výhrevnosť pôvodných drevných surovín. V súčasnosti tento dokument už nie je v platnosti, ale uznesenie Ministerstva lesného hospodárstva Bieloruskej republiky zo dňa 24.12.2009 č.35 „O cenách palivového dreva v pripravenej forme (okrem palivového dreva pre obyvateľstvo) a palivovej štiepky pre rok 2010“ je v platnosti. Tieto ceny sú fixné pre všetkých výrobcov a zákonných spotrebiteľov palivového dreva a palivovej štiepky.

Palivové drevo: cena za jeden hustý m3 bez DPH, biele. rubľov

Staroveký	vlhkosť	Francúzsky horný sklad dreva	Franco-medzisklad dreva	Francúzsky dolný sklad dreva (podnikový sklad)	Vozeň zdarma, východisková stanica, loď. mólo
borovica, jelša	Sušiť do 25
	Mokré nad 25

Všetky ceny sú v rozmedzí 22 200...66 100 BYN. rubľov

Palivová štiepka: cena za jeden hustý m3 bez DPH, biela. rubľov:

Veľkosť trhu

Berúc do úvahy údaje za rok 2009 o kotolniach bývania a komunálnych služieb a podnikoch prevedených na drevené palivo, ako aj mini-CHP, máme tento objem palivového dreva a palivovej štiepky:

Približne 1 milión m 3 palivové drevo a 200 tisíc m 3 štiepka Pričom náklady na 1 m 3 palivové drevo asi 44 000 rubľov a 1 m 3 drevná štiepka - 73 000 rubľov, dostaneme priemerný ročný objem trhu asi 19 miliónov dolárov..

Drevené palivové pelety (pelety)

V Bielorusku sa nepoužívajú ako palivo pre kotolne a mini-CHP. Náklady na pelety bieloruských výrobcov zostávajú na úrovni 96...101 eur za tonu (FCA, Pinsk). Je známe, že takmer celý objem vyrobených peliet ide na export. Náklady na pelety na európskom trhu sú cca 130...135 eur za tonu (DDU, Nemecko).

Vysvetlenia

Treba si tiež uvedomiť, že technológie na energetické využitie primárneho drevného paliva (palivové drevo a štiepka) si vyžadujú pomerne drahé, zložité a objemné zariadenia na zber, mletie, skladovanie a prepravu, vrátane medzioperačných a technologických zariadení (existuje správa Belgiproles o tzv. výroba a obstarávanie drevného paliva). Kvôli vysokej vlhkosti primárneho drevného paliva a nízkej výhrevnosti musia kotolne a minikogeneračné jednotky vynakladať ďalšiu elektrickú energiu a teplo na jeho prípravu – mletie, tlakové skúšky a hlavne sušenie. V opačnom prípade zostáva vykurovací výkon takýchto kotolní a mini-CHP nízky. Príklad Osipovichi mini-CHP:

priemernáklady na tepelnú energiu , získané spaľovaním drevnej štiepky v Osipovichi mini-CHP, je asi 60 000 rubľov. na Gcal a podľa energetických inžinierov v oblasti bývania a komunálnych služieb v zime dosahuje 120 000 ... 170 000 rubľov. na Gcal, zatiaľ čo priemer pre energetický systém (poháňaný zemným plynom)sadzba pre priemyselných spotrebiteľov pre horúcu vodu a paru v zime je 129 000 rubľov / Gcal a pre bývanie a komunálne služby 44 000 rubľov. na Gcal.

Predpokladá sa, že mini-CHP Pruzhany má najlepšiu energetickú výkonnosť, napríklad s tepelným výkonom 11,85 Gcal / hodinu spotrebuje 70 m 3 drevnej štiepky a 120 m 3 palivového dreva za deň. Vo výpočtoch sa tepelný ekvivalent 1 m 3 drevného paliva berie ako 0,29 a tepelný ekvivalent 1 000 m 3 zemného plynu je 1,15.

Potom dostaneme: (70+120) 0,29/24/11,85 = 0,194 t.e.t/Gcal, pričom tepelné elektrárne a kotolne na zemný plyn majú ukazovateľ 0,155...0,17 t.e.t /Gcal.

To znamená, že na získanie 11,85 Gcal/hodinu bude potrebných 0,16·24·11,85/1,15 = 40 tisíc m3 zemného plynu za deň. V súčasnosti je pre priemyselných spotrebiteľov a pre energetický systém cena zemného plynu bez DPH 217 USD za 1 tisíc metrov kubických. metrov.

Potom náklady na zemný plyn: 217·1,2·40 = 10 416 USD za deň.

Drevené palivo a drevná štiepka: (44000·1,2·120+73000·1,2·70)/3090 = 4035 USD za deň.

Pelety: 0,168·24·11,85/0,6= 79,7 ton, 79,7·96·1,3·1,2 = 11935 USD za deň.

Toto zdôvodnenie šetrenia zemným plynom je základom pre orientáciu štátnych programov na výstavbu kotolní a minikogenerácií s využitím dreva a drevnej štiepky a nie peliet a tiež odôvodňuje potrebu udržania nízkych cien palivového dreva a drevnej štiepky.

Je potrebné poznamenať, že informácie o KVET Osipoviči a Pružanskaja nie sú ľahko dostupné, nie je známe, či dosahujú svoju projektovanú kapacitu, nie sú známe presné náklady na ich vlastné potreby - na prípravu a sušenie primárneho paliva, náklady na dodávku paliva sa neberú do úvahy (napríklad drevené palivo sa prepravuje do CHPP Pruzhanskaya v mazivách na 30 km), nezohľadňujú sa úplné náklady lesných podnikov na obstaranie paliva - náklady na prevádzku štiepkovačov, traktorov , šmyk atď., náklady na skladovanie (správa Begiproles). Poznamenávame tiež, že hlavnými zdrojmi príjmov pre lesnícke podniky je obstarávanie, spracovanie a vývoz priemyselného dreva, nie palivového dreva.

S výstavbou najmenej 20 mini-CHP podobných ako Pruzhanskaya v najbližších rokoch dosiahneme ročný nárast spotreby palivových štiepok o približne 400 tisíc m 3 a palivové drevo cca 500 tisíc m 3 . V súlade s tým sa objem trhu zvýši o 16 miliónov dolárov.

Z lesných podnikov sú nasledovné údaje: je možné zvýšiť ročný objem obstarávania drevného paliva na 5 miliónov m 3 (v súčasnosti ťažia cca 4 mil. obstarávania drevného paliva na 11 miliónov m 3 ?, a to nezohľadňuje vytváranie palivových plantáží rýchlorastúcich stromov.

Otázka: aké budú náklady na vytvorenie plantáží energetických stromov, na obstaranie dreveného paliva a bude to ziskové napríklad pri cene 73 000 rubľov?

Vlhkosť

Vlhkosť drevnej biomasy je kvantitatívna charakteristika ukazujúca obsah vlhkosti v biomase. Rozlišuje sa medzi absolútnou a relatívnou vlhkosťou biomasy.

Absolútna vlhkosť sa nazýva pomer hmotnosti vlhkosti k hmotnosti suchého dreva:

kde Wa je absolútna vlhkosť, %; m je hmotnosť vzorky vo vlhkom stave, g; m 0 - hmotnosť tej istej vzorky vysušenej na konštantnú hodnotu, g.

Relatívna alebo prevádzková vlhkosť Pomer hmotnosti vlhkosti k hmotnosti vlhkého dreva sa nazýva:

Kde W p je relatívna alebo prevádzková vlhkosť, %

Pri výpočte procesov sušenia dreva sa používa absolútna vlhkosť. V tepelných výpočtoch sa používa iba relatívna alebo prevádzková vlhkosť. Berúc do úvahy túto zavedenú tradíciu, v budúcnosti budeme používať iba relatívnu vlhkosť.

Drevná biomasa obsahuje dve formy vlhkosti: viazanú (hygroskopickú) a voľnú. Viazaná vlhkosť sa nachádza vo vnútri bunkových stien a je držaná fyzikálno-chemickými väzbami; Odstránenie tejto vlhkosti zahŕňa dodatočné náklady na energiu a výrazne ovplyvňuje väčšinu vlastností drevnej hmoty.

Voľná ​​vlhkosť sa nachádza v bunkových dutinách a medzibunkových priestoroch. Voľná ​​vlhkosť sa zadržiava iba mechanickými väzbami, oveľa ľahšie sa odstraňuje a má menší vplyv na mechanické vlastnosti dreva.

Keď je drevo vystavené vzduchu, dochádza k výmene vlhkosti medzi vzduchom a drevnou hmotou. Ak je obsah vlhkosti v drevenej hmote veľmi vysoký, táto výmena spôsobí vysychanie dreva. Ak je jeho vlhkosť nízka, drevná hmota sa navlhčí. Pri dlhodobom pobyte dreva na vzduchu, stabilnej teplote a relatívnej vlhkosti sa ustáli aj vlhkosť dreva; to sa dosiahne vtedy, keď sa tlak vodnej pary okolitého vzduchu rovná tlaku vodnej pary na povrchu dreva. Množstvo stabilnej vlhkosti v dreve udržiavanom dlhodobo pri určitej teplote a vlhkosti vzduchu je rovnaké pre všetky druhy drevín. Stabilná vlhkosť sa nazýva rovnovážna a je úplne určená parametrami vzduchu, v ktorom sa nachádza, teda jeho teplotou a relatívnou vlhkosťou.

Obsah vlhkosti kmeňového dreva. Podľa obsahu vlhkosti sa kmeňové drevo delí na mokré, čerstvo narezané, na vzduchu suché, izbové a absolútne suché.

Mokré drevo je drevo, ktoré bolo dlho vo vode, napríklad pri splavovaní alebo triedení vo vodnej nádrži. Vlhkosť vlhkého dreva W p presahuje 50 %.

Čerstvo narezané drevo je drevo, ktoré si zachovalo vlhkosť rastúceho stromu. Závisí od druhu dreva a pohybuje sa v rozmedzí W p = 33...50 %.

Priemerná vlhkosť čerstvo narezaného dreva je, %, pre smrek 48, pre smrekovec 45, pre jedľu 50, pre cédrovú borovicu 48, pre borovicu lesnú 47, pre vŕbu 46, pre lipu 38, pre osiku 45, pre jelšu 46, pre topoľ 48, pre brezu bradavičnatú 44, pre buk 39, pre brest 44, pre hrab 38, pre dub 41, pre javor 33.

Sušené na vzduchu je drevo, ktoré bolo dlho držané vonku. Drevo pri pobyte na čerstvom vzduchu neustále vysychá a jeho vlhkosť postupne klesá na stabilnú hodnotu. Vlhkosť dreva sušeného na vzduchu W p =13...17%.

Izbovo vyschnuté drevo je drevo, ktoré je dlhodobo vo vykurovanej a vetranej miestnosti. Vlhkosť izbového suchého dreva W p =7...11%.

Absolútne suché - drevo vysušené pri teplote t=103±2 °C do konštantnej hmotnosti.

V rastúcom strome je vlhkosť kmeňového dreva rozložená nerovnomerne. Mení sa tak pozdĺž polomeru, ako aj pozdĺž výšky kmeňa.

Maximálny obsah vlhkosti kmeňového dreva je obmedzený celkovým objemom bunkových dutín a medzibunkových priestorov. Keď drevo hnije, jeho bunky sú zničené, čo vedie k vytvoreniu ďalších vnútorných dutín, štruktúra zhnitého dreva sa v priebehu procesu rozkladu uvoľňuje a je pórovitá a pevnosť dreva sa výrazne znižuje.

Z týchto dôvodov nie je vlhkosť hniloby dreva obmedzená a môže dosiahnuť také vysoké hodnoty, že sa jeho spaľovanie stáva neúčinným. Zvýšená pórovitosť zhnitého dreva ho robí veľmi hygroskopickým, keď je na čerstvom vzduchu, rýchlo sa navlhčí.

Obsah popola

Obsah popola sa vzťahuje na obsah minerálnych látok v palive, ktoré zostanú po úplnom spálení celej horľavej hmoty. Popol je nežiaducou súčasťou paliva, pretože znižuje obsah horľavých prvkov a sťažuje prevádzku spaľovacích zariadení.

Popolček sa delí na vnútorný, obsiahnutý v drevnej hmote a vonkajší, ktorý sa do paliva dostal pri získavaní, skladovaní a preprave biomasy. V závislosti od druhu má popol rôznu tavivosť pri zahriatí na vysoké teploty. Popol s nízkou teplotou topenia je popol, ktorý má teplotu začiatku kvapalného stavu pod 1350 °C. Stredne taviaci sa popol má teplotu začiatku kvapalnotavného stavu v rozmedzí 1350-1450 °C. Pre žiaruvzdorný popol je táto teplota vyššia ako 1450 °C.

Vnútorný popol z drevnej biomasy je žiaruvzdorný a vonkajší popol má nízku teplotu topenia.

Obsah popola v kôre rôznych druhov sa pohybuje od 0,5 do 8 % a viac v prípade silnej kontaminácie počas zberu alebo skladovania.

Hustota dreva

Hustota drevnej hmoty je pomer hmotnosti materiálu, ktorý tvorí bunkové steny, k objemu, ktorý zaberá. Hustota drevnej hmoty je rovnaká pre všetky druhy dreva a rovná sa 1,53 g/cm3. Podľa odporúčania komisie RVHP sa všetky ukazovatele fyzikálno-mechanických vlastností dreva stanovujú pri absolútnej vlhkosti 12% a prepočítavajú sa na túto vlhkosť.

Hustota rôznych druhov dreva

Plemeno	Hustota kg/m3
	Pri štandardnej vlhkosti	Absolútne suché
Smrekovec	660	630
Borovica	500	470
Cedar	435	410
Jedľa	375	350
Hrab	800	760
Biela akácia	800	760
Hruška	710	670
dub	690	650
Javor	690	650
Popol obyčajný	680	645
Buk	670	640
Elm	650	615
Breza	630	600
Jelša	520	490
Aspen	495	470
Lipa	495	470
Willow	455	430

Objemová hmotnosť odpadu vo forme rôznych drvených drevných odpadov sa značne líši. Pre suchú štiepku od 100 kg/m 3, do 350 kg/m 3 a viac pre vlhkú štiepku.

Tepelné vlastnosti dreva

Drevná biomasa v podobe, v akej sa dostáva do pecí kotlových jednotiek, sa nazýva pracovné palivo. Zloženie drevnej biomasy, t.j. obsah jednotlivých prvkov v nej, charakterizuje nasledujúca rovnica:
С р +Н р +О р +N р +A р +W р =100 %,
kde Cp, Hp, Op, Np sú obsah uhlíka, vodíka, kyslíka a dusíka v drevnej buničine, v tomto poradí, %; A p, W p - obsah popola a vlhkosti v palive, resp.

Na charakterizáciu paliva v tepelnotechnických výpočtoch sa používajú pojmy suchá hmotnosť a horľavá hmotnosť paliva.

Suchá váha Palivom je v tomto prípade biomasa vysušená do absolútne suchého stavu. Jeho zloženie vyjadruje rovnica
Cs+Hs+Os+Ns+As=100 %.

Horľavá hmota palivo je biomasa, z ktorej bola odstránená vlhkosť a popol. Jeho zloženie je určené rovnicou
Cg+Hg+0g+Nr=100 %.

Indexy znakov zložiek biomasy znamenajú: p - obsah zložky v pracovnej hmote, c - obsah zložky v sušine, g - obsah zložky v horľavej hmote paliva.

Jednou z pozoruhodných vlastností kmeňového dreva je úžasná stabilita jeho elementárneho zloženia horľavej hmoty. Preto Merné teplo spaľovania rôznych druhov dreva je prakticky rovnaké.

Elementárne zloženie horľavej hmoty kmeňového dreva je takmer rovnaké pre všetky druhy. Kolísanie obsahu jednotlivých zložiek horľavej hmoty kmeňového dreva je spravidla v rámci chyby technických meraní Na základe toho je možné pri tepelnotechnických výpočtoch nastavovať spaľovacie zariadenia na spaľovanie kmeňového dreva a pod akceptovať nasledovné zloženie kmeňového dreva na palivo bez veľkej chyby hmotnosti: C g = 51 %, N g = 6,1 %, O g = 42,3 %, N g = 0,6 %.

Spaľovacie teplo Biomasa je množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní 1 kg látky. Existujú vyššie a nižšie výhrevnosti.

Vyššia výhrevnosť- ide o množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní 1 kg biomasy s úplnou kondenzáciou všetkých vodných pár vzniknutých pri spaľovaní, s uvoľnením tepla vynaloženého na ich odparovanie (tzv. latentné teplo vyparovania). Najvyššia výhrevnosť Q in je určená vzorcom D. I. Mendelejeva (kJ/kg):
Q in =340С р +1260Н р -109О р.

Čistá výhrevnosť(NTS) - množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní 1 kg biomasy, bez tepla vynaloženého na odparovanie vlhkosti vzniknutej pri spaľovaní tohto paliva. Jeho hodnota je určená vzorcom (kJ/kg):
Q р = 340 °C р +1030H р -109О р -25W р.

Spalné teplo kmeňového dreva závisí len od dvoch veličín: obsahu popola a vlhkosti. Spodné spalné teplo horľavej hmoty (suché, bez popola!) kmeňového dreva je takmer konštantné a rovná sa 18,9 MJ/kg (4510 kcal/kg).

Druhy drevného odpadu

Podľa výroby, v ktorej drevný odpad vzniká, ho možno rozdeliť na dva druhy: odpad z ťažby dreva a odpad zo spracovania dreva.

Ťažba odpadu- Sú to oddelené časti dreva počas procesu ťažby. Patria sem ihličie, listy, nedrevnaté výhonky, konáre, vetvičky, končeky, pažby, vrcholy, odrezky kmeňov, kôra, odpad z výroby drveného vlákninového dreva a pod.

Vo svojej prirodzenej forme je odpad z ťažby zle transportovateľný, ak sa využíva na energetické účely, najskôr sa rozdrví na štiepky.

Drevený odpad- Ide o odpad vznikajúci pri drevospracujúcej výrobe. Patria sem: dosky, lišty, odrezky, krátke dĺžky, hobliny, piliny, výrobný odpad priemyselnej štiepky, drevný prach, kôra.

Drevný odpad možno podľa charakteru biomasy rozdeliť na tieto druhy: odpad z korunových prvkov; kmeňový drevený odpad; odpad z kôry; hniloba dreva.

Drevený odpad sa v závislosti od tvaru a veľkosti častíc zvyčajne delí na tieto skupiny: kusový drevený odpad a odpad z mäkkého dreva.

Kusový drevený odpad- sú to výrezy, priezory, výrezy, dosky, lišty, prírezy, krátke dĺžky. Odpad z mäkkého dreva zahŕňa piliny a hobliny.

Najdôležitejšou charakteristikou drveného dreva je jeho frakčné zloženie. Frakčné zloženie je kvantitatívny pomer častíc určitých veľkostí v celkovej hmotnosti drveného dreva. Frakcia drveného dreva je percento častíc určitej veľkosti v celkovej hmotnosti.

Drvené drevo možno rozdeliť do nasledujúcich typov podľa veľkosti častíc:

• — drevený prach, vytvorené pri brúsení dreva, preglejky a drevených dosiek; hlavná časť častíc prechádza cez sito s otvorom 0,5 mm;
• — piliny, vytvorené pri pozdĺžnom a priečnom pílení dreva, prechádzajú cez sito s otvormi 5...6 mm;
• — štiepka získané mletím dreva a drevného odpadu v štiepkovačkách; hlavná časť triesok prechádza cez sito s otvormi 30 mm a zostáva na site s otvormi 5...6 mm;
• - veľké triesky, ktorých veľkosť častíc je väčšia ako 30 mm.

Samostatne si všimnime vlastnosti dreveného prachu. Drevený prach vznikajúci pri brúsení dreva, preglejky, drevotrieskových dosiek a drevovláknitých dosiek nie je možné skladovať ani vo vyrovnávacích skladoch kotolní, ani v mimosezónnych skladoch malých drevných palív z dôvodu vysokého nebezpečenstva veternosti a výbuchu. Pri spaľovaní drevného prachu v spaľovacích zariadeniach je potrebné zabezpečiť dodržiavanie všetkých pravidiel pre spaľovanie práškového paliva, zamedzenie vzniku zábleskov a výbuchov vo vnútri spaľovacích zariadení a v plynových cestách parných a teplovodných kotlov.

Brúsny prach na drevo je zmes drevených častíc s priemernou veľkosťou 250 mikrónov s abrazívnym práškom oddeleným od brúsneho papiera počas procesu brúsenia dreveného materiálu. Obsah abrazívneho materiálu v drevnom prachu môže dosiahnuť až 1 % hmotnosti.

Vlastnosti spaľovania drevnej biomasy

Dôležitou vlastnosťou drevnej biomasy ako paliva je absencia síry a fosforu v nej. Ako je známe, hlavnou tepelnou stratou v každej kotlovej jednotke je strata tepelnej energie so spalinami. Veľkosť tejto straty je určená teplotou výfukových plynov. Pri spaľovaní palív s obsahom síry sa táto teplota udržiava aspoň na 200...250 °C, aby sa zabránilo korózii vyhrievacích plôch chvosta kyselinou sírovou. Pri spaľovaní drevného odpadu neobsahujúceho síru je možné túto teplotu znížiť na 100...120 °C, čím sa výrazne zvýši účinnosť kotlových jednotiek.

Vlhkosť drevného paliva sa môže meniť vo veľmi širokých medziach. V nábytkárskom a drevospracujúcom priemysle je vlhkosť niektorých druhov odpadu 10...12% v ťažobných podnikoch je vlhkosť kôry pri odkôrňovaní 45...55%; odpad po splavovaní alebo triedení vo vodných nádržiach dosahuje 80 %. Zvýšenie obsahu vlhkosti drevného paliva znižuje produktivitu a účinnosť kotlových jednotiek. Výťažnosť prchavých látok pri spaľovaní drevného paliva je veľmi vysoká - dosahuje 85%. To je tiež jedna z vlastností drevnej biomasy ako paliva a vyžaduje si veľkú dĺžku plameňa, v ktorom sa uskutočňuje spaľovanie horľavých zložiek opúšťajúcich vrstvu.

Produkt koksovateľnej drevnej biomasy, drevené uhlie, je v porovnaní s fosílnym uhlím vysoko reaktívny. Vysoká reaktivita dreveného uhlia umožňuje prevádzkovať spaľovacie zariadenia pri nízkych hodnotách súčiniteľa prebytočného vzduchu, čo má pozitívny vplyv na účinnosť kotolní pri spaľovaní drevnej biomasy v nich.

Spolu s týmito pozitívnymi vlastnosťami má však drevo vlastnosti, ktoré negatívne ovplyvňujú chod kotlov. Medzi takéto vlastnosti patrí najmä schopnosť absorbovať vlhkosť, teda zvýšenie vlhkosti vo vodnom prostredí. So zvyšujúcou sa vlhkosťou rýchlo klesá nižšia výhrevnosť, zvyšuje sa spotreba paliva, sťažuje sa spaľovanie, čo si vyžaduje prijatie špeciálnych konštrukčných riešení v zariadeniach kotlov a pecí. Pri vlhkosti 10% a obsahu popola 0,7% bude NCV 16,85 MJ/kg a pri vlhkosti 50% len 8,2 MJ/kg. Spotreba paliva kotla pri rovnakom výkone sa teda pri prechode zo suchého paliva na mokré palivo zmení viac ako 2-krát.

Charakteristickým znakom dreva ako paliva je nízky obsah vnútorného popola (nepresahuje 1 %). Zároveň externé minerálne inklúzie v odpade z ťažby dreva niekedy dosahujú 20%. Popol vznikajúci pri spaľovaní čistého dreva je žiaruvzdorný a jeho odstraňovanie zo spaľovacej zóny pece nepredstavuje žiadne zvláštne technické ťažkosti. Minerálne inklúzie v drevnej biomase sú taviteľné. Pri spaľovaní dreva s významným obsahom vzniká spekaná troska, ktorej odstraňovanie z vysokoteplotnej zóny spaľovacieho zariadenia je náročné a vyžaduje špeciálne technické riešenia na zabezpečenie efektívnej prevádzky ohniska. Spekaná troska vznikajúca pri spaľovaní vysokopopolnatej drevnej biomasy má chemickú afinitu k tehlám a pri vysokých teplotách sa v spaľovacom zariadení speká s povrchom muriva stien pece, čo sťažuje odstraňovanie trosky.

Tepelný výkon zvyčajne nazývaná maximálna teplota spaľovania vyvinutá počas úplného spaľovania paliva bez prebytočného vzduchu, t.j. za podmienok, keď sa všetko teplo uvoľnené počas spaľovania úplne spotrebuje na ohrev výsledných produktov spaľovania.

Termín tepelný výkon navrhol svojho času D.I. Mendelejev ako charakteristiku paliva, odrážajúc jeho kvalitu z hľadiska jeho možnosti využitia pre vysokoteplotné procesy. Čím vyšší je tepelný výkon paliva, tým vyššia je kvalita tepelnej energie uvoľnenej pri jeho spaľovaní, tým vyššia je prevádzková účinnosť parných a teplovodných kotlov. Tepelný výkon predstavuje hranicu, ku ktorej sa pri zlepšovaní spaľovacieho procesu približuje skutočná teplota v peci.

Tepelný výkon drevného paliva závisí od jeho vlhkosti a obsahu popola. Tepelný výkon absolútne suchého dreva (2022 °C) je len o 5 % nižší ako tepelný výkon kvapalného paliva. Pri vlhkosti dreva 70% sa tepelný výkon zníži viac ako 2-krát (939 °C). Praktickým limitom pre využitie dreva na palivové účely je preto vlhkosť 55 – 60 %.

Vplyv obsahu popola v dreve na jeho tepelné vlastnosti je oveľa slabší ako vplyv vlhkosti na tento faktor.

Vplyv vlhkosti drevnej biomasy na účinnosť kotolní je mimoriadne významný. Pri spaľovaní absolútne suchej drevnej biomasy s nízkym obsahom popola sa prevádzková účinnosť kotlových jednotiek z hľadiska ich produktivity aj účinnosti približuje prevádzkovej účinnosti kotlov na kvapalné palivá a v niektorých prípadoch prekračuje prevádzkovú účinnosť kotlových jednotiek pri použití určitých druhy uhlia.

Zvýšenie vlhkosti drevnej biomasy nevyhnutne spôsobuje zníženie účinnosti kotolní. Mali by ste to vedieť a neustále vyvíjať a vykonávať opatrenia, aby sa do drevného paliva nedostali atmosférické zrážky, pôdna voda atď.

Obsah popola v drevnej biomase sťažuje spaľovanie. Prítomnosť minerálnych inklúzií v drevnej biomase je spôsobená využívaním nedostatočne vyspelých technologických procesov ťažby dreva a jeho primárneho spracovania. Je potrebné uprednostňovať také technologické procesy, pri ktorých je možné minimalizovať kontamináciu drevného odpadu minerálnymi inklúziami.

Frakčné zloženie drveného dreva by malo byť optimálne pre tento typ spaľovacieho zariadenia. Odchýlky vo veľkosti častíc od optimálnej, smerom nahor aj nadol, znižujú účinnosť spaľovacích zariadení. Štiepky používané na štiepanie dreva na palivové štiepky by nemali spôsobovať veľké odchýlky vo veľkosti častíc v smere ich zväčšovania. Prítomnosť veľkého počtu príliš malých častíc je však tiež nežiaduca.

Pre zabezpečenie efektívneho spaľovania drevného odpadu je potrebné, aby konštrukčné riešenie kotlových jednotiek spĺňalo vlastnosti tohto druhu paliva.

Drevo je svojím chemickým zložením pomerne zložitý materiál.

Prečo nás zaujíma chemické zloženie? Ale spaľovanie (vrátane spaľovania dreva v kachliach) je chemická reakcia drevných materiálov s kyslíkom z okolitého vzduchu. Výhrevnosť palivového dreva závisí od chemického zloženia konkrétneho druhu dreva.

Hlavnými chemickými spojivami v dreve sú lignín a celulóza. Tvoria bunky - zvláštne nádoby, vo vnútri ktorých je vlhkosť a vzduch. Drevo obsahuje aj živicu, bielkoviny, triesloviny a iné chemické zložky.

Chemické zloženie drvivej väčšiny drevín je takmer rovnaké. Malé výkyvy v chemickom zložení rôznych druhov určujú rozdiely vo výhrevnosti rôznych druhov dreva. Výhrevnosť sa meria v kilokalóriách – teda vypočíta sa množstvo tepla získané spálením jedného kilogramu dreva konkrétneho druhu. Medzi výhrevnými hodnotami rôznych druhov dreva nie sú žiadne zásadné rozdiely. A na každodenné účely stačí poznať priemerné hodnoty.

Rozdiely medzi horninami vo výhrevnosti sa zdajú byť minimálne. Stojí za zmienku, že na základe tabuľky sa môže zdať, že je výhodnejšie kupovať palivové drevo pripravené z ihličnatého dreva, pretože ich výhrevnosť je vyššia. Palivové drevo sa však na trh dodáva objemovo, nie hmotnostne, takže v jednom kubickom metri palivového dreva vyťaženého z listnatého dreva ho bude jednoducho viac.

Škodlivé nečistoty v dreve

Počas chemickej spaľovacej reakcie drevo úplne nezhorí. Po spaľovaní zostáva popol – teda nespálená časť dreva a pri spaľovacom procese sa z dreva odparuje vlhkosť.

Popol má menší vplyv na kvalitu spaľovania a výhrevnosť palivového dreva. Jeho množstvo v akomkoľvek dreve je rovnaké a je asi 1 percento.

Vlhkosť dreva však môže spôsobiť veľa problémov pri jeho spaľovaní. Takže hneď po rezaní môže drevo obsahovať až 50 percent vlhkosti. Preto pri spaľovaní takéhoto palivového dreva môže byť leví podiel energie uvoľnenej plameňom vynaložený jednoducho na odparovanie samotnej vlhkosti dreva bez toho, aby sa vykonala nejaká užitočná práca.

Vlhkosť prítomná v dreve výrazne znižuje výhrevnosť akéhokoľvek palivového dreva. Spaľovanie dreva nielenže neplní svoju funkciu, ale tiež sa stáva neschopným udržiavať požadovanú teplotu počas spaľovania. Zároveň organická hmota v palivovom dreve úplne nezhorí, keď takéto palivové drevo horí, uvoľňuje sa veľké množstvo dymu, ktorý znečisťuje komín aj spaľovací priestor.

Čo je vlhkosť dreva a čo to ovplyvňuje?

Fyzikálna veličina, ktorá popisuje relatívne množstvo vody obsiahnutej v dreve, sa nazýva obsah vlhkosti. Vlhkosť dreva sa meria v percentách.

Pri meraní možno brať do úvahy dva typy vlhkosti:

• Absolútna vlhkosť je množstvo vlhkosti obsiahnuté v dreve v danom momente v pomere k úplne vysušenému drevu. Takéto merania sa zvyčajne vykonávajú na stavebné účely.
• Relatívna vlhkosť je množstvo vlhkosti, ktoré drevo momentálne obsahuje v pomere k jeho vlastnej hmotnosti. Takéto výpočty sa robia pre drevo používané ako palivo.

Ak je teda napísané, že drevo má relatívnu vlhkosť 60%, tak jeho absolútna vlhkosť bude vyjadrená ako 150%.

Analýzou tohto vzorca možno zistiť, že palivové drevo vyťažené z ihličnatých stromov s relatívnou vlhkosťou 12 percent uvoľní pri spálení 1 kilogramu 3940 kcal a palivové drevo vyťažené z listnatých stromov s porovnateľnou vlhkosťou uvoľní 3852 kcal.

Aby sme pochopili, čo je to relatívna vlhkosť 12 percent, vysvetlíme si, že palivové drevo takú vlhkosť získava, keď sa dlho suší vonku.

Hustota dreva a jeho vplyv na výhrevnosť

Na odhad výhrevnosti je potrebné použiť trochu inú charakteristiku, a to špecifickú výhrevnosť, čo je hodnota odvodená od hustoty a výhrevnosti.

Informácie o špecifickej výhrevnosti určitých druhov dreva boli získané experimentálne. Informácie sú uvedené pre rovnakú úroveň vlhkosti 12 percent. Na základe výsledkov experimentu boli zostavené nasledovné: tabuľky:

Pomocou údajov z tejto tabuľky môžete ľahko porovnať výhrevnosť rôznych druhov dreva.

Aký druh palivového dreva možno použiť v Rusku

Tradične najobľúbenejším druhom palivového dreva na spaľovanie v tehlových peciach v Rusku je breza. Napriek tomu, že breza je v podstate burina, ktorej semená ľahko priľnú v akejkoľvek pôde, v každodennom živote má mimoriadne široké využitie. Nenáročný a rýchlo rastúci strom verne slúžil našim predkom po mnoho storočí.

Brezové palivové drevo má pomerne dobrú výhrevnosť a horí pomerne pomaly a rovnomerne, bez prehrievania kachlí. Okrem toho sa používajú dokonca aj sadze získané spaľovaním brezového palivového dreva - zahŕňa decht, ktorý sa používa na domáce aj liečebné účely.

Ako listnaté drevo sa okrem brezy používa drevo osiky, topoľa a lipy. Ich kvalita v porovnaní s brezou, samozrejme, nie je príliš dobrá, ale pri absencii iných je celkom možné použiť také palivové drevo. Okrem toho lipové palivové drevo pri spaľovaní uvoľňuje špeciálnu arómu, ktorá sa považuje za prospešnú.

Palivové drevo osiky vytvára vysoký plameň. Môžu byť použité v záverečnej fáze požiaru na spálenie sadzí vznikajúcich pri spaľovaní iného dreva.

Jelša tiež horí pomerne hladko a po spálení zanecháva malé množstvo popola a sadzí. Ale opäť z hľadiska súčtu všetkej kvality nemôže jelšové palivové drevo konkurovať brezovému palivovému drevu. Ale na druhej strane - ak sa nepoužíva v kúpeľoch, ale na varenie - jelšové palivové drevo je veľmi dobré. Ich rovnomerné spaľovanie pomáha efektívne variť jedlo, najmä pečivo.

Palivové drevo vyťažené z ovocných stromov je pomerne zriedkavé. Takéto palivové drevo a najmä javor veľmi rýchlo horí a plameň pri spaľovaní dosahuje veľmi vysokú teplotu, čo môže negatívne ovplyvniť stav kachlí. Okrem toho stačí ohrievať vzduch a vodu vo vani a nie roztaviť kov. Pri použití takéhoto palivového dreva je potrebné ho zmiešať s palivovým drevom s nízkou výhrevnosťou.

Palivové drevo vyrobené z mäkkého dreva sa používa zriedka. Po prvé, takéto drevo sa veľmi často používa na stavebné účely a po druhé, prítomnosť veľkého množstva živice v ihličnatých stromoch znečisťuje ohniská a komíny. Vykurovať v piecke borovicovým drevom má zmysel až po dlhodobom vysušení.

Ako pripraviť palivové drevo

Zber palivového dreva sa zvyčajne začína koncom jesene alebo začiatkom zimy, ešte predtým, ako sa vytvorí trvalá snehová pokrývka. Vyrúbané kmene sa nechajú na pozemkoch na prvotné vysušenie. Po určitom čase, zvyčajne v zime alebo skoro na jar, sa palivové drevo z lesa odstráni. Je to spôsobené tým, že v tomto období sa nevykonávajú žiadne poľnohospodárske práce a zamrznutá pôda umožňuje naložiť na vozidlo väčšiu váhu.

Ale toto je tradičný poriadok. Teraz, vzhľadom na vysokú úroveň technologického rozvoja, je možné palivové drevo pripravovať po celý rok. Podnikaví ľudia vám môžu priniesť už napílené a narúbané palivové drevo každý deň za primeraný poplatok.

Ako píliť a rúbať drevo

Prinesené poleno nakrájajte na kúsky vhodné pre veľkosť vášho ohniska. Potom sa výsledné paluby rozdelia na polená. Polená s prierezom viac ako 200 centimetrov sa štiepajú sekáčom, zvyšok bežnou sekerou.

Polená sa rozdelia na polená tak, aby prierez výsledného polena bol asi 80 cm2. Takéto palivové drevo bude v saunovej peci horieť pomerne dlho a produkovať viac tepla. Na podpaľovanie sa používajú menšie polená.

Nasekané polená sú naukladané na hromadu dreva. Je určený nielen na skladovanie paliva, ale aj na sušenie palivového dreva. Dobrá hromada dreva bude umiestnená na otvorenom priestranstve, fúkanom vetrom, ale pod baldachýnom, ktorý chráni drevo pred zrážkami.

Spodný rad hromady guľatiny je položený na guľatiny - dlhé tyče, ktoré zabraňujú kontaktu palivového dreva s mokrou pôdou.

Sušenie palivového dreva na prijateľnú úroveň vlhkosti trvá asi rok. Drevo v polenách navyše schne oveľa rýchlejšie ako v polenách. Nasekané palivové drevo dosiahne prijateľnú úroveň vlhkosti do troch mesiacov v lete. Po ročnom sušení bude mať drevo v hromade 15 percent vlhkosti, čo je ideálne na spaľovanie.

Výhrevnosť palivového dreva: video

(Obr. 14.1 - Výhrevnosť
kapacita paliva)

Dávajte pozor na výhrevnosť (merné spalné teplo) rôznych druhov paliva, porovnajte ukazovatele. Výhrevnosť paliva charakterizuje množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva s hmotnosťou 1 kg alebo objemom 1 m³ (1 l). Výhrevnosť sa najčastejšie meria v J/kg (J/m³; J/l). Čím vyššie je špecifické spalné teplo paliva, tým nižšia je jeho spotreba. Preto je výhrevnosť jednou z najvýznamnejších charakteristík paliva.

Špecifické spalné teplo každého typu paliva závisí od:

• Z jeho horľavých zložiek (uhlík, vodík, prchavá horľavá síra atď.).
• Z jeho vlhkosti a obsahu popola.

Tabuľka 4 - Špecifické spalné teplo rôznych nosičov energie, porovnávacia analýza nákladov.
Typ nosiča energie	Kalorická hodnota				Objemový hustota hmoty (ρ=m/V)	Jednotková cena štandardné palivo	Coeff. užitočná akcia (účinnosť) systému kúrenie, %	Cena za 1 kWh	Implementované systémy
	MJ		kWh
	(1MJ=0,278kWh)
Elektrina	-		1,0 kWh		-	3,70 rub. za kWh	98%	3,78 rub.	Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), klimatizácia, varenie
metán (CH4, teplota bod varu: -161,6 °C)	39,8 MJ/m³		11,1 kWh/m³		0,72 kg/m³	5,20 rub. za m³	94%	0,50 rub.
Propán (C3H8, teplota bod varu: -42,1 °C)	46,34 MJ/kg	23,63 MJ/l	12,88 kWh/kg	6,57 kWh/l	0,51 kg/l	18,00 rub. hala	94%	2,91 rub.	Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, vane, dizajnové osvetlenie
bután C4H10, teplota bod varu: -0,5 °C)	47,20 MJ/kg	27,38 MJ/l	13,12 kWh/kg	7,61 kWh/l	0,58 kg/l	14,00 rub. hala	94%	1,96 rub.	Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, vane, dizajnové osvetlenie
Propán-bután (LPG - skvapalnený uhľovodíkový plyn)	46,8 MJ/kg	25,3 MJ/l	13,0 kWh/kg	7,0 kWh/l	0,54 kg/l	16,00 rub. hala	94%	2,42 rub.	Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, vane, dizajnové osvetlenie
Dieselové palivo	42,7 MJ/kg		11,9 kWh/kg		0,85 kg/l	30,00 rub. na kg	92%	2,75 rub.	Vykurovanie (ohrievanie vody a výroba elektriny sú veľmi drahé)
Palivové drevo (breza, vlhkosť - 12%)	15,0 MJ/kg		4,2 kWh/kg		0,47-0,72 kg/dm³	3,00 rub. na kg	90%	0,80 rub.	Ohrev (nepohodlné varenie jedla, takmer nemožné získať horúcu vodu)
Uhlie	22,0 MJ/kg		6,1 kWh/kg		1200-1500 kg/m³	7,70 rub. na kg	90%	1,40 rub.	Kúrenie
plyn MAPP (zmes skvapalneného ropného plynu - 56 % s metylacetylén-propadiénom - 44 %)	89,6 MJ/kg		24,9 kWh/m³		0,1137 kg/dm³	-R. za m³	0%		Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, vane, dizajnové osvetlenie

(Obr. 14.2 - Špecifické spalné teplo)

Podľa tabuľky „Špecifické spalné teplo rôznych nosičov energie, porovnávacia analýza nákladov“ je propán-bután (skvapalnený ropný plyn) v ekonomických výhodách a vyhliadkach na použitie iba zemný plyn (metán) horší. Treba však venovať pozornosť tendencii k nevyhnutnému zvyšovaniu nákladov na hlavný plyn, ktorý je v súčasnosti výrazne podceňovaný. Analytici predpovedajú nevyhnutnú reorganizáciu priemyslu, ktorá povedie k výraznému zvýšeniu ceny zemného plynu, možno dokonca prevýši cenu motorovej nafty.

Skvapalnený ropný plyn, ktorého náklady zostanú prakticky nezmenené, teda zostáva mimoriadne sľubný - optimálne riešenie pre autonómne systémy splyňovania.

Ekologické, obnoviteľné zdroje energie

Výhody použitia drevnej štiepky v porovnaní s uhlím

1. Pri použití drevnej štiepky sú vyriešené nasledujúce problémy:
   1. likvidácia odpadu z píly;
   2. recyklácia uzlov a podrastu pri výstavbe pozemkov v oblastiach ťažby dreva;
   3. otázky týkajúce sa čistenia poľnohospodárskej pôdy zarastenej brezami a kríkmi;
   4. na využitie dreva na nekomerčné účely;
   5. na čistenie lesov a ochranných pásov;
   6. zníženie nebezpečenstva požiaru lesov a lesných pásov.
2. Kotly na drevnú štiepku sú ekologickejšie, pretože... Automatizačný systém kotla sleduje úplné spálenie drevnej štiepky a správny pomer privádzaného vzduchu a štiepky.
3. Drevná štiepka je obnoviteľný zdroj energie.

Kvalita čipu

Pre bezproblémové fungovanie malých vykurovacích systémov je potrebný suchý, preosiaty materiál s určitými veľkosťami jednotlivých triesok. Typicky sa na to používa materiál s dĺžkou častíc hlavnej frakcie od 3,15 do 30 mm a zvyškovou vlhkosťou menšou ako 30 %.

Väčšie inštalácie môžu používať hrubšie materiály so zvýšenými odchýlkami dĺžky okrajov.

Dôležitým ukazovateľom kvality spaľovania je obsah popola v drevnej štiepke. Ak je obsah popola vysoký, je potrebné čistenie spalín.

Rozdeľovanie a klasifikácia drevnej štiepky

Ako hlavné parametre sú v súlade s klasifikáciou podľa rakúskej normy M7133 stanovené požiadavky na veľkosť čipov, napr.: G30 - pre čipy s prierezom maximálne 3 cm 2, G50 - pre čipy s prierez maximálne 5 cm 2, ako aj pre vlhkosť, napr.: W35 - pre drevnú štiepku s maximálnou vlhkosťou 35%.

Táto norma stanovuje triedy a špecifikácie pre nasledujúce parametre:

• Vlhkosť
• Obsah popola
• Zlomkové zloženie (veľkosť)
• Objemová hmotnosť
• Obsah dusíka a chlóru
• Spaľovacie teplo

Charakteristika drevnej štiepky

Ak spalné teplo dreva závisí len v malej miere od druhu dreva, potom má vlhkosť v tomto smere veľký význam. Navyše vlhkosť je určujúcim faktorom pre trvanlivosť drevnej štiepky.

Drevné štiepky s vlhkosťou pod 30 % sú klasifikované ako „skladovateľné“, t.j. v tomto prípade nemôžeme hovoriť o mikrobiálnom rozklade dreva a s tým spojených stratách hmoty a energie. Vlhkosť čerstvo narezaného materiálu sa pohybuje od 50 % do 60 %. Preto sa odporúča vyrábať drevnú štiepku po predbežnom vysušení.

Nasledujúca tabuľka zobrazuje výhrevnosť v závislosti od vlhkosti. Spalné teplo čerstvo narezaných ihličnatých stromov je približne 2 kW*h na kg po vysušení na vlhkosť 20 %, spalné teplo drevnej štiepky sa môže zdvojnásobiť (4 kW*h).

Sypná hmotnosť je ďalšou hlavnou charakteristikou drevnej štiepky (a iných tuhých palív).

Okrem iného určuje hustotu energie paliva a je priamo závislá od objemu priestoru potrebného na uskladnenie a prepravu určitého množstva energie.

Ak je spalné teplo štiepok s vlhkosťou 20% z dubu a buka 1100 kWh na sypaný meter kubický, potom je spalné teplo štiepok z topoľa podstatne nižšie a predstavuje 680 kWh na sypký meter kubický.

Napríklad na pokrytie ročného dopytu 44 MWh bytového domu je potrebných 40 kubických metrov dubovej a bukovej štiepky alebo 65 kubických metrov topoľovej štiepky.

Výroba a predaj

V Nemecku sú na trhu žiadané predovšetkým štiepky z ihličnatých stromov.

V roku 2007 podľa Federálneho štatistického úradu produkcia štiepok z ihličnatých stromov predstavovala 3,80 milióna ton, za rovnaké obdobie sa vyrobilo len 41 000 ton štiepok z listnatých stromov.

Predaj menej kvalitných výrobkov z kríkov a malých bušových drevín dosiahol 1,98 milióna ton. Za rovnaké obdobie sa doviezlo 4,04 milióna ton štiepok alebo čepelí z ihličnatých stromov a 85 000 ton z listnatých stromov. Ide o 340 % nárast dovozu za 5 rokov. 63 % dovozu pochádzalo z Rakúska, Holandska a Francúzska. Vývoz drevnej štiepky a vločiek v roku 2007 dosiahol 17,94 milióna ton, čo je o 66 % viac ako v roku 2002.

cena

Ceny drevnej štiepky sa v priebehu rokov zvýšili, pričom od júla 2004 do júla 2009 vzrástli o 80 %. Maloobchodná predajná cena suchej drevnej štiepky v 4. štvrťroku 2009 v Nemecku bola 119 Euro za tonu (20% vlhkosť alebo 25% vlhkosť dreva, dodávka 30 m 3 vrátane dodávky do 20 km a DPH). To zodpovedá ekvivalentnej cene kvapalného paliva 29,71 centov za liter.

Výrazné rozdiely alebo výkyvy v cene sú stanovené v závislosti od regiónu, sezóny, kvality, vlhkosti a vzdialenosti od miesta dodania. Dôležitým faktorom je aj objem dodávky, pretože výkonné kogeneračné jednotky míňajú na palivo o 40 % menej paliva ako malé elektrárne.

PALIVO - DREVNÉ DRVE

Drevené štiepky sú drvené drevo. Kvalita paliva je bezkonkurenčná, dostupné v dostatočnom množstve a priebežne dopĺňané.

Ak je to potrebné, iba pravidelnou údržbou vašich lesov môžete každoročne zmobilizovať veľké množstvá.

Na štiepku je možné spracovať akékoľvek nespracované drevo: guľatinu, odpad z píly, drevo po spracovaní a spracovaní, produkty z fariem s rýchlym obratom rezania, stromy po prebierke a zvyšky dreva.

Čipy, ako pelety:

• Domáce palivo.
• Nezávisí od krízy.
• Neutrálny voči oxidu uhličitému.
• Nie drahé za cenu.

Jeho používanie znižuje závislosť od dovozu, obmedzuje tvorbu cien v krajine a ponúka možnosti trvalo udržateľného rozvoja pre regióny.

Výhody drevnej štiepky oproti palivovému drevu a kusovému drevu spočívajú predovšetkým v jej tekutosti, ktorá zabezpečuje spaľovanie v plne automatických vykurovacích systémoch.

Pre kvalitu drevnej štiepky sú dôležité charakteristiky paliva ako vlhkosť, hrudkovitosť, rozdelenie veľkosti častíc, podiel jemných frakcií, podiel kôry, objemová hmotnosť a obsah popola.

S nárastom podielu kôry pri spaľovaní vzniká väčšie množstvo popola.

Objemová hmotnosť odráža hmotnosť objemového kubického metra a v konečnom dôsledku určuje, akú výhrevnosť kupujúci za svoje peniaze dostane.

V Nemecku neexistujú normy DIN pre drevnú štiepku. V dôsledku dlhodobého používania v Nemecku sa ako obchodná norma ustálili limitné hodnoty a podmienky rakúskej klasifikácie drevnej štiepky podľa rakúskej normy M7133.

V máji 2005 vstúpila do platnosti predbežná norma (technická špecifikácia) s názvom „Tuhé biopalivá – špecifikácie a triedy palív“ (DIN CEN/TS 14961) ako klasifikačná norma, ktorá definuje triedy a špecifikácie pre nasledujúce parametre:

• Vlhkosť
• Obsah popola
• Distribúcia veľkosti zrna
• Objemová hmotnosť
• Obsah dusíka a chlóru
• Spaľovacie teplo

Ďalšie údaje o drevnej štiepke:

• Kalorická hodnota: OK. 3,3 - 4,3 kW*h/kg alebo 783 kW*h/m 3 v závislosti od vlhkosti (od čerstvo pokosenej až po 40 % vlhkosť).
• Sypná hustota: OK. 210 - 250 kg/m 3 v závislosti od vlhkosti, 230 kg/m 3 pri 20% vlhkosti.
• Ideálna veľkosť: dĺžka hrany 30-50 mm.
• vlhkosť: w (relatívna vlhkosť) – hmotnosť vody uvedená v percentách vo vzťahu k celkovej hmotnosti, hmotnosť čerstvo narezaného dreva.
• Dominancia: u (absolútne suché drevo=absolútne vysušené na vzduchu) – hmotnosť vody uvedená v percentách vo vzťahu k suchej hmotnosti, hmotnosti sušiny.

Jednotky:

• 1 Srm = sypaný meter kubický, zodpovedá 1 m 3 sypaného dreva
• 1 rm = skladaný meter kubický (ster), zodpovedá 1 m 3 dreva uloženého v radoch
• 1 fm = 1 kubický meter masívneho dreva (bez medzier)

Konverzné faktory:

• 1 sypaný meter kubický drevnej štiepky = cca. 65-75 l kvapalného paliva
• 1 sypký meter kubický drevnej štiepky = objemová hmotnosť 210-250 kg/m3
• 1 kg drevnej štiepky = cca. 3,4 kWh
• 1 zložený meter kubický dreva (ster) = cca. 2,5 sypkých metrov kubických drevnej štiepky
• 1 kubický meter masívneho dreva = cca. 2,8 sypkých metrov kubických drevnej štiepky

Koeficient primárnej energie: pre drevnú štiepku fP= 0,2
(popisuje straty, ktoré vznikajú pri príjme, premene a preprave príslušného nosiča energie)

Výhrevnosť a cena:

Približné údaje.

Ceny drevnej štiepky sa môžu líšiť v závislosti od regiónu. (1 tona drevnej štiepky = presne 3 400 kWh)

Nasledujúci graf zobrazuje dynamiku cien od roku 2007 pre drevnú štiepku, kvapalné palivo, plyn a pelety za 10 kWh

1 – drevná štiepka, 2 – drevené pelety, 3 – kvapalné palivo, 4 – zemný plyn.