Энергия древесины

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ КАК ТОПЛИВА

Важной особенностью древесной биомассы как топлива яв­ляется отсутствие в ней серы и фосфора. Как известно, основ­ной потерей тепла в любом котлоагрегате является потеря теп­ловой энергии с уходящими газами. Величина этой потери определяется температурой отходящих газов. Эта температура при сжигании топлив, содержащих серу, во избежание серно­кислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева поддержи­вается не ниже 200... 250 °С. При сжигании же древесных от­ходов, не содержащих серу, эта температура может быть по­нижена до 110... 120 °С, что позволит существенно повысить КПД котлоагрегатов. Таким образом, одним из реальных меро­приятий по экономии топлива в котельных лесопромышленных предприятий является установка дополнительных хвостовых по­верхностей нагрева к котлоагрегатам, работающим на древес­ных отходах.

Влажность древесного топлива может изменяться в очень ши­роких пределах. В мебельном и деревообрабатывающем произ­водствах влажность некоторых видов отходов составляет 10... ...12%, в лесозаготовительных предприятиях влажность основ­ной части отходов составляет 45... 55 %, влажность коры при окорке отходов после сплава или сортировки в водных бассей­нах достигает 80 %. В дальнейшем будет показано, что повы­шение влажности древесного топлива снижает производитель­ность и КПД котлоагрегатов. В целях экономии энергии необходимо в котельных лесопромышленных предприятий преду­смотреть проведение мероприятий по снижению влажности дре­весного топлива, поступающего в топочные устройства.

Выход летучих при сжигании древесного топлива очень вы­сок— он достигает 85%. Это является также одной из особен­ностей древесной биомассы как топлива и при полугазовых топ­ках позволяет иметь большую протяженность факела, в котором осуществляется сгорание выходящих из слоя горючих компо­нентов, создающее условия для эффективной работы радиаци­онных поверхностей нагрева котлоагрегата.

Продукт коксования древесной биомассы — древесный уголь отличается высокой реакционной способностью по сравнению с ископаемыми углями. Высокая реакционная способность дре­весного угля обеспечивает возможность работы топочных уст­ройств при низких значениях коэффициента избытка воздуха, что положительно влияет на эффективность работы котельных установок при сжигании в них древесной биомассы.

Однако наряду с этими положительными свойствами древе­сина имеет особенности, отрицательно влияющие на работу кот­лоагрегатов. К таким особенностям, в частности, относится спо­собность поглощения влаги, т. е. увеличение влажности в вод­ной среде. При сплаве древесины, сортировке ее в водных бассейнах, хранении под открытым небом влажность древесины повышается. Предельное количество воды, которое может погло­тить древесина, складывается из максимального количества свя­занной и свободной влаги. Наибольшее количество связанной влаги определяется пределом насыщения стенок клеток, а коли­чество свободной влаги зависит от объема пустот между клетками и внутри них. В первом приближении максимальное количество влаги может быть подсчитано по формуле

Ц7Г* = 30+ ЮО, (3.1)

Где №Тах — максимально возможная абсолютная влажность древесины; Yo — плотность древесины в абсолютно сухом со­стоянии.

Формула (3.1) является приближенной, так как влажность при точке насыщения стенок клеток и плотность древесинного вещества взяты средние. Кроме того, при выводе формулы сде­лано предположение, что все пустоты древесины заполняются влагой. В действительности в некоторую часть пустот вода про­никнуть не может, поэтому результаты, полученные по формуле, будут превышать опытные данные. Однако для целей теплотех­нических расчетов это имеет даже положительное значение — полученные результаты являются как бы предельными с точки зрения определения наихудших условий.

Характерной особенностью древесины как топлива является незначительное содержание внутренней золы (не превышает 1 %). В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают Л° = 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической слож­ности. Минеральные включения в древесной биомассе легко­плавки. При сгорании древесины со значительным их содержа­нием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых тех­нических решений. Спекшийся шлак, образующийся при сжига­нии высокозольной древесной биомассы, имеет химическое срод­ство с кирпичом, и при высоких температурах в топочном уст­ройстве спекается с поверхностью кирпичной кладки стенок топки, что затрудняет шлакоудаление.