Proprietățile lemnului de foc de diferite specii: indicatori ai calității lemnului. Seminar „Producere eficientă de peleți” Puterea calorică a lemnului de foc din diferite regiuni

Conținutul de umiditate al biomasei lemnoase este o caracteristică cantitativă care arată conținutul de umiditate din biomasă. Se face o distincție între umiditatea absolută și umiditatea relativă a biomasei.

Umiditatea absolută este raportul dintre masa umidității și masa lemnului uscat:

Wa= t~t° 100,

Unde Noa este umiditatea absolută, %; t este masa probei în stare umedă, g; t0 este masa aceleiași probe uscate la o valoare constantă, g.

Umiditatea relativă sau de lucru este raportul dintre masa umidității și masa lemnului umed:

Unde Wр - umiditate relativă sau de lucru, 10

Conversia umidității absolute în umiditate relativă și invers se realizează folosind formulele:

Cenușa este împărțită în internă, conținută în materie lemnoasă și externă, care a intrat în combustibil în timpul achiziției, depozitării și transportului biomasei. În funcție de tip, cenușa are o fuzibilitate diferită atunci când este încălzită la temperaturi ridicate. Cenușa cu topire scăzută este o cenușă care are o temperatură la care punctul de topire începe sub 1350°. Cenușa cu topire medie are o temperatură de început a stării de topire lichidă în intervalul 1350-1450 °C. Pentru cenușa refractară, această temperatură este peste 1450 °C.

Cenușa internă a biomasei lemnoase este refractară, iar cenușa externă are un punct de topire scăzut. Conținutul de cenușă în diferite părți ale arborilor de diferite specii este prezentat în tabel. 4.

Conținutul de cenușă din lemn de tulpină. Conținutul de cenușă interioară a lemnului de tulpină variază de la 0,2 la 1,17%. Pe baza acestui fapt, în conformitate cu recomandările pentru metoda standard de calcul termic al unităților de cazan în calculele dispozitivelor de ardere, conținutul de cenușă al lemnului de tulpină de toate speciile trebuie luat egal cu 1% din masa uscată.

Lemn. Acest lucru este legal dacă incluziunile minerale sunt excluse din lemnul de tulpină zdrobită.

Conținutul de cenușă din scoarță. Conținutul de cenușă al scoarței este mai mare decât conținutul de cenușă al lemnului de tulpină. Unul dintre motivele pentru aceasta este că suprafața scoarței este suflată cu aer atmosferic tot timpul copacul crește și captează aerosolii minerali pe care îi conține.

Conform observațiilor efectuate de TsNIIMOD pentru lemnul plutitor în condițiile fabricilor de cherestea și al întreprinderilor de prelucrare a lemnului din Arhangelsk, conținutul de cenușă al deșeurilor de decojire a fost

Pentru molid 5,2, pentru pin 4,9% - Creșterea conținutului de cenușă al scoarței în acest caz se explică prin contaminarea scoarței în timpul raftingului buștenilor de-a lungul râurilor.

Conținutul de cenușă al scoarței diferitelor specii pe bază de greutate uscată, conform A.I. Pomeransky, este: pin 3,2%, molid 3,95, mesteacăn 2,7, arin 2,4%. Potrivit NPO TsKTI im. I. I. Pol-Zunova, conținutul de cenușă al scoarței diferitelor roci variază de la 0,5 la 8%.

Conținutul de cenușă al elementelor coroanei. Conținutul de cenușă al elementelor coroanei depășește conținutul de cenușă al lemnului și depinde de tipul de lemn și de locația acestuia. Potrivit lui V. M. Nikitin, conținutul de cenușă al frunzelor este de 3,5%. Ramurile și ramurile au un conținut intern de cenușă de 0,3 până la 0,7%. Totuși, în funcție de tipul procesului tehnologic de recoltare a lemnului, conținutul lor de cenușă se modifică semnificativ din cauza contaminării cu incluziuni minerale externe. Contaminarea ramurilor și crenguțelor în timpul procesului de recoltare, derapare și transportare este cea mai intensă pe vreme umedă, primăvara și toamna.

Densitate. Densitatea unui material este caracterizată prin raportul dintre masa și volumul acestuia. La studierea acestei proprietăți în raport cu biomasa lemnoasă, se disting următorii indicatori: densitatea substanței lemnoase, densitatea lemnului absolut uscat, densitatea lemnului umed.

Densitatea materiei lemnoase este raportul dintre masa materialului care formează pereții celulari și volumul pe care îl ocupă. Densitatea substanței lemnoase este aceeași pentru toate tipurile de lemn și este egală cu 1,53 g/cm3.

Densitatea lemnului absolut uscat este raportul dintre masa acestui lemn și volumul pe care îl ocupă:

P0 = m0/V0, (2,3)

Unde po este densitatea lemnului absolut uscat; atunci este masa probei de lemn la Nop=0; V0 este volumul probei de lemn la Nop=0.

Densitatea lemnului umed este raportul dintre masa unei probe la o anumită umiditate și volumul său la aceeași umiditate:

P w = mw/Vw, (2,4)

Unde este densitatea lemnului la umiditatea Wp; mw este masa probei de lemn la umiditate Vw este volumul ocupat de proba de lemn la umiditate Wр.

Densitatea lemnului tulpinii. Densitatea lemnului de tulpină depinde de specie, umiditate și coeficient de umflare /Avg. Toate tipurile de lemn în raport cu coeficientul de umflare al KR sunt împărțite în două grupe. Primul grup include specii cu un coeficient de umflare /Ср = 0,6 (salcâm alb, mesteacăn, fag, carpen, zada). Al doilea grup include toate celelalte rase în care /<р=0,5.

Pentru primul grup de salcâm alb, mesteacăn, fag, carpen, zada, densitatea lemnului de tulpină poate fi calculată folosind următoarele formule:

Pw = 0,957--------------- p12, W< 23%;

100-0,4WP" (2-5)

Loo-UR р12" №р>23%

Pentru toate celelalte specii, densitatea lemnului de tulpină este calculată folosind formulele:

0* = P-Sh.00-0,5GR L7R<23%; (2.6)

Porc = °.823 100f°lpp Ri. її">"23%,

Unde porc este densitatea la umiditatea standard, adică la o umiditate absolută de 12%.

Valoarea densității la umiditatea standard este determinată pentru diferite tipuri de lemn conform tabelului. 6.

Densitatea scoarței. Densitatea crustei a fost studiată mult mai puțin. Există doar date fragmentare care oferă o imagine destul de mixtă a acestei proprietăți a scoarței. În această lucrare ne vom concentra asupra datelor lui M. N. Simonov și N. L. Leontiev. Pentru a calcula densitatea scoarței, vom accepta formule cu aceeași structură ca și formulele de calcul a densității lemnului de tulpină, înlocuind în ele coeficienții de umflare volumetrică a scoarței. Vom calcula densitatea scoarței folosind următoarele formule: scoarță de pin

(100-THR)P13 ^p<230/

103,56- 1,332 GR "" (2,7)

1,231(1-0,011GR)" ^>23%-"

Scoarță de molid Pw

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

1.253(1_0.01WP)

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

1,277(1 -0,01 WP)

Densitatea crustei este mult mai mare decât densitatea crustei. Acest lucru este evidențiat de datele lui A.B. Bolshakov (Sverd - NIIPdrev) privind densitatea părților scoarței în stare absolut uscată (Tabelul 8).

Densitatea lemnului putred. Densitatea lemnului putred în stadiul inițial de degradare, de obicei, nu scade și, în unele cazuri, chiar crește. Odată cu dezvoltarea în continuare a procesului de degradare, densitatea lemnului putred scade și în etapa finală devine semnificativ mai mică decât densitatea lemnului sănătos,

Dependența densității lemnului putred de stadiul de deteriorare a putregaiului este dată în tabel. 9.

RC(YuO-IGR) 106- 1,46 WP

Valoarea pis a lemnului putred este egală cu: putregaiul aspen pi5 = 280 kg/m3, putregaiul pinului pS5=260 kg/m3, putregaiul mesteacănului p15 = 300 kg/m3.

Densitatea elementelor coroanei copacilor. Densitatea elementelor coroanei practic nu a fost studiată. În așchiile de combustibil din elementele coroanei, componenta predominantă în ceea ce privește volumul este așchiile din crengi și ramuri, care sunt apropiate ca densitate de lemnul de tulpină. Prin urmare, la efectuarea calculelor practice, ca primă aproximare, se poate presupune că densitatea elementelor coroanei este egală cu densitatea lemnului de tulpină din specia corespunzătoare.

„BM Engineering” oferă o gamă completă de servicii pentru proiectarea, construcția, punerea în funcțiune și întreținerea ulterioară a: instalațiilor de prelucrare a biomasei (producția de peleți și brichete), fabrici de furaje Ne propunem inițial să efectuăm o analiză cuprinzătoare și o consultare tehnică a fezabilității construirii instalația propusă și rentabilitatea acesteia, și anume:

• analiza materiilor prime și a capitalului de lucru pentru producție
• calculul echipamentului principal
• calculul echipamentelor și mecanismelor suplimentare
• cost de instalare, punere în funcțiune, instruire a personalului
• calculul costului de pregătire a locului de producție
• calculul costului de producție sau al complexului de eliminare a deșeurilor
• calculul rentabilității producției sau complexului de eliminare a deșeurilor
• calculul randamentului investiției
Costul decontărilor este stabilit după primirea unei cereri oficiale și generarea unei liste și a caracterului complet al serviciilor noastre.

SPECIALIZAREA COMPANIEI BM Engineering:

• PRODUCEREA ECHIPAMENTE: linii de pelete/brichete, complexe de uscare, dezintegratoare, prese de biomasa
• INSTALARE COMPLEXE DE PRODUCTIE: proiectare, cautare site, constructie, punere in functiune
• PUNEREA ECHIPAMENTELOR: lansarea si montarea echipamentelor
• INSTRUIRE: organizarea activitatii departamentului tehnic, crearea departamentelor de vanzari, logistica si marketing din "0"
• SERVICE ÎNTREȚINERE: service complet si garantie
• AUTOMATIZAREA PRODUCȚIEI: implementarea sistemelor de control si contabilitate in productie
• CERTIFICARE: pregătire pentru certificare conform EN+, ISO

Companie de inginerie în domeniul prelucrării biomasei, BM Engineering, pentru prima dată pe piața ucraineană, oferă o gamă completă de servicii pentru realizarea de instalații moderne de prelucrare a biomasei la cheie, producând peleți, brichete și furaje mixte. În etapa de pregătire a proiectului, specialiștii companiei oferă o opinie calificată cu privire la fezabilitatea construcției unității, profitabilitatea preconizată a acesteia și perioada de rambursare.

Analizăm producția viitoare de la A la Z! Începem studiul prin calcularea volumului bazei de materie primă, a calității acesteia și a logisticii aprovizionării. Cantitatea de biomasă în stadiul inițial și furnizarea acesteia ar trebui să fie suficiente pentru funcționarea neîntreruptă a echipamentului pentru o perioadă lungă de timp. Pe baza informațiilor obiective colectate despre producția viitoare, calculăm caracteristicile echipamentului principal și, la cererea clientului, echipamente și mecanisme suplimentare.

Costul total al proiectului include în mod necesar costurile de pregătire a locului de producție, lucrări de instalare și punere în funcțiune, precum și pregătirea personalului. Iar prognoza costului de producție ia în considerare în avans eficiența energetică și costul specific de producere a unei unități de produs finit, caracteristicile tehnice și de calitate ale acestuia, respectarea standardelor internaționale, rentabilitatea și perioada de amortizare a investițiilor. Utilizarea echipamentelor pentru producerea furajelor extrudate crește semnificativ profitabilitatea creșterii animalelor prin îmbunătățirea calității acestora și reducerea costurilor.

Certificarea și auditul producției de peleți în conformitate cu normele standardelor europene din seria EN 17461 stipulează că în toate etapele de lucru de la obținerea și controlul calității materiilor prime bio până la fabricarea peleților, ambalarea, etichetarea, depozitarea, livrarea acestora. și utilizare, este necesar să se respecte cu strictețe standardele și condițiile și regulile tehnice uniforme.

În conformitate cu sistemul ENplus, un certificat trebuie obținut pentru un anumit lot de biocombustibil după efectuarea unor teste adecvate asupra tuturor parametrilor într-un laborator certificat. Tine minte! Produsele certificate costă de câteva ori mai mult!

Gama completă de servicii de inginerie furnizate de BM Engineering include: elaborarea unui plan de afaceri pentru producție cu calcule de eficiență energetică, rentabilitate și cost de producție, proiectare, construcție, punere în funcțiune, punere în funcțiune și întreținere. În plus, compania furnizează echipamente de producție proprie, efectuează lucrări de automatizare și certificare a întreprinderilor construite.

Modulul unic de prelucrare a biomasei (așchii și rumeguș) MB-3 a fost dezvoltat utilizând cea mai recentă tehnologie, în care materiile prime bio nu sunt uscate înainte de presare cu consum mare de energie, ci sunt spălate într-o spălătorie hidro. Contaminanții (metal, particule de sol, resturi) sunt îndepărtați printr-un curent de apă, iar particulele curate și umede de materii prime sunt transportate printr-un transportor și apoi printr-o sită în buncărul de intrare al modulului de procesare.

Un melc rotativ macină biomasa umedă și o forțează printr-o sită. În timpul unei reacții biochimice în celulele lemnoase (biopolimeri), căldură este eliberată. Temperatura optimă a masei umede este menținută de un modul de stabilizare termică. Pompa de căldură circulă apa încălzită pe tot circuitul de procesare. Întregul proces tehnologic este controlat de un sistem de automatizare.

Conținutul modulului:

• mașină de spălat hidro;
• modul de procesare a biomasei;
• Pompa de caldura;
• modul de stabilizare termică;
• sistem de automatizare a proceselor.

• productivitate - 1000 kg/h;
• puterea motorului electric - până la 100 kW;
• materii prime de intrare: dimensiunea particulelor - până la 4 cm, umiditate - până la 50%;
• dimensiuni transport - 2000x2200x12000 mm;
• greutate - 16700 kg.

Numai în prima jumătate a anului 2015 au avut loc 6 seminarii de specialitate „Bazele producției de peleți”, la care au fost instruiți aproximativ 200 de studenți. Din a doua jumătate a anului 2015, seminariile au avut loc lunar și devin din ce în ce mai populare în rândul studenților. Acei specialiști care au ascultat toate prelegerile și s-au uitat la echipamentul de operare și-au schimbat complet atitudinea față de tehnologia de producție a peleților. Metoda de presare umedă este o abordare inovatoare complet nouă a procesării biomasei, care este viitorul.

Lemn de foc- bucăți de lemn care sunt destinate a fi arse în sobe, șeminee, cuptoare sau focuri pentru a produce căldură, căldură și lumină.

Lemn de foc în principal preparate și furnizate sub formă tăiată și ciobită. Conținutul de umiditate ar trebui să fie cât mai scăzut posibil. Lungimea buștenilor este în principal de 25 și 33 cm.Un astfel de lemn de foc este vândut în contoare de depozitare în vrac sau ambalat și vândut la greutate.

Pentru încălzire se folosesc diverse lemne de foc. Caracteristica prioritară prin care se selectează anumite lemne de foc pentru seminee și sobe este aceasta valoare calorica, durata de ardere și confort în timpul utilizării (model de flacără, miros). Pentru încălzire, este de dorit ca eliberarea căldurii să aibă loc mai lent, dar pe o perioadă mai lungă de timp. Pentru incalzire, toate lemnele de foc din lemn de esenta tare.

Pentru a arde sobe și șeminee, ei folosesc în principal lemn din specii precum stejarul, frasinul, mesteacănul, alunul, tisa și păducelul.

Caracteristicile arderii lemnului diferite rase lemn:

Lemnul de foc din fag, mesteacăn, frasin și alun este greu de topit, dar pot arde umed deoarece au puțină umiditate, iar lemnul de foc din toate aceste specii de arbori, cu excepția fagului, se despica ușor;

Arinul și aspenul ard fără a produce funingine, în plus, îl ard din coș;

Lemnul de foc de mesteacăn este bun pentru căldură, dar dacă nu este suficient aer în focar, arde fumurios și formează gudron (rășină de mesteacăn), care se așează pe pereții țevii;

Butucii și rădăcinile oferă modele complicate de foc;

Ramurile de ienupăr, cireș și măr dau o aromă plăcută;

Lemnul de foc de pin arde mai fierbinte decât lemnul de foc de molid datorită conținutului mai mare de rășină. Când arde lemnul gudronat, o creștere bruscă a temperaturii face ca micile cavități din lemn să se spargă cu o bubuitură, în care se acumulează rășină și scântei zboară în toate direcțiile;

Lemnul de foc de stejar are cel mai bun transfer de căldură, singurul său dezavantaj este că se despica prost, la fel ca lemnul de foc de carpen;

Lemnul de foc din peri si meri se despica usor si arde bine, emanand un miros placut;

Lemnul de foc obținut din specii de duritate medie este în general ușor de despicat;

Cărbunii care mocnesc lung oferă lemn de foc de cedru;

Lemnul de cires si ulm fumeaza cand este ars;

Lemnul de platan arde ușor, dar este greu de despicat;

Lemnul de conifere este mai puțin potrivit pentru încălzire deoarece contribuie la formarea depunerilor rășinoase în conductă și are o putere calorică scăzută. Lemnele de foc de pin și molid sunt ușor de despicat și de topit, dar fumează și scânteie;

Speciile de arbori cu lemn moale includ, de asemenea, plopul, arinul, aspenul și teiul. Lemnul de foc din aceste specii arde bine, lemnul de foc de plop scânteie puternic și se ard foarte repede;

Fag - acest tip de lemn de foc este considerat un lemn de șemineu clasic, deoarece fagul are un model frumos de flacără și o bună dezvoltare a căldurii cu o absență aproape completă a scânteilor. La toate cele de mai sus, trebuie adăugat că lemnul de foc de fag are o putere calorică foarte mare. Mirosul de ardere a lemnului de fag este, de asemenea, foarte apreciat, motiv pentru care lemnul de fag este folosit în principal pentru afumarea alimentelor. Lemnul de foc de fag este universal în utilizare. Pe baza celor de mai sus, costul lemnului de foc de fag este mare.

Este necesar să se țină cont de faptul că puterea calorică a lemnului de foc din diferite tipuri de lemn variază foarte mult. Ca urmare, obținem fluctuații ale densității lemnului și fluctuații ale factorilor de conversie metru cub => contor de stocare

Mai jos este un tabel cu puterea calorică medie pe metru de lemn de foc.

Nu va fi foc fără lemne. După cum am spus deja, pentru ca focul să ardă mult timp, trebuie să vă pregătiți pentru asta. Pregătiți lemne de foc. Cu cât mai mare cu atât mai bine. Nu este nevoie să exagerați, dar ar trebui să aveți o cantitate mică pentru orice eventualitate. După ce ai petrecut două sau trei nopți în pădure, probabil că vei putea determina cu mai multă precizie necesarul de lemn de foc pentru noapte. Desigur, puteți calcula matematic câtă cantitate de lemn este necesară pentru a menține focul pentru un anumit număr de ore. Convertiți noduri de o grosime sau alta în Metri cubi. Dar, în practică, un astfel de calcul nu va funcționa întotdeauna. Există o mulțime de factori care nu pot fi calculați, iar dacă încercați, dispersia va fi destul de mare. Doar practica personală oferă rezultate mai precise.

Vântul puternic crește viteza de ardere de 2-3 ori. Vremea umedă, calmă, dimpotrivă, încetinește arderea. Un foc poate arde chiar și în timpul ploii, dar pentru aceasta este necesar să-l mențineți constant. Când plouă, nu ar trebui să puneți bușteni groși pe foc; durează mai mult să ardă și ploaia îi poate stinge pur și simplu. Nu uita că ramurile mai subțiri se ard rapid, dar se ard și repede. Acestea ar trebui folosite pentru a lumina ramuri mai groase.

Înainte de a vorbi despre unele dintre proprietățile lemnului în timpul arderii, aș dori să vă reamintesc încă o dată că, dacă nu sunteți forțat de necesitatea de a petrece noaptea în imediata apropiere a unui foc, încercați să ardeți un foc nu mai aproape de 1. -1,5 metri de marginea patului dvs.

Cel mai adesea întâlnim următoarele specii de arbori: molid, pin, brad, zada, mesteacăn, aspen, arin, stejar, cireș, salcie. Deci, în ordine.

molid, Ca toate speciile de copaci rășinoase, arde fierbinte și rapid. Dacă lemnul este uscat, focul se extinde pe suprafață destul de repede. Dacă nu ai capacitatea de a împărți cumva trunchiul unui copac mic în părți egale relativ mici și folosești întregul copac pentru un incendiu, fii foarte atent. Focul pe lemn poate depăși granițele gropii de foc și poate cauza multe probleme. În acest caz, eliberați suficient spațiu pentru focar, astfel încât focul să nu se extindă mai mult. Molidul are capacitatea de a „trage”. În timpul arderii, rășina conținută în lemn începe să fiarbă sub influența temperaturilor ridicate și, negăsind nicio ieșire, explodează. Bucata de lemn care arde care se află în vârf zboară departe de foc. Probabil că mulți dintre cei care au ars un incendiu au observat acest fenomen. Pentru a te proteja de astfel de surprize, trebuie doar să așezi buștenii cu capătul spre tine. Cărbunii zboară de obicei perpendicular pe trunchi.

Pin. Arde mai fierbinte și mai repede decât molidul. Se rupe cu ușurință dacă copacul nu are mai mult de 5-10 cm grosime în diametru. — împuşcături. Ramurile uscate subțiri sunt potrivite ca lemn de foc al doilea și al treilea pentru aprinderea unui foc.

Brad. Acasă trăsătură distinctivă este că practic nu „trage”. Trunchiurile de lemn mort cu un diametru de 20-30 cm sunt foarte potrivite pentru „nodya”, un foc pentru toată noaptea. Arde fierbinte și uniform. Viteza de ardere între molid și pin.

zada. Acest copac, spre deosebire de alți copaci rășinoși, își aruncă ace în timpul iernii. Lemnul este mai dens și mai puternic. Arde mult timp, mai mult decât molid, uniform. Degajă multă căldură. Dacă găsiți o bucată de zada uscată pe malul unui râu, există șansa ca înainte ca această bucată să lovească malul, să rămână în apă pentru ceva timp. Un astfel de copac va arde mult mai mult decât de obicei din pădure. Un copac, fiind în apă, fără oxigen, devine mai dens și mai puternic. Desigur, totul depinde de timpul petrecut în apă. După ce a stat acolo câteva decenii, se transformă în praf.

Proprietățile lemnului pentru ardere

Lemnele de foc pentru ardere trebuie pregătite cu grijă și în avans. Lemnul de foc bun ar trebui să se usuce cel puțin un an. Timpul minim de uscare depinde de luna în care a fost așezat grămada de lemne (în zile):

Încă una indicator important, care caracterizeaza calitatea lemnului de foc pentru incalzirea unui semineu sau soba, este densitatea sau duritatea lemnului. Lemnul tare de foioase are cel mai mare transfer de căldură, în timp ce lemnul de esență moale are cel mai puțin. Densitatea lemnului la un conținut de umiditate de 12% este prezentată în tabelul de mai jos:

Puterea calorică specifică a lemnului de diferite specii.

Umiditate

Conținutul de umiditate al biomasei lemnoase este o caracteristică cantitativă care arată conținutul de umiditate din biomasă. Se face o distincție între umiditatea absolută și umiditatea relativă a biomasei.

Umiditate absolută se numește raportul dintre masa umidității și masa lemnului uscat:

Unde W a este umiditatea absolută, %; m este masa probei în stare umedă, g; m 0 - masa aceleiași probe, uscată la o valoare constantă, g.

Umiditatea relativă sau de funcționare Raportul dintre masa umidității și masa lemnului umed se numește:

Unde W p este umiditatea relativă sau de funcționare, %

La calcularea proceselor de uscare a lemnului se folosește umiditatea absolută. În calculele termice se utilizează numai umiditatea relativă sau de funcționare. Tinand cont de aceasta traditie consacrata, in viitor vom folosi doar umiditatea relativa.

Există două forme de umiditate conținute în biomasa lemnoasă: legată (higroscopică) și liberă. Umiditatea legată este situată în interiorul pereților celulari și este reținută de legături fizico-chimice; Îndepărtarea acestei umidități implică costuri suplimentare de energie și afectează semnificativ majoritatea proprietăților substanței lemnoase.

Umiditatea liberă se găsește în cavitățile celulare și în spațiile intercelulare. Umiditatea liberă este reținută numai prin legături mecanice, este îndepărtată mult mai ușor și are un impact mai mic asupra proprietăților mecanice ale lemnului.

Când lemnul este expus la aer, umiditatea este schimbată între aer și substanța lemnoasă. Dacă conținutul de umiditate al substanței lemnoase este foarte mare, acest schimb face ca lemnul să se usuce. Dacă umiditatea sa este scăzută, substanța lemnoasă este umezită. Cu o ședere lungă a lemnului în aer, temperatură stabilă și umiditate relativă, conținutul de umiditate al lemnului devine, de asemenea, stabil; aceasta se realizează atunci când presiunea vaporilor de apă din aerul din jur devine egală cu presiunea vaporilor de apă la suprafața lemnului. Cantitatea de conținut stabil de umiditate din lemn păstrat pentru o lungă perioadă de timp la o anumită temperatură și umiditate a aerului este aceeași pentru toate speciile de copaci. Umiditatea stabilă se numește echilibru și este complet determinată de parametrii aerului în care se află, adică de temperatura și umiditatea relativă a acestuia.

Conținutul de umiditate al lemnului de tulpină. În funcție de conținutul de umiditate, lemnul de tulpină este împărțit în umed, proaspăt tăiat, uscat la aer, uscat în cameră și absolut uscat.

Lemnul umed este lemnul care a stat mult timp în apă, de exemplu în timpul raftingului sau sortării într-un bazin de apă. Conținutul de umiditate al lemnului umed W p depășește 50%.

Lemnul proaspăt tăiat este lemnul care a păstrat umiditatea copacului în creștere. Depinde de tipul de lemn și variază în intervalul W p =33...50%.

Conținutul mediu de umiditate al lemnului proaspăt tăiat este, %, la molid 48, la zada 45, la brad 50, la pin cedru 48, la pin silvestru 47, la salcie 46, la tei 38, la aspen 45, la arin 46, pentru plop 48, pentru mesteacăn negru 44, pentru fag 39, pentru ulm 44, pentru carpen 38, pentru stejar 41, pentru paltin 33.

Uscat la aer este lemnul care a fost ținut mult timp în aer liber. În timp ce stați în aer liber, lemnul se usucă constant, iar umiditatea acestuia scade treptat până la o valoare stabilă. Umiditatea lemnului uscat la aer W p =13...17%.

Lemnul uscat în cameră este lemnul care a stat mult timp într-o cameră încălzită și ventilată. Umiditatea camerei-lemn uscat W p =7...11%.

Absolut uscat - lemn uscat la o temperatură de t=103±2 °C până la greutate constantă.

Într-un copac în creștere, conținutul de umiditate al lemnului de tulpină este distribuit neuniform. Acesta variază atât de-a lungul razei, cât și de-a lungul înălțimii trunchiului.

Conținutul maxim de umiditate al lemnului de tulpină este limitat de volumul total al cavităților celulare și al spațiilor intercelulare. Când lemnul putrezește, celulele sale sunt distruse, ducând la formarea unor cavități interne suplimentare; structura lemnului putred, pe măsură ce procesul de degradare progresează, devine liberă și poroasă, iar rezistența lemnului este redusă brusc.

Din aceste motive, conținutul de umiditate al putregaiului lemnului nu este limitat și poate atinge valori atât de mari încât arderea sa devine ineficientă. Porozitatea crescută a lemnului putred îl face foarte higroscopic; fiind în aer liber, devine rapid hidratat.

Continut de cenusa

Continut de cenusa numit continutul combustibilului minerale rămas după arderea completă a întregii mase combustibile. Cenușa este o parte nedorită a combustibilului, deoarece reduce conținutul de elemente combustibile și complică funcționarea dispozitivelor de ardere.

Cenușa este împărțită în internă, conținută în materie lemnoasă și externă, care a intrat în combustibil în timpul achiziției, depozitării și transportului biomasei. În funcție de tip, cenușa are o fuzibilitate diferită atunci când este încălzită la temperaturi ridicate. Cenușa cu topire scăzută este cenușa care are o temperatură de debut a stării de topire lichidă sub 1350°C. Cenușa cu topire medie are o temperatură de început a stării de topire lichidă în intervalul 1350-1450 °C. Pentru cenușa refractară, această temperatură este peste 1450 °C.

Cenușa internă a biomasei lemnoase este refractară, iar cenușa externă are un punct de topire scăzut.

Conținutul de cenușă al scoarței diferitelor specii variază de la 0,5 la 8% și mai mult în cazul contaminării severe în timpul recoltării sau depozitării.

Densitatea lemnului

Densitatea materiei lemnoase este raportul dintre masa materialului care formează pereții celulari și volumul pe care îl ocupă. Densitatea substanței lemnoase este aceeași pentru toate tipurile de lemn și este egală cu 1,53 g/cm3. Conform recomandării comisiei CMEA, toți indicatorii proprietăților fizice și mecanice ale lemnului sunt determinați la o umiditate absolută de 12% și sunt convertiți la această umiditate.

Densitatea diferitelor tipuri de lemn

Densitatea în vrac a deșeurilor sub formă de diferite deșeuri de lemn mărunțit variază foarte mult. Pentru așchii uscate de la 100 kg/m3, până la 350 kg/m3 și mai mult pentru așchii umezi.

Caracteristicile termice ale lemnului

Se numește biomasa lemnoasă în forma în care intră în cuptoarele unităților de cazane combustibil de lucru. Compoziția biomasei lemnoase, adică conținutul de elemente individuale din ea, este caracterizată de următoarea ecuație:
C р +Н р +О р +N р +A р +W р =100%,
unde C p, H p, O p, N p sunt conținutul de carbon, hidrogen, oxigen și azot din pasta de lemn, respectiv, %; A p, W p - conținutul de cenușă și, respectiv, umiditate în combustibil.

Pentru a caracteriza combustibilul în calculele de inginerie termică, se folosesc conceptele de masă uscată și masă combustibilă a combustibilului.

Greutate uscataÎn acest caz, combustibilul este biomasă uscată până la o stare absolut uscată. Compoziția sa este exprimată prin ecuație
C s + H s + O s + N s + A s = 100%.

Masa combustibila combustibilul este biomasa din care au fost îndepărtate umezeala și cenușa. Compoziția sa este determinată de ecuație
C g + N g + O g + N r = 100%.

Indicii semnelor componentelor biomasei înseamnă: p - conținutul componentului în masa de lucru, c - conținutul componentului în masa uscată, g - conținutul componentului în masa combustibilă a combustibilului.

Una dintre caracteristicile remarcabile ale lemnului de tulpină este stabilitatea uimitoare a compoziției sale elementare de masă combustibilă. De aceea Căldura specifică de ardere a diferitelor tipuri de lemn este practic aceeași.

Compoziția elementară a masei combustibile a lemnului de tulpină este aproape aceeași pentru toate speciile. De regulă, variația conținutului de componente individuale ale masei combustibile a lemnului de tulpină se încadrează în eroarea măsurătorilor tehnice, pe baza acesteia, în timpul calculelor termotehnice, a instalării dispozitivelor de ardere care ard lemnul de tulpină etc., este posibil. să accepte următoarea compoziție de lemn de tulpină pentru combustibil fără o masă de eroare mare: C g =51%, N g =6,1%, O g =42,3%, N g =0,6%.

Căldura de ardere Biomasa este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii a 1 kg dintr-o substanță. Există valori calorice mai mari și mai mici.

Putere calorică mai mare- aceasta este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii a 1 kg de biomasă cu condensarea completă a tuturor vaporilor de apă formați în timpul arderii, cu degajarea de căldură cheltuită la evaporarea lor (așa-numita căldură latentă de evaporare). Cea mai mare putere calorică Q in este determinată de formula lui D. I. Mendeleev (kJ/kg):
Q în =340С р +1260Н р -109О р.

Puterea calorică netă(NTS) - cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii a 1 kg de biomasă, excluzând căldura consumată la evaporarea umidității formate în timpul arderii acestui combustibil. Valoarea sa este determinată de formula (kJ/kg):
Q р =340C р +1030H р -109О р -25W р.

Căldura de ardere a lemnului de tulpină depinde doar de două cantități: conținutul de cenușă și umiditatea. Căldura inferioară de ardere a lemnului de tulpină a masei combustibile (uscate, fără cenușă!) este aproape constantă și egală cu 18,9 MJ/kg (4510 kcal/kg).

Tipuri de deșeuri de lemn

În funcție de producția în care se generează deșeurile lemnoase, acestea pot fi împărțite în două tipuri: deșeuri din lemn și deșeuri de prelucrare a lemnului.

Deșeuri forestiere- Acestea sunt părțile separate ale lemnului în timpul procesului de tăiere. Acestea includ ace, frunze, lăstari nelignificați, ramuri, crenguțe, vârfuri, mucuri, vârfuri, butași de trunchi, scoarță, deșeuri din producția de lemn de celuloză mărunțit etc.

În forma sa naturală, deșeurile forestiere sunt slab transportabile; atunci când sunt folosite pentru energie, sunt mai întâi zdrobite în așchii.

Deșeuri de lemn- Acestea sunt deșeuri generate în producția de prelucrare a lemnului. Acestea includ: plăci, șipci, butași, lungimi scurte, așchii, rumeguș, deșeuri de producție de așchii industriale, praf de lemn, scoarță.

Pe baza naturii biomasei, deșeurile lemnoase pot fi împărțite în următoarele tipuri: deșeuri din elementele coroanei; deșeuri de lemn de tulpină; deșeuri de scoarță; putrezirea lemnului.

În funcție de formă și dimensiunea particulelor, deșeurile de lemn sunt de obicei împărțite în următoarele grupe: deșeuri de lemn masiv și deșeuri de lemn moale.

Deșeuri de lemn bulgăre- acestea sunt tăieturi, vârfuri, decupaje, plăci, șipci, tăieturi, lungimi scurte. Deșeurile de lemn moale includ rumeguș și așchii.

Cea mai importantă caracteristică a lemnului zdrobit este compoziția sa fracționată. Compoziția fracționată este raportul cantitativ al particulelor de anumite dimensiuni în masa totală a lemnului zdrobit. Fracția de lemn zdrobit este procentul de particule de o anumită dimensiune în masa totală.

Lemnul mărunțit poate fi împărțit în următoarele tipuri în funcție de dimensiunea particulelor:

• — praf de lemn, format la șlefuirea lemnului, placajului și scânduri de lemn; partea principală a particulelor trece printr-o sită cu o gaură de 0,5 mm;
• — rumeguş, formate la tăierea longitudinală și transversală a lemnului, trec printr-o sită cu orificii de 5...6 mm;
• — așchii de lemn obtinut prin macinarea lemnului si a deseurilor lemnoase in tocatoare; partea principală a așchiilor trece printr-o sită cu orificii de 30 mm și rămâne pe o sită cu orificii de 5...6 mm;
• — chipsuri mari, a căror dimensiune a particulelor este mai mare de 30 mm.

Să notăm separat caracteristicile prafului de lemn. Praful de lemn generat în timpul șlefuirii lemnului, placajului, plăcilor aglomerate și plăcilor fibroase nu poate fi depozitat nici în depozitele tampon ale cazanelor, nici în depozitele de depozitare în afara sezonului pentru combustibili lemnos mici din cauza pericolului ridicat de vânt și explozie. La arderea prafului de lemn în dispozitivele de ardere, este necesar să se asigure respectarea tuturor regulilor de ardere a combustibilului pulverizat, prevenind apariția fulgerelor și exploziilor în interiorul dispozitivelor de ardere și pe căile de gaze ale cazanelor de abur și apă caldă.

Praful de șlefuit este un amestec de particule de lemn cu dimensiunea medie de 250 de microni cu pulbere abrazivă separată de hârtia de șlefuit în timpul procesului de șlefuire a materialului lemnos. Conținutul de material abraziv din praful de lemn poate ajunge până la 1% din greutate.

Caracteristicile arderii biomasei lemnoase

O caracteristică importantă a biomasei lemnoase ca combustibil este absența sulfului și a fosforului în ea. După cum știți, principala pierdere de căldură în orice cazan este pierderea de energie termică cu gazele de ardere. Mărimea acestei pierderi este determinată de temperatura gazelor de evacuare. La arderea combustibililor care conțin sulf, această temperatură este menținută la cel puțin 200...250 °C pentru a evita coroziunea cu acid sulfuric a suprafețelor de încălzire a cozii. La arderea deșeurilor de lemn care nu conțin sulf, această temperatură poate fi coborâtă la 100...120 °C, ceea ce va crește semnificativ randamentul unităților de cazan.

Conținutul de umiditate al combustibilului lemnos poate varia în limite foarte largi. În industria de mobilă și prelucrarea lemnului, conținutul de umiditate al unor tipuri de deșeuri este de 10...12%; în întreprinderile forestiere, conținutul de umiditate al majorității deșeurilor este de 45...55%; conținutul de umiditate al scoarței la scoarță. deșeurile după rafting sau sortare în bazine de apă ajung la 80%. Creșterea conținutului de umiditate al combustibilului lemnos reduce productivitatea și eficiența unităților de cazane. Randamentul de substanțe volatile la arderea combustibilului lemnos este foarte mare - ajunge la 85%. Aceasta este, de asemenea, una dintre caracteristicile biomasei lemnoase ca combustibil și necesită o lungime mare a flăcării în care se realizează arderea componentelor combustibile care părăsesc stratul.

Produsul biomasei lemnoase de cocsificare, cărbunele, este foarte reactiv în comparație cu cărbunii fosili. Reactivitatea ridicată a cărbunelui face posibilă funcționarea dispozitivelor de ardere la valori scăzute ale coeficientului de aer în exces, ceea ce are un efect pozitiv asupra eficienței centralelor de cazane la arderea biomasei lemnoase în ele.

Cu toate acestea, alături de aceste proprietăți pozitive, lemnul are caracteristici care afectează negativ funcționarea cazanelor. Astfel de caracteristici, în special, includ capacitatea de a absorbi umiditatea, adică o creștere a umidității în mediul acvatic. Odată cu creșterea umidității, puterea calorică inferioară scade și crește rapid consum de combustibil, arderea devine dificilă, ceea ce necesită special solutii constructiveîn echipamentele cazanelor și cuptorului. La o umiditate de 10% și un conținut de cenușă de 0,7%, NCV va fi de 16,85 MJ/kg, iar la o umiditate de 50% doar 8,2 MJ/kg. Astfel, consumul de combustibil al cazanului la aceeași putere se va modifica de mai mult de 2 ori la trecerea de la combustibil uscat la combustibil umed.

Trăsătură caracteristică lemnul ca combustibil are un conținut intern de cenușă nesemnificativ (nu depășește 1%). În același timp, incluziunile externe de minerale în deșeurile forestiere ajung uneori la 20%. Cenușa formată în timpul arderii lemnului pur este refractară, iar îndepărtarea ei din zona de ardere a cuptorului nu prezintă nicio dificultate tehnică deosebită. Incluziunile minerale din biomasa lemnoasă sunt fuzibile. Când se arde lemnul cu un conținut semnificativ, se formează zgură sinterizată, a cărei îndepărtare din zona de temperatură înaltă a dispozitivului de ardere este dificilă și necesită focare speciale pentru a asigura funcționarea eficientă a focarului. solutii tehnice. Zgura sinterizată, formată în timpul arderii biomasei lemnoase cu conținut ridicat de cenușă, are afinitate chimică cu cărămida, iar la temperaturi ridicate în dispozitivul de ardere se sinterizează cu suprafața zidărie pereții cuptorului, ceea ce face dificilă îndepărtarea zgurii.

Putere de caldura de obicei numită temperatura maximă de ardere dezvoltată în timpul arderii complete a combustibilului fără exces de aer, adică în condițiile în care toată căldura eliberată în timpul arderii este cheltuită complet pentru încălzirea produselor de ardere rezultate.

Termenul de putere termică a fost propus la un moment dat de către D.I. Mendeleev ca o caracteristică a combustibilului, reflectând calitatea acestuia din punctul de vedere al capacității sale de a fi utilizat pentru procese la temperatură înaltă. Cu cât puterea termică a combustibilului este mai mare, cu atât este mai mare calitatea energiei termice degajate în timpul arderii acestuia, cu atât eficiența de funcționare a cazanelor cu abur și apă caldă este mai mare. Puterea de căldură reprezintă limita până la care se apropie temperatura reală din cuptor pe măsură ce procesul de ardere se îmbunătățește.

Producția de căldură a combustibilului lemnos depinde de conținutul de umiditate și de conținutul de cenușă. Puterea termică a lemnului absolut uscat (2022 °C) este cu doar 5% mai mică decât puterea termică a combustibilului lichid. Când umiditatea lemnului este de 70%, puterea termică scade de mai mult de 2 ori (939 °C). Prin urmare, o umiditate de 55-60% este limita practică pentru utilizarea lemnului în scopuri de combustibil.

Influența conținutului de cenușă din lemn asupra performanței sale termice este mult mai slabă decât influența umidității asupra acestui factor.

Influența conținutului de umiditate a biomasei lemnoase asupra eficienței centralelor de cazane este extrem de semnificativă. La arderea biomasei lemnoase absolut uscate cu conținut scăzut de cenușă, eficiența de funcționare a unităților de cazane, atât din punct de vedere al productivității, cât și al eficienței lor, se apropie de randamentul de funcționare a cazanelor cu combustibil lichid și, în unele cazuri, depășește randamentul de funcționare a centralelor care utilizează anumite tipuri de cărbune.

O creștere a umidității biomasei lemnoase determină inevitabil o scădere a eficienței centralelor de cazane. Ar trebui să știți acest lucru și să dezvoltați și să luați în mod constant măsuri pentru a preveni intrarea precipitațiilor atmosferice, a apei din sol etc. în combustibilul lemnos.

Conținutul de cenușă al biomasei lemnoase îngreunează arderea. Prezența incluziunilor minerale în biomasa lemnoasă se datorează utilizării unor procese tehnologice insuficient avansate pentru recoltarea lemnului și prelucrarea primară a acestuia. Acestea ar trebui să fie preferate procese tehnologice, în care se poate minimiza contaminarea deșeurilor lemnoase cu incluziuni minerale.

Compoziția fracționată a lemnului zdrobit ar trebui să fie optimă pentru acest tip de dispozitiv de ardere. Abaterile de dimensiunea particulelor de la cea optimă, atât în ​​sus, cât și în jos, reduc eficiența dispozitivelor de ardere. Așchiile folosite pentru a tăia lemnul în așchii de combustibil nu ar trebui să producă abateri mari ale dimensiunii particulelor în direcția creșterii acestora. Cu toate acestea, prezența unui număr mare de particule prea mici este, de asemenea, nedorită.

Pentru a asigura arderea eficientă a deșeurilor lemnoase, este necesar ca proiectarea unităților de cazane să îndeplinească caracteristicile acestui tip de combustibil.

Tabel 1 - Conținut de frasin și elemente de frasin în lemn de diferite specii de arbori

Toate speciile de arbori, pe baza conținutului de elemente de frasin din lemnul lor, sunt combinate în două grupuri mari (Fig. 1). Prima, în frunte cu pinul silvestru, include arinul negru, aspenul și plopul balsam (Berlin), iar a doua include toate celelalte specii, în frunte cu molid și cireș. Un subcluster separat este format din specii iubitoare de lumină: mesteacăn argintiu și zada siberiană. Ulmul neted se deosebește de ei. Cele mai mari diferențe între ciorchinii nr. 1 (pin) și nr. 2 (molid) se remarcă în conținutul de Fe, Pb, Co și Cd (Fig. 2).

Figura 1 - Dendrograma asemănării speciilor de arbori pe baza compoziției de cenușă a lemnului lor, construită folosind metoda Ward folosind o matrice de date normalizate

Figura 2 - Natura diferențelor dintre plantele lemnoase aparținând unor grupuri diferite în funcție de compoziția de cenușă a lemnului lor

Concluzii.

1. Cel mai mult lemnul tuturor speciilor de arbori conține calciu, care este baza membranei celulare. Acesta este urmat de potasiu. Există un ordin de mărime mai puțin fier, mangan, stronțiu și zinc în lemn. Ni, Pb, Co și Cd închid seria de ranguri.

3. Speciile de arbori care cresc în cadrul aceluiași biotop al câmpiei inundabile diferă semnificativ în ceea ce privește eficiența utilizării nutrienților. Cea mai eficientă utilizare a potențialului solului este zada siberiană, 1 kg din al cărui lemn conține de 7,4 ori mai puțină cenușă decât lemnul de plop, cea mai risipitoare specie din punct de vedere ecologic.

4.Proprietatea consumului mare de minerale de către un număr de plante lemnoase poate fi folosită în fitomeliorare la realizarea plantațiilor pe terenuri tehnogenice sau poluate natural.

Lista surselor utilizate

1. Adamenko, V.N. Compoziție chimică inelele arborilor și starea mediului natural / V.N. Adamenko, E.L. Zhuravleva, A.F. Chetverikov // Dokl. Academia de Științe a URSS.- 1982. - T. 265, nr 2. - P. 507-512.

2. Lyanguzova, I.V. Compoziția chimică a plantelor sub poluare atmosferică și a solului / I.V. Lyanguzova, O.G. Diavolul // Ecosistemele forestiere și poluarea atmosferică. - L.: Nauka, 1990. P. 75-87.

3. Demakov, Yu.P. Variabilitatea conținutului de elemente de frasin din lemn, scoarță și ace de pin silvestru / Yu.P. Demakov, R.I. Vinokurova, V.I. Talantsev, S.M. Shvetsov // Ecosisteme forestiere într-un climat în schimbare: productivitate biologică, tehnologii de monitorizare și adaptare: materiale conferinta Internationala cu elemente ale unei școli științifice pentru tineret [Resursă electronică]. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 2010. P. 32-37. http://csfm.marstu.net/publications.html

4. Demakov, Yu.P. Dinamica conținutului de elemente de cenușă în inelele anuale ale pinilor bătrâni care cresc în biotopurile de luncă inundabilă / Yu.P. Demakov, S.M. Şvetsov, V.I. Talantsev // Buletinul MarSTU. Ser. "Pădure. Ecologie. Managementul naturii". 2011. - Nr 3. - P. 25-36.

5. Vinokurova, R.I. Specificitatea distribuției macroelementelor în organele plantelor lemnoase ale pădurilor de molid-brad din Republica Mari El / R.I. Vinokurova, O.V. Lobanova // Buletinul MarSTU. Ser. "Pădure. Ecologie. Managementul naturii." - 2011. - Nr. 2. - P. 76-83.

6. Akhromeyko A.I. Justificare fiziologică pentru crearea de plantații forestiere durabile / A.I. Akhromeiko. – M.: Industria forestieră, 1965. – 312 p.

7. Remezov, N.P. Consumul și circulația elementelor de azot și cenușă în pădurile părții europene a URSS / N.P. Remezov, L.N. Bykova, K.M. Smirnova.- M.: MSU, 1959. – 284 p.

8. Rodin, L.E. Dinamica materiei organice si ciclu biologic al elementelor de cenusa si azotului in principalele tipuri de vegetatie ale globului / L.E. Rodin, N.I. Bazilevici. – M.-L.: Nauka, 1965. -

9. Metodologie de măsurare a conținutului brut de cupru, cadmiu, zinc, plumb, nichel, mangan, cobalt, crom prin spectroscopie de absorbție atomică. – M.: FGU FCAO, 2007. – 20 p.

10. Metode de cercetare biogeochimică a plantelor / Ed. A.I. Ermakova. – L.: Agropromizdat, 1987. – 450 p.

11. Afifi, A. Analiză statistică. Abordare computerizată / A. Afifi, S. Eisen. - M.: Mir, 1982. - 488 p.

12. Analiza factorială, discriminantă și cluster / J. Kim, C. Muller, U. Klekka, etc. - M.: Finance and Statistics, 1989. - 215 p.