Деревне паливо

Вибір Вікіпедії шкіл 2007 року. Супутні теми: Навколишнє середовище

Випалювання деревини - це найбільше використання енергії, отриманої з біомаси. Деревину можна використовувати як тверде паливо для приготування їжі або опалення, а іноді і для парових машин.

Використання деревини як джерела палива для домашнього тепла старе, як і сама цивілізація. Історично воно було обмежене у використанні лише розподілом технологій, необхідних для створення іскри. Тепло деревини все ще поширений у більшості країн світу, хоча його в основному замінили вугільним, нафтовим або природним газовим опаленням. У багатьох регіонах світу опалення на дровах було виділено як серйозну загрозу здоров’ю.

Ранні приклади включають використання тепла від деревини в наметах. Пожежі були розгорнуті на землі, а отвір для диму у верхній частині намету дозволяв диму виходити конвекцією.

У постійних спорудах споруджували вогнища - поверхні з каменю або іншого негорючого матеріалу, на яких можна було розвести вогонь. Дим виліз через димову отвір на даху.

Розробка димоходу та каміна дозволила ефективніше виснажувати дим. Кам'яні обігрівачі або печі пішли на крок далі, захоплюючи велику частину тепла вогню та вихлопних газів у великій тепловій масі, стаючи набагато ефективнішим, ніж лише камін.

Металева піч була технологічним розвитком одночасно з промисловою революцією. Пічки виготовляли або виготовляли з обладнання обладнання, яке з усіх боків стримувало вогонь та забезпечувало засіб контролю за протягом - кількість повітря, яке дозволяло потрапити до вогню. Печі виготовляли з найрізноманітніших матеріалів. Чавун є одним з найпоширеніших. Були використані мильний камінь (тальк), черепиця та сталь. Металеві печі часто облицьовують вогнетривкими матеріалами, такими як вогнетривка цегла, оскільки найгарячіша частина дров’яного вогню згоряє сталь протягом декількох років використання.

Піч Франкліна була розроблена в США Бенджаміном Франкліном. Більше виготовлений камін, ніж піч, він мав відкриту передню частину та теплообмінник ззаду, який був призначений для витягування повітря з льоху та нагрівання його перед тим, як випустити його з боків. Теплообмінник ніколи не був популярною функцією, і його опускали в пізніших версіях. Так звані печі "Франклін" сьогодні виготовляються у великій різноманітності стилів, хоча жодна не нагадує оригінальний дизайн.

Герметична піч, спочатку виготовлена зі сталі, дозволяла краще контролювати горіння, будучи більш щільно обладнаною, ніж інші печі доби. Герметичні печі стали поширеними в 19 столітті.

Вміст енергії

«Калорійність» (спалювання енергії) дров залежить головним чином від того, наскільки вони сухі. «Зелена» деревина становить близько 10 МДж/кг (мегаджаулі на кілограм), деревина із повітряною витримкою близько 16 МДж/кг, в той час як деревина, що сушиться в печі, становить близько 19-20 МДж/кг. Потенційний вміст тепла в кілограмі деревини приблизно рівний для всіх сортів деревини.

Однак потенціал нагрівання дров на кубічний метр або на колоду коливається в широких межах залежно від породи дерева, з якого деревина вирубана, і, отже, від щільності колоди. У Сполучених Штатах дрова, як правило, класифікуються на дві категорії: "тверда деревина" (будь-яке широколистяне дерево) та "хвойна деревина" (будь-які види хвойних порід). Ці ярлики часто вводять в оману, оскільки деякі види хвойних порід мають більш тверду деревину, ніж деякі види широколистяного дерева. Як правило, чим твердіша деревина (що є результатом повільнішого зростання), тим вона щільніша і тим більша кількість біомаси в одиниці об'єму. Такі ліси, коли вони добре витримані, дають гарячі пожежі тривалого горіння з відносно невеликими викидами твердих частинок. Такі сорти деревини, як дуб, твердий клен, гікори та більшість плодових порід (яблуня, вишня тощо), мають найтвердішу, щільну деревину і є найбільш бажаними для дров. Широколистяні сорти, такі як верба, осика чи тополя, мають менш щільну деревину і потребують більшої кількості деревини для отримання такої ж кількості тепла. У районах, де не ростуть широколисті дерева, такі сорти, як сосна косиця, модрина західна та тис, бажані сорти дров.

Для тих, хто спалює дрова в каміні або старомодній дров’яній печі, наступний список може бути корисним. Для виробництва тепла та найкращого спалювання дерев при висушуванні на повітрі враховуйте наступне, що перераховано в порядку від найкращого до найменшого - скельний в'яз, гібрид Shagbark, білий дуб (висушений щонайменше 24 місяці), гікори біттернат, клен цукровий (також званий твердий клен) ), Бук, червоний дуб (сушений не менше 24 місяців), жовта береза, червоний в’яз, білий ясен, червоний клен, тамарак, чорна вишня, біла береза, чорний ясен, зелений ясен, сріблястий клен. Все вищезазначене - це чудові дрова з понад 20 000 БТЕ тепла, яке виробляється при висиханні.

Методи збільшення щільності деревини (наприклад, гранулювання або пресування деревної маси в формовані «колоди») можуть суттєво збільшити вміст тепла (на кубічний метр). У той же час, якщо вологість цього виду виготовленого деревного палива підтримується на стабільно низький рівень (як правило, 8 - 10%), теплоємність максимізується і можливі дуже високі коефіцієнти згоряння, що, в свою чергу, забезпечує дуже чисте горіння: низькі викиди, невелика кількість золи та мінімум сажі та відкладень у камері згоряння і димохід.

Побічні продукти згоряння

Побічним продуктом спалення деревини є деревна зола, яка в помірних кількостях є добривом, вносячи мінеральні речовини, але сильно лужна. Деревна зола також може використовуватися для виробництва мила.

Вплив на навколишнє середовище

Залежно від щільності населення, топографії, кліматичних умов та використовуваного обладнання для спалювання, опалення деревиною може спричинити серйозні проблеми із забрудненням повітря, особливо твердих частинок. Також відомо, що при спалюванні деревини виділяється різна кількість токсичних та канцерогенних речовин. Умови спалення деревини будуть сильно впливати на вміст викидів, але загалом представники охорони здоров’я в більшості країн стверджують, що опалення деревиною не є здоровим рішенням для опалення житла.

"Печі з повільним згорянням" підвищують ефективність роботи дров'яних нагрівачів, що спалюють колоди, а також збільшують виробництво твердих частинок. Сучасні галузі досліджень - печі з повільним горінням із низьким рівнем забруднення. Альтернативний підхід - використання піролізу для отримання декількох корисних біохімічних побічних продуктів та очищення вугілля, що спалюється, або надзвичайно швидке спалювання палива всередині великої теплової маси, наприклад, цегляного нагрівача. Це має наслідком, що паливо дозволяє повністю згоряти, не виробляючи твердих частинок, зберігаючи ефективність системи.

Кажуть, що деревина є нежирною формою опалення від парникових газів, оскільки при згорянні дерева виділяється така ж кількість вуглекислого газу, яке пов’язане з деревом, що росте. Тому, щоб це було правдою, ресурсом потрібно керувати відповідно.

Техніка пресування деревної маси в гранули або штучні колоди забезпечує чудовий засіб зменшення викидів: не тільки горіння дуже чисте (це, звичайно, залежить від добре спроектованої камери згоряння та системи подачі), але через підвищену щільність деревини та зменшення вмісту води, основна маса транспорту зменшується на 30 - 70%. Таким чином, викопна енергія, що споживається на транспорті, зменшується (і насправді представляє незначну частку викопного палива, споживаного на виробництво та розподіл мазуту або газу).

Дрова

Деякі дрова заготовляють у спеціально вирощених «дерев’яних ділянках», але в сильно лісистих районах їх частіше заготовляють із природних лісів. Кращою є смерть, яка не почала гнити, оскільки вона вже частково приправлена. Стояча мертва деревина вважається ще кращою, оскільки вона одночасно витримана і має менше гнилі. Заготівля цієї форми деревини зменшує швидкість та інтенсивність лісових пожеж. Заготовка деревини для дров зазвичай проводиться вручну бензопилами. Таким чином, довші шматки - що вимагають менше ручної праці та менше пального для бензопили - дешевші (але користувач повинен переконатися, що довжина вкладається в топку!) Ціни також значно варіюються залежно від відстані від ділянок деревини та якості деревини.

Дрова - як правило, це стосується деревини або дерев, непридатних для будівництва або будівництва. Дрова - це відновлюваний ресурс за умови контролю рівня споживання до стійких рівнів. Дефіцит відповідних дров подекуди призвів до того, що місцеве населення пошкоджувало величезні масиви кущів, що призвело до подальшого опустелювання.

Вимірювання дров

У метричній системі дрова, як правило, продаються у стері (1 м³ =

У Сполучених Штатах дрова зазвичай продаються за шнур, 3,62 м³, що відповідає дровам шириною 8 футів × 4 фути висотою з колод довжиною 4 фути. Шнур юридично визначений законодавством у більшості штатів. Також часто можна побачити деревину, що продається за допомогою "лицьового шнура", що зазвичай є ні законодавчо визначена і варіюється від однієї області до іншої. Наприклад, в одному штаті купу деревини шириною 8 футів × 4 фути заввишки 16 "довгих колод часто продаються як" лицьовий шнур ", хоча її обсяг складає лише третину шнура. В іншому штаті або навіть в іншій області того ж штату, обсяг шнура може бути значно різним. Отже, ризиковано купувати деревину, що продається таким чином, оскільки транзакція не базується на юридично забезпеченій одиниці виміру.

В Австралії він зазвичай продається на тонну.

Європейське використання деревного палива

Деякі країни виробляють значну частину своїх потреб у електроенергії з деревини або деревних відходів. Наприклад, Швеція таким чином виробляє 1490 мегават електроенергії, а Австрія виробляє 747 мегават. У Фінляндії зростає інтерес до використання деревних відходів як палива для домашнього та промислового опалення у вигляді ущільнених гранул.

У скандинавських країнах витрати ручної праці на переробку дров дуже великі. Тому загальноприйнято імпортувати дрова з країн з дешевою робочою силою та природними ресурсами. Основними експортерами до Скандинавії є країни Балтії (Естонія, Литва, Латвія).

Сполучені Штати використання деревного тепла

Популярність використання деревного тепла зменшилась із зростанням доступності інших, менш трудомістких видів палива. Дров’яне тепло поступово замінювалось вугіллям, а згодом опалюванням мазутом, природним газом та пропаном, за винятком сільських районів з наявними лісами.

Енергетична криза 1973 року

Недовгий підйом популярності відбувся під час та після енергетичної кризи 1973 р., Коли деякі вважали, що викопне паливо стане настільки дорогим, що перешкоджає їх використанню. Настав період інновацій, коли багато дрібних виробників виробляли печі на основі старої та нової конструкцій. Помітні нововведення тієї епохи включають обігрівач Ешлі, термостатично керовану піч з додатковим перфорованим сталевим корпусом, що запобігає випадковому контакту з гарячими поверхнями.

Було виготовлено ряд двопаливних печей та котлів, які використовували трубопроводи та трубопроводи для подачі тепла через будинок чи іншу будівлю.

Зростання популярності деревного тепла також призвів до розробки та збуту більшої кількості обладнання для різання та розколювання деревини. Споживчі гідравлічні колуни були розроблені для живлення від електрики, бензину або відбору потужності сільськогосподарських тракторів.

Журнал "Щоквартальний випал деревини" виходив кілька років до того, як змінив свою назву на "Домашній енергетичний дайджест", а згодом зник.