ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ С РАЗЛИЧНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА
Орлов А.А., Корчук Ю.А. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Influence of humidity of waste of wood on heat allocated is investigated at combustion of fuel. It is established, that high humidity of wood increases volume of products of combustion, reduces temperature of burning, increases the charge of fuel and reduces productivity of the boiler unit.
На предприятиях лесной отрасли, теплоснабжение осуществляется, в основном, от собственных производственно-отопительных котельных, в которых за счет теплоты выделяемой при сжигании топлива, получают пар или горячую воду.
В настоящее время из-за простоты в эксплуатации и надежности в работе широко применяются водогрейные котлы различной мощности отечественного и импортного производства. Топливом для них являются отходы лесопиления (горбыль, обрезки, мокрые опилки и щепа), деревообработки (сухие опилки и стружка) или производства композиционных материалов. Производители котельных агрегатов для каждой модели регламентируют определенные характеристики древесного топлива. В общем, они сводятся к ограничению размеров (длина до 1 м) и влажности топлива (до 45 - 60 %). Однако на рынке предлагаются водогрейные котлы, в которых можно сжигать топливо с любой начальной влажностью. При этом не оговаривается зависимость мощности котла от влажности сжигаемого топлива.
Известно, что при сжигании древесины с повышенной
влажностью снижается полезно используемая теплота идущая на нагрев воды в котле,
т. к. часть теплоты расходуется на испарение влаги из топлива. В целом качество
древесины как топливо оценивают по теплоте сгорания рабочей массы 
, кДж/кг, которую
можно приближенно определить по формуле Менделеева
, (1)
где 
- содержание углерода, водорода и
кислорода в древесине, %;
- относительная влажность
древесины, %.
По литературным данным [1] теплота сгорания единицы массы древесины почти не зависит от породы, т. к. элементный химический состав древесины различных пород примерно одинаков. Следовательно, на теплоту сгорания древесных отходов одного вида влияют две величины: влажность и зольность.
По данным [2] низшая теплота сгорания горючей массы стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 мДж/кг.
На основании стабильности горючей массы различных пород древесины выражение для определения теплоты сгорания стволовой древесины примет вид
,
(2)
где Ар – зольность топлива, %.
На рисунке 1 приведена зависимость низшей удельной теплоты сгорания древесных отходов от их влажности рассчитанной по выражению 2.
Рисунок 1 - Зависимость низшей удельной теплоты сгорания древесных отходов от их влажности
Результаты расчетов показывают, что теплота сгорания рабочей массы древесных отходов существенно снижается при повышении влажности древесины. Так при значении влажности древесины 80 % тепловая энергия выделяемая при сжигании топлива снижается на 33 % по сравнению с энергией выделяемой при сжигании древесины с влажностью 30 %. Дальнейшее повышение влажности топлива приводит к тому, что выделяемая тепловая энергия практически сопоставима с затратами теплоты на испарение влаги из единицы топлива.
Представленные на рынке котельные агрегаты в основном ориентированны на два вида топлива: мелкофракционные отходы (цепа, опилки, стружка) и кусковые отходы. При этом мощность котлов приводится при номинальной влажности, которая для мелкофракционных отходов принимается равной Wном = 30 % , а для кусковых - Wном = 45 %. Учитывая выше изложенное, теплопроизводительность котельного агрегата будет существенно зависеть от влажности сжигаемого топлива различных фракций (рисунок 2). Так, при повышении влажности топлива от номинальной до 80 % действительная мощность котельного агрегата снижается при сжигании мелкофракционных отходов на 32,8 %, а кусковых отходов – на 23,4 %.
1 - мелкофракционные отходы; 2 – кусковые отходы
Рисунок 2 - Зависимость мощности котлоагрегата от влажности топлива
Таким образом, повышение влажности древесных отходов приводит к уменьшению теплоты сгорания топлива, увеличению объема продуктов сгорания и к снижению температуры горения. В результате уменьшается производительность котельного агрегата и увеличивается расход топлива. Следовательно, при выборе мощности котла необходимо учитывать вид и влажность сжигаемых древесных отходов.
Литература
1. Уголев, Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения [Текст]/ Б.Н. Уголев. – Учебник для лесотехнических вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп: - М.: МГУЛ, 2001. – 340 с.
2. Головиков, С.И. Энергетическое использование древесных отходов [Текст]/ С.И. Головиков и др. – М.: Лесн. пром-сть, 1987. – 224 с.