Экологически чистые, возобновляемые источники энергии

Преимущества применения древесной щепы по сравнению с каменным углем

1. При применении древесной щепы решаются следующие вопросы:
   1. утилизации отходов лесопилок;
   2. утилизации сучков, подлеска при разработке делянок на лесоповале;
   3. вопросы по зачистке земель сельхоз назначения, заросших березняком и кустарником;
   4. по утилизации неделовой древесины;
   5. по очистке лесов и лесополос;
   6. снижение пожароопасности лесов и лесополос.
2. Котлы, работающие на щепе, экологически более чистые, т.к. система автоматики котлов следит за полным сгоранием щепы и за правильным соотношением подаваемого воздуха и щепы.
3. Щепа – это возобновляемый источник энергии.

Качество щепы

Для бесперебойного функционирования небольших отопительных систем требуется сухой, просеянный материал с определенными размерами отдельных щепок. Обычно для этого используется материал с длиной частиц основной фракции от 3,15 до 30 мм и остаточной влажностью менее 30%.

На больших установках могут использоваться более грубые материалы с увеличенными отклонениями по длине кромки.

Важным показателем качества горения является зольность щепы. При большой зольности требуется очистка дымовых газов.

Нормирование и классификация щепы

В качестве основных параметров в соответствии с классификацией по австрийскому стандарту М7133, устанавливаются требования к размеру щепы, например: G30 - для щепы с поперечным сечением максимум 3 см 2 , G50 - для щепы с поперечным сечением максимум 5 см 2 , а также к содержанию влаги, например: W35 - для щепы с содержанием влаги максимум 35%.

В данной норме устанавливаются классы и спецификации для следующих параметров:

• Влажность
• Зольность
• Фракционный состав (размер)
• Насыпная плотность
• Содержание азота и хлора
• Теплота сгорания

Характеристики щепы

Если теплота сгорания дерева зависит только в незначительной мере от вида дерева, то влажность в этом плане имеет большое значение. Кроме того, влажность является определяющим фактором для стойкости при хранении древесной щепы.

Древесная щепа при влажности ниже 30% классифицируется как «пригодная для хранения», т.е. в данном случае речь не может идти о микробном разложении дерева и связанных с этим потерях массы и энергии. Влажность свежесрубленного материала составляет от 50% до 60%. Поэтому рекомендуется производить щепу после предварительной просушки.

В следующей таблице показана теплота сгорания в зависимости от влажности. Теплота сгорания свежеспиленных хвойных деревьев составляет примерно 2 кВт*ч на кг, после сушки до влажности 20% теплота сгорания щепы может увеличиваться вдвое (4 кВт*ч).

Насыпная плотность является следующей основной характеристикой щепы (и других твердых видов топлива).

Кроме всего прочего, она определяет плотность энергии топлива и находится в непосредственной зависимости от объема помещения, необходимого для хранения и транспортировки определенного количества энергии.

Если теплота сгорания щепы с влажностью 20% из дуба и бука составляет 1100 кВт*ч с насыпного кубометра, то теплота сгорания щепы из тополя существенно ниже и составляет 680 кВт*ч с насыпного кубометра.

Например, чтобы покрыть годовую потребность 44 МВт*ч многоквартирного дома, требуется 40 насыпных кубометров щепы из дуба и бука или 65 насыпных кубометров щепы из тополя.

Изготовление и сбыт

В Германии, на рынке прежде всего востребована щепа из хвойных деревьев.

В 2007 году согласно данным Федерального статистического бюро производство щепы из хвойных деревьев составило 3,80 миллионов тонн, за тот же период было произведено только 41.000 тонн щепы из лиственных деревьев.

Сбыт продукции более низкого качества из горбылей и мелкого кустарникового леса составил 1,98 миллионов тонн. В тот же период было импортировано 4.04 миллиона тонн щепы или пластинок из хвойных деревьев и 85.000 тонн из лиственных деревьев. Это повышение импорта на 340% в течение 5 лет. 63% импорта пришлось на Австрию, Нидерланды и Францию. Экспорт щепы и пластинок в 2007 году составил 17,94 миллиона тонн, что на 66% превышает показатели 2002 года.

Цена

Цены за древесную щепу за прошедшие годы выросли, с июля 2004 года по июль 2009 года прирост составил 80%. Розничная сбытовая цена за сухую щепу в 4 квартаде 2009 года составляла в Германии 119 Евро за тонну (20% влажность или 25% влажность древесины, поставка 30м 3 , включая доставку до 20 км и НДС). Это соответствует цене за эквивалент жидкого топлива в 29,71 центов за литр.

Существенная разница или колебания в цене определяются в зависимости от региона, сезона, качества, влажности и удаленности от объекта поставки. Важным фактором является также объем поставки, так как мощные ТЭЦ расходуют на топливо на 40% меньше, чем маленькие установки.

ТОПЛИВО - ДРЕВЕСНАЯ ЩЕПА

Древесная щепа представляет собой размельченное дерево. В качестве топлива выгода вне конкуренции, имеется в наличии в достаточном количестве и непрерывно восполняется.

При необходимости только в результате регулярного ухода за своими лесами можно мобилизовать дополнительно ежегодно большие количества.

В щепу можно перерабатывать любое необработанное дерево: круглый лесоматериал, отходы лесопиления, дерево после обработки и переработки, продукция хозяйств с быстрым оборотом рубки, деревья после прореживания и древесные остатки.

Щепа, как и пеллеты:

• Отечественное топливо.
• Не зависит от кризиса.
• Нейтральная к углекислому газу.
• Не дорогая по цене.

Ее применение снижает зависимость от импорта, сдерживает формирование цен в стране и предлагает устойчивые шансы развития для регионов.

Преимущества древесной щепы по сравнению с дровами и кусковой древесиной заключаются, прежде всего, в ее сыпучести, что обеспечивает сжигание в полностью автоматических отопительных установках.

Для качества древесной щепы имеют значение такие характеристики топлива, как влажность, кусковатость, распределение по крупности, доля мелких фракций, доля коры, насыпная плотность и содержание золы.

С увеличением доли коры при сжигании образуется большее количество золы.

Насыпная плотность отражает вес насыпного кубометра и определяет в конечном итоге, какую теплоту сгорания покупатель получит за свои деньги.

В Германии отсутствуют нормы ДИН по щепе. В следствие длительного использования в Германии укоренились в качестве торгового стандарта предельные значения и условия австрийской классификации по щепе в соответствии с австрийской нормой М7133.

В мае 2005 года в качестве классификационной нормы вступила в силу предварительная норма (техническая спецификация) под названием «Твердое биотопливо – Спецификации и классы топлива» (DIN CEN/TS 14961), в которой определяются классы и спецификации для следующих параметров:

• Влажность
• Зольность
• Распределение размера зерна
• Насыпная плотность
• Содержание азота и хлора
• Теплота сгорания

Другие данные по щепе:

• Теплота сгорания: ок. 3,3 - 4,3 кВт*ч/кг или 783 кВт*ч/м 3 в зависимости от влажности (от свежесрубленного состояния до 40% влажности).
• Насыпная плотность: ок. 210 - 250 кг/м 3 в зависимости от влажности, 230 кг/м 3 при 20% влажности.
• Идеальный размер: длина кромки 30-50 мм.
• Влажность: w (относительная влажность) – указанная в процентах масса воды в соотношении к общей массе, массе свежесрубленной древесины.
• Владность: u (абсолютно сухая древесина=абсолютно высушенная на воздухе) – указанная в процентах масса воды в соотношении к сухой массе, массе сухого вещества.

Единицы измерения:

• 1 Srm = насыпной кубометр, соответствует 1 м 3 древесины насыпью
• 1 rm = складочный кубометр (стер), соответствует 1 м 3 древесины, уложенной рядами
• 1 fm = 1 кубометр сплошной древесины (без промежутков)

Коэффициенты пересчета:

• 1 насыпной кубометр щепы = ок. 65-75 л жидкого топлива
• 1 насыпной кубометр щепы = насыпная плотность 210-250 кг/м 3
• 1 кг щепы = ок. 3,4 кВт.ч
• 1 складочный кубометр древесины (стер) = ок. 2,5 насыпных кубометров щепы
• 1 кубометр сплошной древесины = ca. 2,8 насыпных кубометров щепы

Коэффициент первичной энергии: для щепы fP= 0,2
(описывает потери, возникающие при получении, преобразовании и транспортировке соответствующего энергоносителя)

Теплота сгорания и стоимость:

Ориентировочные данные.

Цены за щепу могут отличаться по регионам. (1 т щепы = ровно 3.400 кВт*ч)

Следующая диаграмма показывает динамику цен с 2007 года за щепу, жидкое топливо, газ и пеллеты за 10 кВт*ч

1 – древесная щепа, 2 – древесные пеллеты, 3 – жидкое топливо, 4 – природный газ.

	Насыпная плотность свежеотгруженной технологической щепы		Насыпная плотность свежеотгруженных древесных опилок
Порода дерева	Плотность (кг/м 3)	Предел плотности (кг/м 3)	Плотность (кг/м 3)	Предел плотности (кг/м 3)
Дуб	292	248-371	227	193-288
Акация	277	234-288	215	182-225
Граб	273	266-286	213	207-223
Ясень	270	187-342	210	146-266
Рябина (дерево)	262	248-320	204	193-249
Яблоня	259	237-302	202	185-235
Бук	244	223-295	190	174-230
Вяз	238	202-295	185	157-230
Лиственница	239	194-239	186	151-186
Клён	236	205-248	183	160-193
Берёза	234	184-277	182	143-216
Груша	241	211-256	188	164-199
Каштан	234	216-259	182	168-202
Кедр	205	202-209	160	157-162
Сосна	187	112-274	146	87-213
Липа	184	158-288	143	123-224
Ольха	180	169-209		132-162
Ива	176	167-212	137	129-165
Осина	169	166-198	132	129-154
Ель	162	133-270	126	104-210
Верба	162	151-180	126	118-140
Орех лесной	155	151-162	120	118-126
Орех грецкий	202	176-212	157	137-165
Тополь	153	140-212	119	109-165
Пихта	148	126-216	115	98-168

Пояснение к таблице

• В таблице указана плотность измельчённой древесины при влажности 12%.
• Исходные показатели удельного веса древесины взяты из «Справочника по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975г. и дополнены из университетской методички - Коломинова М.В., Методические указания для студентов специальности 250401 «Лесоинженерное дело», Ухта УГТУ 2010г.
• выполнен по ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая»

Щепа Согласно ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая», основную часть массы технологической щепы составляет фракция 10...20мм. Допускается содержание фракции 20...30мм в количестве 3...10% и фракции 5...10мм в количестве 0...10% от общей древесной массы. Общие пределы размеров частиц технологической щепы составляют 5...30мм.

Учёт технологической щепы производится в кубических метрах плотной массы в зависимости от породы дерева, с округлением до 0,1куб.м. Коэффициенты перевода объёма щепы в плотную древесную массу: 0,36 - свежеотгруженная щепа, 0,40 - транспортировка до 50км, 0,42 - перевозка свыше 50км, 0,43 - в конце транспортировки на расстояние от 500км.

В отличие от технологичекой, стандартов на топливную щепу не существует. Размеры фракции и фракционный состав для топливной щепы указывается производителем отопительного оборудования. Производитель топливного оборудования не ограничен в выборе фракции и качестве сжигаемой топливной щепы. Межхозяйственная (торговая) отгрузка топливной щепы производится по факту обмера - либо в объёмных единицах (куб.метр), либо в весовых (тн, кг). Древесная стружка Древесная стружка - ненормируемый объёмный материал. Насыпная плотность измельчённой древесной стружки, фракцией 5-8 мм находится в пределах 10-25% от плотности обычной древесины. Древесные опилки Древесные опилки - отходы деревообаботки, мелкие частицы древесины, образованные в процессе пиления дерева. Технологические опилки для бумажной и гидролизной промышленности должны содержать не более 8% коры, 5% гнили и 0,5% минеральных примесей (см. ГОСТ 18320-78 «Опилки древесные»). По ГОСТ 18320-78, размер фракции древесных опилок составляет 1...30мм. При этом, допускается содержание фракции менее 1мм в количестве до 10% и фракции более 30мм в количестве до 5% от общей опилочной массы.

Учёт опилок производится в кубических метрах плотной массы в зависимости от породы дерева, с округлением до 0,1куб.м. Коэффициенты перевода объёма опилок в плотную древесную массу: 0,28 - свежеотгруженные опилки, 0,34 - транспортировка от 5км до 50км, 0,36 - перевозка от 50км до 500км, 0,38 - в конце транспортировки на расстояние свыше 500км. Средняя насыпная плотность древесных опилок колеблется в пределах 220-420 кг/м³ для сухих (8-15% влажности) и 320-580 кг/м³ для влажных (от 15% влажности) опилок. Продолженме

Альтернативное Отопление:

(рис. 14.1 - Теплотворная
способность топлива)

Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива.

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:

• От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.).
• От его влажности и зольности.

Таблица 4 - Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов .
Вид энергоносителя	Теплотворная способность				Объёмная плотность вещества (ρ=m/V)	Цена за единицу условного топлива	Коэфф. полезного действия (КПД) системы отопления, %	Цена за 1 кВт·ч	Реализуемые системы
	МДж		кВт·ч
	(1Мдж=0.278кВт·ч)
Электричество	-		1,0 кВт·ч		-	3,70р. за кВт·ч	98%	3,78р.	Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование, приготовление пищи
Метан (CH4, температура кипения: -161,6 °C)	39,8 МДж/м³		11,1 кВт·ч/м³		0,72 кг/м³	5,20р. за м³	94%	0,50р.
Пропан (C3H8, температура кипения: -42.1 °C)	46,34 МДж/кг	23,63 МДж/л	12,88 кВт·ч/кг	6,57 кВт·ч/л	0,51 кг/л	18,00р. за л	94%	2,91р.	Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Бутан C4H10, температура кипения: -0,5 °C)	47,20 МДж/кг	27,38 МДж/л	13,12 кВт·ч/кг	7,61 кВт·ч/л	0,58 кг/л	14,00р. за л	94%	1,96р.	Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Пропан-бутан (СУГ - сжиженный углеводородный газ)	46,8 МДж/кг	25,3 МДж/л	13,0 кВт·ч/кг	7,0 кВт·ч/л	0,54 кг/л	16,00р. за л	94%	2,42р.	Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение
Дизельное топливо	42,7 МДж/кг		11,9 кВт·ч/кг		0,85 кг/л	30,00р. за кг	92%	2,75р.	Отопление (нагрев воды и выработка электричества - очень затратны)
Дрова (берёзовые, влажность - 12%)	15,0 МДж/кг		4,2 кВт·ч/кг		0,47-0,72 кг/дм³	3,00р. за кг	90%	0,80р.	Отопление (неудобно готовить пищу, практически невозможно получать горячую воду)
Каменный уголь	22,0 МДж/кг		6,1 кВт·ч/кг		1200-1500 кг/м³	7,70р. за кг	90%	1,40р.	Отопление
МАРР газ (смесь сжиженного нефтяного газа - 56% с метилацетилен-пропадиеном - 44%)	89,6 МДж/кг		24,9 кВт·ч/м³		0,1137 кг/дм³	-р. за м³	0%		Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение

(рис. 14.2 - Удельная теплота сгорания)

Согласно таблице «Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов», пропан-бутан (сжиженный углеводородный газ) уступает в экономической выгоде и перспективности использования только природному газу (метану). Однако следует обратить внимание на тенденцию к неизбежному росту стоимости магистрального газа, которая на сегодняшний день существенно занижена. Аналитики предрекают неминуемую реорганизацию отрасли, которая приведёт к существенному удорожанию природного газа, возможно, даже превысит стоимость дизельного топлива.

Таким образом, сжиженный углеводородный газ, стоимость которого практически не изменится, остаётся исключительно перспективным - оптимальным решением для систем автономной газификации.

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу.

Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.

Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки – своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.

Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева. Теплотворная способность измеряется в килокалориях – то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет. И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.

Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально. Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше. Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров. Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении. При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины, на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

• Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
• Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Плотность древесины и ее влияние на теплотворность

Чтобы оценить теплотворность, нужно использовать немного другую характеристику, а именно удельную теплотворность, представляющую собой величину, производную от плотности и теплотворности.

Экспериментальным путем были получены сведения об удельной теплотворности тех или иных пород древесины. Сведения даны для одинакового показателя влажности в 12 процентов. По результатам эксперимента была составлена вот такая таблица :

Используя данные из этой таблицы вы легко сможете сравнить теплотворную способность различных пород древесины.

Какие дрова можно использовать в России

Традиционно, самой любимой породой дров для сжигания в кирпичных печах в России является береза. Хотя по сути береза представляет собой сорняк, семена которого легко зацепляются за любую почву – оно чрезвычайно широко используется в быту. Неприхотливое и быстро растущее дерево верой и правдой служило нашим предкам уже множество веков.

Березовые дрова имеют сравнительно хорошую теплотворность и горят достаточно медленно, ровно, не накаляя чрезмерно печь. Кром того, даже сажа, получаемая при сгорании березовых дров идет в дело – она включает в себя деготь, который используется как в бытовых, так и в лечебных целях.

Кроме березы, из лиственных пород дерева в качестве дров используется древесина осины, тополя и липы. Качество их по сравнению с березой, конечно же не очень, но при неимении других вполне можно пользоваться и такими дровами. Кроме того, липовые дрова при сгорании выделяют особый аромат, который считается полезным.

Дрова из осины дают высокое пламя. Их можно использовать на заключительном этапе топки, чтобы выжечь сажу, образовавшуюся при сжигании других дров.

Также довольно ровно горит ольха, и после сгорания она оставляет небольшое количество золы и сажи. Но опять же по сумме всех качество ольховые дрова не могут составить конкуренцию березовым. Но с другой стороны – при использовании не в бане, а для приготовления пищи – ольховые дрова очень даже неплохи. Их ровное горение помогает качественно готовить пищу, особенно выпечку.

Дрова, заготовленные из плодовых деревьев встречаются довольно редко. Такие дрова, а особенно клен горят очень быстро и пламя при горении достигает очень высокой температуры, что может негативно сказаться на состоянии печи. К тому же вам всего лишь нужно нагреть в бане воздух и воду, а не плавить в ней металл. При использовании таких дров их необходимо перемешивать с дровами с низкой теплотворной способностью.

Дрова из хвойных пород дерева используются довольно редко. Во-первых, такая древесина очень часто используется в строительных целях, а во-вторых – наличие большого количества смолы в хвойных деревьях загрязняет топки и дымоходы. Топить печку хвойными дровами имеет смысл только после длительной сушки.

Как заготавливать дрова

Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки. По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса. Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.

Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.

Как пилить и колоть дрова

Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные – обычным топором.

Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.

Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.

Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги – длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.

Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.

Теплотворная способность дров: видео

Правильный выбор топлива для твердотопливного котла помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Используя дрова, пеллеты (топливные гранулы), топливные брикеты и уголь для обогрева помещений важно, чтобы тепловыделение происходило медленно.

Для отопления помещений лучше всего подходит древесина лиственных пород: дуб, ясень, береза, орешник, тис, боярышник.

Различные породы деревьев имеют свои особенности горения. Так, дрова из бука, березы, ясеня, орешника трудно разжигать, но они могут гореть сырыми, так как имеют небольшую влажность. К тому же «лиственные» дрова, кроме буковых, легко раскалываются.

Ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее с дымохода. Березовые дрова хороши для тепла, но при недостаточном количестве воздуха в топке горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), которая оседает на стенках трубы. В свою очередь сосновые дрова горят жарче еловых через большее содержание смолы.

Дуб и граб имеют лучшую теплоотдачу при горении, но плохо раскалываются, кедр дает долготлеющий уголь, дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, из вишни и вяза – дымят при горении, а с платана – легко плавятся, но трудно колются.

Дрова хвойных пород имеет низкую теплотворную способность, дымят и искрят, образуя смолистые отложения в трубе, но легко колются и плавятся. Тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров различных пород зависит от плотности древесины, в свою очередь влияет на пересчетный коэффициент кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров

Примечательно, что 1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200-210 литров жидкого топлива или 200-210 м 3 природного газа.

Пеллеты, для производства которых используют кору, опилки, щепки, отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен), а также органические упаковочные материалы и картонную тару, по эффективности равноценны каменному углю.

Этот современный универсальный вид биотоплива сегодня производят как из булыжника твердых и мягких пород деревьев, так из соломы, подсолнечной лузги, початков и стеблей кукурузы, торфа.

Изготовленные из безвредной для человека и окружающей среды вторсырья, пеллеты выделяют в 10-50 раз меньше углекислого газа (СО 2) в окружающую среду и в 15-20 раз меньше золы, чем в случае сжигания угля.

Пеллеты используют для отопления жилых домов путём сжигания в печах, каминах и котлах, для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул, с высоким содержанием древесной коры).

К тому же пеллеты стоят дешевле, чем уголь, жидкое топливо или дрова, такое биотопливо удобно транспортировать в фасованных пакетах и россыпью, оно не требует больших складских площадей и может храниться на открытом воздухе, не разбухая и не поддаваясь гниению.

При хранении пеллеты не самовозгораются, не требуют дополнительной обработки перед применением, а их теплотворная способность выше, чем у опилок и щепы, и в 1,5 раза превышает теплотворность дров.

Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии

При сжигании 1,9 т пеллет выделяется приблизительно такое же количество тепла, что и при сжигании 1 т мазута. При этом стоимость пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута.

Сравнительные характеристики видов топлива

Такое биотопливо сгорает почти полностью с минимальным количеством шлаков и позволяет гораздо реже чистить котел. Котлы на пеллетах работают дольше, требуют меньшего обслуживания и более экономичны. К тому же бытовые нагревательные устройства на пеллетах можно регулировать в автоматическом режиме.

В США производство пеллет регулируется определенными стандартами – Standard Regulations & Standards for Pellets in the US – по плотности, размерам, влажности, содержания пыли и других веществ. Так, на сорт Премиум, зольность которого составляет не более 1%, приходится около 95% производимых в Штатах пеллет, остальные – на сорт Стандарт, зольность которого составляет не более 3%.

– В Германии: DIN 51731, в Австрии: ONORM M 7135, в Великобритании: The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцарии: SN 166000, в Швеции: SS 187120.

Основные европейские стандарты качества топливных гранул

Топливные брикеты, при производстве которых также используются отходы деревообработки (опилки, щепа), отходы сельского хозяйства (солома, шелуха подсолнечника, гречихи) и торфа, подходят для различных типов топок (печей), дровяных котлов и каминов.

Сейчас можно приобрести RUF-брикеты – кирпичики прямоугольной формы, NESTRO-брикеты цилиндрической формы, иногда с радиальным отверстием внутри и Pini & Kay – брикеты, которые имеют 4, 6 или 8 граней с продольным радиальным отверстием внутри.

Это экологически чистое биотопливо не поддается воздействию грибков, горит дольше, чем дрова в 2-4 раза, удобное в хранении и использовании.

Также брикеты имеют в среднем в два раза выше по сравнению с обычными дровами теплотворность, обеспечивая постоянную температуру на каждом этапе горения благодаря ровному пламени.

Современные твердотопливные котлы на брикетах можно чистить не чаще 1 раза в год, а золу использовать как экологически чистое удобрение.

Расходы на отопление топливными брикетами ниже, чем в случае использования каменного угля или дров.

Качество угля зависит от возраста и условий углефикации. По мере старения происходила концентрация углерода и снижение содержания летучих составляющих, в частности, воды. Так, молодой бурый уголь имеет влажность 30-40% и более 50% летучих компонентов, каменный уголь имеет влажность 12-16% и около 40% летучих компонентов, а у старого угля – антрацита – эти 2 показателя составляют 5-7% .

Уголь также содержит различные негорючие золообразующие примеси, «породу». Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля, а наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля.

В зависимости от сорта и условий добычи количество минеральных веществ отличается очень сильно. Так, зольность каменного угля составляет около 15% (10-20%).

Вредным компонентом угля также является сера, в процессе сгорания которой образуются оксиды, которые в воздухе превращаются в серную кислоту.

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но из «бытовой» точки зрения достаточно знать маркировку и возможности использования.

Используется следующая система обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).

Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток.

На первом этапе горения выделяются летучие вещества, при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла. На втором этапе выгорает коксовый остаток, интенсивность горения и температура воспламенения которого зависит от степени углефикации, то есть от вида угля (бурый, каменный, антрацит).

Чем выше степень углефикации (высшая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Уголь марок Б (бурый), Д (каменный длиннопламенные), Г (каменный газовый) из-за высокого содержания летучих веществ быстро разгорается и быстро сгорает.

Уголь этих марок доступный и подходит практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом.

Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами, а неполное – багровым пламенем и черным дымом. Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться.

Уголь марок СС (каменный слабо-спекающийся, А (Антрацит) разжечь труднее, зато оно горит долго и выделяет значительно больше тепла.

Такой уголь можно загружать большими партиями, так как в нем горит преимущественно коксовый остаток и нет массового выделения летучих веществ.

Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, или, наоборот, чрезмерное повышение температуры, что приводит к вынесению тепла и прогоранию котла.

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива