Теплотворная способность древесных пеллет: Характеристики пеллет (древесных топливных гранул). Что такое пеллеты?

Теплотворная способность топлива в таблицах: дрова, уголь, пеллеты

К веществам органического происхождения относится топливо, которое при горении выделяет определенное количество тепловой энергии. Выработка тепла должна характеризоваться высоким КПД и отсутствием побочных явлений, в частности, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две составляющие. К горючей части относятся такие химические элементы, как водород и углерод, представляющие в целом углеводородную смесь, а также сера. В составе негорючей составляющей присутствуют вода, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.

Полное сгорание 1 кг топлива, состоящего из вышеуказанных компонентов, способствует выделению различного количества тепловой энергии. Любое вещество оценивается по такому показателю, как теплота сгорания.

Под теплотой сгорания топлива (ТСТ), измеряемой в кДж/кг, подразумевается количество энергии, которое выделяется в результате полного сгорания 1 кг вещества. Этот показатель формируется по двум уровням. Высшая ТСТ образуется за счет процесса конденсации воды, имеющейся в продуктах горения. При определении низшей ТСТ предыдущую ее степень не учитывают.

Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется довольно просто: в цилиндрах невозможен процесс конденсации жидкости. Для установления ТСТ используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в эту среду, затем анализируются результаты.

Для нефтяных веществ ТСТ высчитывается по следующим формулам:

Q_В = 33913ω(С) + 102995 ω(Н) – 10885 ω(O – S),

Q_Н = Q_В – 2512 ω(Н₂О),

где ω(C, H, O, S) – массовые доли элементов в топливе, %;

ω(Н₂О) – количество водяных паров в продуктах сгорания одного кг материала, %.

Для каждого типа вещества, отличающегося химическим составом, характерна своя ТСТ. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:

• дрова и уголь;
• пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Дрова

Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным. По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник. Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

Уголь

Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует в молодом материале.

В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.

Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

• кругляка деревьев любых пород;
• соломы;
• торфа;
• подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

• экологичность;
• неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
• удобство хранения даже под открытым небом;
• равномерность и длительность горения;
• относительно невысокая стоимость;
• возможность использования для различных отопительных устройств;
• подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.

Брикеты

Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются хорошей альтернативой получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий.

В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

Жидкое и газообразное топливо

Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая:

Похожие статьи:

Категории пеллет, технические параметры — ЭкоГран

Пеллеты (топливные гранулы) — в зависимости от сырья, пеллеты бывают разного цвета и состава.

Давайте разберемся во всём этом разнообразии.

Классификация пеллет

Пеллеты представляют собой прессованные цилиндры диаметром до 25 мм, наибольшее распространение получили пеллеты диаметром 6-10 мм. Физико-геометрические характеристики:

• — диаметр;
• — длина;
• — плотность;
• — влажность;
• — насыпная масса;
• — зольность;
• — истираемость.

Подобная форма обеспечивает сыпучесть и позволяет использовать все известные способы автоматизации в подающих устройствах котельных. Во многом благодаря этому, пеллеты стали основным видом прессованного топлива в Европе. Химические характеристики готовых гранул зависят от исходного сырья. В процессе прессования не допускается использование посторонних материалов, таких как клей и пластмассы. Еще одной характеристикой топливных гранул является количество выделяемой тепловой энергии. Зачастую такой показатель является основным при формировании стоимости на данный вид топлива.Пеллеты всегда тонут в воде, и хорошие, и плохие, так как плотность пеллет больше «1». Не является критерием оценки запах пеллет, за исключением посторонних запахов, указывающих на применении хим. связующих или неправильного хранения. Ровный край на изломе пеллеты тоже говорит мало о чем.

Классификация по сорту.

 Пеллеты, как топливо, подразделяется на такие сорта:

• — Белые пеллеты — пеллеты премиум класса;
• — Индустриальные пеллеты – отличаются от «белых» цветом, повышенной зольностью;
• — Агропеллеты — Топливо стандартного качества.

Классификация по используемому сырью:

• — Древесные гранулы;
• — Гранулы из лузги;
• — Гранулы из угля;
• — Гранулы из торфа;
• — Гранулы из твёрдых бытовых отходов.

Описание классов пеллет:

Белые пеллеты (пеллеты премиум класса) — (этот термин часто используется покупателями) — они имеют светлый цвет. Такой цвет достигается благодаря проведению окорки древесины перед её дроблением и гранулированием, а так же правильной сушкой древесины. Белые пеллеты имеют очень большое преимущество перед своими конкурентами — низкая зольность. Зольность у белых пеллет не более 0,5%. Котёл, при их использовании, должен быть вычищен всего один раз в месяц. Теплотворная способность таких пеллет составляет 17,2 МДж/кг. Золы при чистке котла очень мало. Пеллеты премиум сорта обычно производится из опилок мягкой или твёрдой пород древесины, не содержащих кору дерева. Пеллеты премиум, которые составляют более чем 95% от всего производства пеллетов, могут сжигаться в любых печах, созданных для топлива стандартного или повышенного качества.

Индустриальные пеллеты. Цвет таких пеллет уже темнее. Это связано с тем, что в пеллетах присутствует кора и прочие несгораемые остатки (земля, пыль). Зольность данной категории пеллет начинается от 0,7%. Теплотворная способность таких гранул, в большинстве своем ни чем не отличается от «белых» пеллет. Она равна 17,2 МДж /кг. В данном случае котёл придется чистить чаще. Частота чистки будет напрямую зависеть от того на сколько высока зольность топлива.

Агропеллеты. Топливо стандартного качества. Такие пеллеты производят из отходов шелушения гречки, семян подсолнечника. Данные пеллеты имеют очень тёмный цвет. Их теплотворная способность — 15 МДж/кг, а зольность 3% и более. Основное преимущество агропеллет — их цена. Они намного дешевле вышеперечисленных. Как правило, их используют для сжигания в крупных котлах, на больших тепловых станциях. Чистка котла в таком случае увеличивается до одного раза в день, либо используется пеллетный котёл с автоматической чисткой. Такие пеллеты должны использоваться только в печах, определяемых для их использования.

Физические характеристики пеллет из древесины

• — Выделяемая энергия при сгорании — 5 кВт/кг;
• — Остаток влажности — 8-12%;
• — Зольность, максимум 5%;
• — Длина 5-50 мм;
• — Плотность пеллет 1200-1400 кг/м³;
• — Насыпная плотность (для транпортировки и хранения) 650 кг/м³;

При сжигании 1 т гранул выделяется столько тепловой энергии, как при сжигании:

• — 1600 кг древесины;
• — 475 м³ газа;
• — 500 л дизельного топлива;
• — 685 л мазута.

Преимущества и недостатки пеллет

Преимущества

Топливные гранулы — экологически чистое топливо с содержанием золы не более 5%. При сжигании гранул в атмосферу выбрасывается ровно столько СО₂, сколько было поглощено растением во время роста. Гранулы менее подвержены самовоспламенению, так как не содержат пыли и спор, которые также могут вызывать аллергическую реакцию у людей. Гранулы отличаются от обычной древесины высокой сухостью (8—12% влаги против 30—50% в дровах) и большей — примерно в полтора раза — плотностью. Эти качества обеспечивают высокую теплотворную способность по сравнению со щепой или дровами — при сгорании тонны гранул выделяется приблизительно 5 кВт•ч тепла, что в полтора раза больше, чем у обычных дров. Низкая влажность — это не только преимущество гранул как топлива, но и проблема их производства. Сушка может оказаться одной из основных статей расходов при производстве топливных материалов из отходов деревообработки. Кроме того, в зависимости от производства, сбор, сортировка и очистка сырья также могут повлечь дополнительные затраты. Процесс сушки важно тщательно спланировать, что позволит уменьшить риски, связанные с качеством готовой продукции, её себестоимостью и пожароопасностью производства. Лучшим вариантом является производство биотоплива из сухой стружки. Одно из важнейших преимуществ гранул — высокая и постоянная насыпная плотность, позволяющая относительно легко транспортировать этот сыпучий продукт на большие расстояния. Благодаря правильной форме, небольшому размеру и однородной консистенции продукта, гранулы можно пересыпать через специальные рукава, что позволяет автоматизировать процессы погрузки-разгрузки и также сжигания этого вида топлива.

По сравнению с другими видами топлива пеллеты не оставляют следов на поверхностях и легко убираются с помощью веника и совка. В отличии, например от жидкого топлива, утечка которого пожароопасна, рассыпанные пеллеты могут применять в качестве абсорбента — пеллеты впитывают в несколько раз больше собственного веса. За счет высокой температуры при изготовлении пеллеты биологически не активны и за это их очень любят использовать в качестве наполнителя для туалетов домашних животных.

Пористая структура пеллет способствует тому, что гранулы можно использовать для утепления домов, засыпая ими пространство между стенами, например, каркасно-щитового дома или под крышей.

Недостатки

Необходимость складского запаса. Если в месте произрастания сырья окружающая среда содержит токсины или радиоактивные вещества, то при сжигании гранул эти вещества могут быть распылены в атмосферу.

Сравнение пеллет с другими видами топлива:

Хранение пеллет

Пеллеты доставляются конечному потребителю, упакованные в пластиковые мешки весом от 15 до 50 кг. Некоторые клиенты предпочитают пеллеты, упакованные в Биг-беги – кубические пластиковые мешки размерами примерно 1х1 метр и весом 800-1000кг или подобные. Применение Биг-бегов может позволить целиком отказаться от бункера, шнек вставляется непосредственно в мешок, который после опустошения утилизируется. Недостатком данного метода является то, что биг-бэг весит от 800 кг и без специальной техники разгружать и перемещать его не очень удобно. На западе существует способ доставки россыпью в специальных автомобилях, однако в нашей стране подобный способ доставки пеллет распространения пока не получил, в силу отсутствия подобной техники, и особенно системы пневмоподачи. Для информации можем сказать, что работы по созданию подобной подачи в нашей стране ведутся.

В котёл пеллеты подаются непосредственно из бункера по шнеку (архимедов винт). Бункер может быть изготовлен из различных материалов, например из обычного уголка и фанеры, иногда используются обычные 200 литровые пластиковые бочки. Размеры бункера ограничиваются фантазией пользователя, но мы рекомендуем использовать бункеры заводского изготовления.

 Использованы материалы сайта «Энергетика и альтернативные виды топлива»

О пеллетах: топите сразу ассигнациями – дешевле будет.

Производство пеллет – очередная замануха империализма, ещё менее эффективно, чем производство этанола. Цель: попытка создания неэффективного потребителя  биомассы, с целью осложнения выхода на рынок биомассы действительно эффективных производств, что учитывая  объёмы рынка очень маловероятно, продажи неэффективного, дорого оборудования в основном европейских фирм и как следствие расширение кредитной эмиссии.

Например, промышленное оборудование по производству   пеллет (1000 — 10000 кг /час)  производства Planitec Италия, стоит более 50 000 Евро.

В процессе изготовления пеллет из соломы, (ранее изготовленые пеллеты затрачиваются на высушивание!), теряется около 70 кг углеводородов. (15-20%, как пишет сайт), ещё около 5% (20 кг) необходимо отбросить как затраты на электроэнергию. Но это враньё, при нагревание любой органики проходит не только высушивание, но и процесс декарбонизации, т.е содержащиеся в биомассе органические кислоты разлагаются с выделением  СО₂

Далее извращенцы начинают сравнивать:

«Теплотворная способность 1 тонны пеллет (4200 Мкал) равна теплотворности примерно 2 плотных кубометров древесины (куб из древесины без промежутков воздуха) и 3,6 навальных куб. м дров с 20%-ной влажностью. При этом тратится только около 5% электроэнергии от энергоемкости пеллет, и около 15-20%, если используется сырое сырье». Как можно сравнивать кг с куб.м?

Ведь у разных пород дерева плотность имеет существенную разницу, например, у берёзы 0.622 т/куб. м, а у осины 0,430. Если говорить о теплотворности, удельная теплотворная способность, Ккал, например дуба почти в два раза выше, чем у тополя.Не менее честна и реклама Planitec, обещающая нам теплотворность 1 кг. – 4,7 кВт/час. Некоторые источники чтоб не мучится с десятыми, сразу пишут 5 кВт/час и точка!

        Казалось бы всё логично, аферисты обещают нам, почти половину от удельной теплоты сгорания ДТ, которое практически на 100% состоит из углеводородов, ведь если забыть о декарбонизации мы имеем 51% СН в пеллетах.  Это, логично ведь существует ещё теория фазовых переходов, согласно которой удельная теплота сгорания твёрдого вещества всегда заканчивается, там, где начинается теплота сгорания вещества в жидкой фазе. А 50% уходит на  балласт, на остальные вещества, находящимися в связанном состояние с СН  в пеллетах, ведь они также поглощают кинетическую энергию окисления СН… ну вот только начал петь асану производству пеллет, как запутался. А если не  рассматривать, процессы по отдельности, сушку и сжигание, составив баланс производства?

·  Подача: 17000 кг/час

·  Начальная влажность: 50%

·  Конечная влажность: 9-11%

·  Испаряемая влага: Около. 7,300 кг/час

·  Требуемая тепловая энергия: Около 7,000 ккал/час

·  Сухой продукт для использования, всего: 9,600 кг/час

·  Энергия для горелки: Около 2,000 кг/час сухой древесины

Энергия для горелки: Около 2,000 кг/час сухой древесины снова множим на заявленные Planitec 4,7 кВт/час = 9,400 кВт/час

Итого на выходе

45 120-(34000 + 9,400) =  1720. Не слишком ли много возни, для получения дополнительно 1,7 мегаватта?

Пеллеты или дрова что выгоднее сравниваем комфорт и удобство

Содержание статьи:

Введение

Пеллеты – твердые древесные гранулы, изготавливаемые путем прессования отходов различных производств. Отопление гранулами гораздо экономичнее многих других видов топлива, поскольку они дает высокую теплоотдачу, а цена не склонна к росту. Пеллеты экологически чисты, они не содержат большого количества химических добавок. Нередко потребитель задает себе вопрос, какие пеллеты лучше?

Сжигать пеллеты не обязательно в специализированных котлах. Они будут гореть и в печи, и в камине, и в кострище походного очага. Но при этом стоит учитывать, что для правильного горения необходим постоянный приток воздуха, который в пеллетных котлах поддерживается автоматически.

Это связано с процессом горения древесных гранул, в результате которого они выделяют пиролизный газ. При должном уровне наддува, он не уходит в дымоотвод, а сгорает, выделяя дополнительное тепло и повышая КПД горения.

Если требуется достигнуть необходимой экономичности, то без приобретения автоматической отопительной техники не обойтись. Однако, при низкой стоимости , котел обойдется гораздо дороже своих обычных собратьев, а использование некачественных гранул может привести к его поломке. Так какие же купить пеллеты?

Классификация пеллет

Цена пеллет во многом зависит от используемого в процессе изготовления сырья. Существует такая классификация:

Разновидность пеллет по сырью изготовления

• Белые пеллеты – этот сорт еще называют «премиум». Производятся они из отходов древесины без коры. Теплотворная способность таких пеллет достигает 17,2 МДж/кг. Зольность практически нулевая. Такие пеллеты составляют около 95% всех, что представлены на рынке сегодня. Они подходят для .

Преимущество белых пеллет – низкая зольность. Чистка котла после такого сырья необходима не чаще одного раза в месяц

• Индустриальные – они в себе содержат древесину более низкого качества. Кроме древесных отходов в них может быть кора и несгораемые частички. По теплотворности от первого типа они почти не отличаются, но зольность немного выше. При их использовании котел придется прочищать чаще.

Дополнительные элементы в составе индустриальных пеллет делают их окрас немного темнее

• Агропеллеты – их изготовляют из отходов с/х производства. Теплотворная способность их ниже – до 15 МДж/кг, зольность больше 4%. То есть чистить котел придется часто. Среди преимуществ такого топлива – их доступная цена. Используются они преимущественно для получения тепла в больших тепловых станциях. Также они удобны, если в котлах предусмотрена автоматическая очистка от золы. Применять их можно не во всех котлах, а только тех, что рассчитаны на подобное топливо.

Экономный вариант топлива стандартного качества, которое можно применять только в специальных котлах

Сравнительные характеристики топлива

1. Теплота сгорания

Из расчета на 1 кг для дров данный параметр (в МДж) равен порядка 8, тогда как для пеллет его значение в пределах 16 – 18. Здесь еще нужно учесть и тот факт, что гранулы поступают в продажу качественно высушенными (термообработка!) и в пластиковой упаковке (мешках из полиэтилена). При грамотно организованной транспортировке, складировании (без повреждения укупорки) пеллеты влагу не впитают. Для них показатель влажности – не более 8%.

Дрова же этим похвастать не могут. Для топки приобретается в основном древесина низкосортная. Значение ее естественной влажности – на уровне 55±5%. Просушка в домашних условиях позволит удалить из нее лишь часть воды. Но снижения характеристики ниже 15% добиться не получится. Как правило, дрова, закладываемые в печь, содержат влагу примерно около 24±2%. Соответственно, снижается показатель теплоты сгорания.

Вывод 4 – пеллеты для отопления эффективнее.

2. Зольность топлива

Значение этой характеристики для дров (в зависимости от качества поленьев и вида древесины) примерно на уровне 2 – 5%. То есть при закладке в топку 1 кг в отходы перейдет порядка 20 – 50 г. С пеллетами и в этом плане удобнее. Даже самая низкосортная продукция характеризуется зольностью в 3%. Если же пеллеты дорогие, высокого качества, то не более 0,5%. По сути, гранулированная древесина сгорает полностью, без остатка.

Вывод 5 – с точки зрения ухода за котлом пеллеты удобнее. С ними не так хлопотно, так как выгребать золу придется намного реже. К тому же и с вопросом организации хранения проще. Небольшие партии иногда складируют рядом с котлом, в пристройке. Для дров же необходимо выбрать помещение, где бы они не насыщались влагой. Иначе количество выделяемого в процессе горения тепла резко снизится.

Пеллеты история создания

Слово пеллеты имеет английское происхождение и буквально означает – гранулы. Для тех, кто еще не совсем понял о чем идет речь, поясню: пеллеты – небольшие гранулы цилиндрической формы, произведенные из отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства. Используют их в качестве твердого топлива в системах прямого сжигания либо газогерераторных агрегатах.

Первым кому пришло в голову «сжать» дрова и придать им более удобную для транспортировки форму оказался баварец Рудольф Гуннерман, который впоследствии и наладил производство первых пеллет в США. Продукция оказалась весьма выгодной, тем более, что для производства топливных гранул можно было использовать дармовое сырье такое, как торф, опилки, стружка и другие отходы деревообрабатывающей промышленности, а также солому, кукурузные и подсолнечные стебли, шелуху и прочую растительную массу. В Америке стали проявлять интерес к этому виду топлива, поскольку он, кроме своей экономичности, представлял ряд преимуществ, одни из которых – удобство транспортировки и высокая насыпная плотность. Эти преимущества сохранили свою значимость и сегодня. Например, тот же торф, из-за его низкой плотности не имеет смысла возить дальше 100 км от места разработки, поскольку в этом случае транспортные расходы превысят стоимость самого топлива. Если же торф сжать в 5-7 раз, как это происходит в процессе пр

Таблица теплотворности

 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. Зная эти показатели, нужно учитывать их при проектирование котельной на твёрдом топливе.

 Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:
 От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.), а также от его влажности и зольности.

Виды топлива для твердотопливных котлов и сравнительная таблица их

Экология потребления.Мотор:Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Основные виды топлива для твердотопливных котлов:

— Дрова

— Пеллеты (топливные гранулы)

— Топливные брикеты

— Уголь

Дрова

Дрова — пиленые или колотые куски дерева, предназначенные для сжигания в печах, каминах и др для получения тепла, жара и света.

Содержание влаги должно быть как можно меньшим.

Каминные дрова имеют длину около 25 — 33 см.

Приоритетная характеристика дрова для каминов и печей — их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах).

Для отопительных целей важно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время.

Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород, в тчдуб, ясень, береза, лещина, тис, боярышник.

Особенности горения дров разных пород древесины:

— дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

— ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее из дымохода;

— березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;

— сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы, с искрением при резком повышении температуры;

— дуб и граб обладают лучшей теплоотдачей при горении, но плохо раскалываются;

— дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят;

— дрова из пород средней твердости, легко колоть;

— кедр дает долго тлеющие угли;

— дрова из вишни и вяза при горении дымят;

— дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

— дрова хвойных пород имеют низкую теплотворную способность, дымят и искрят, способствуя образованию смолистых отложений в трубе, но легко колются и растапливаются;

— тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно изменяется, что влечет колебания плотности древесины и колебания в пересчетных коэффициентах кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров.

1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200 — 210 л жидкого топлива или 200 — 210 м³ природного газа.

Пеллеты

Пеллеты (топливные гранулы) — это прессованное под высоким давлением натуральное сырье растительного происхождения в форме цилиндрических гранул стандартного размера.

Сырьем для их производства является кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, и отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен и др), а также органические упаковочные материалы, картонная тара и тд.

Процесс производства пеллет состоит из этапов: дробления, сушки и грануляции.

Сырье измельчается до состояния муки, затем тщательно высушивается и сжимается в гранулы стандартного размера при помощи специального оборудования — гранулятора.

Во время грануляции, сопровождающейся повышением температуры материала, содержащийся в нем полимер лигнин, содержащийся в клетках растительного сырья,плотно склеивает измельченные частицы. Химические связующие примеси не используются.

На выходе получается легкое, недорогое, удобное в хранении и абсолютно безопасное топливо, альтернативное традиционным видам топлива (уголь, торф, дрова, природный газ).

Гранулятор пресса придает пеллетам форму.

Пеллеты — современный универсальный вид биотоплива, по эффективности применения равноценный каменному углю.

Виды пеллет:

— полученные путем переработки кругляка твердых и мягких пород деревьев;

— полученные путем переработки соломы;

— полученные переработки подсолнечниковой шелухи;

— полученные путем переработки початков и стебля кукурузы;

— торфяные.

Преимущество пеллет:

— экологически чистое , соответствующее зеленой технологии топливо, произведенное из безвредных для человека и окружающей среды материалов, подлежащих утилизации: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа (СО2) в окружающую среду, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля;

— неограниченное производств, в тч из древесины низкого качества,

— меньшая стоимость, в сравнении с ценой угля, жидкого топлива или дров,

— удобство транспортировки, как в фасованных пакетах, так и россыпью, и разгрузки через рукава с возможностью автоматизации процесса;

— не требуют больших складских площадей и могут храниться на открытом воздухе, не разбухая, без гниения,

— при хранении не самовоспламеняются,

— не требуют дополнительной обработки перед применением, не хуже газа или угля.

— большая теплотворная способность, чем опилки и щепа, в 1,5 раз больше, чем у дров,

— при сжигании 1,9 т пеллет выделяется примерно такое же количество тепла, что при сжигании 1 т мазута, при стоимости пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута;

— почти полное сгорание с минимальным количеством шлаков, что снижает частоту чистки котла можно производить намного реже,

— возможна автоматизация загрузки пеллет в топку в промышленных условиях,

— регулировка бытовых нагревательных устройств, работающих на пеллетах, регулируются в автоматическом режиме,

— малая волатильность цены, тк цена внутренняя,

— котлы на пеллетах работают дольше, нуждаются в меньшем обслуживании и более экономичны,

Применение пеллет:

— для отопления жилых домов путем 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.

Спрос на это альтернативное топливо и на оборудование для его производства и сжигания постоянно возрастает.

Сравнительные характеристики видов топлива

Примечание:

«0» означает, что при сжигании продукта количество выделяемого СО2 не превышает объема, который образуется при естественном разложении, а количество других вредных выбросов ничтожно мало.

1. Измерение теплоты сгорания в Ккал/кг. 1 калория — это количество тепла необходимое для нагрева 1 г воды на 1оС. 4,500 Кал/кг ( 4,500 Кал/кг ) — теплота сгорания 1 кг топлива в Кал.
2. Измерение теплоты сгорания в МДж/кг. Системная международная тепловая единица. 1 Калория = 4,19 Джоуля, 4,500 Ккал/кг * 4,19 Дж = 18,855 МДж/кг — теплота сгорания 1 кг топлива в Джоулях.
3. Измерение теплоты сгорания в Квт*час. 5,238 Квт* час/ кг — теплота сгорания 1 кг топлива, измеренная в «электротехнических единицах». Количество энергии выделямое в секеунду (то есть тепловая мощность) = 18.855.000 Дж (см. пункт 2 ) /3600 сек = 5238 Дж/сек = 5,238 Квт*час.

Таблица 1. Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии

Стандарты производства пеллет:

— в США: Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet), которым разрешено производство пеллет сортов Премиум и Стандарт. Премиум, который составляет около 95% производимых в США пеллет, — не более 1 % золы, а Стандарт- не более 3 %. Премиум может применяться для отопления любых зданий. Сорт Стандарт содержит больший объем коры или сельскохозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры пеллет, влажность, содержание пыли и других веществ.

— в Германии : DIN 51731, в Австрии : ONORM M-7135, в Великобритания : The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцария : SN 166000, в Швеция :SS 187120.

Основные европейские стандарты качества топливных гранул

* «нет» — не означает величины, это может быть, нет сведений, не определено, нет точной величины и т.д.

Топливные брикеты

Топливные брикеты — это спрессованные отходы деревообработки (стружка, щепа), отходы сельского хозяйства (солома, шелуха семечки подсолнуха, гречихи), а также торфа.

Связующее вещество — натуральный полимер лигнин. Химические связующие примеси не используются.

Топливные брикеты активно используются для отопления частных домов в различных типах топок (печах), дровяных котлах, каминах, при приготовлении еды на гриле.

Преимущества топливных брикетов:

— экологически чистый продукт, материалом которого в полном объеме является природное сырье, а

— не поддаются воздействию грибков,

— горят дольше, чем дрова в 2-4 раза,

— удобно хранить и использовать.

— высокая сопоставимая с каменным углем теплотворность, в среднем в 2 раза больше, в сравнении с обычными дровами,

— постоянная температура на каждом этапе горения за счет ровного пламени,

— содержание золы после сгорания — 1-3%. Для сравнения: содержание золы после сгорания каменного угля — 30-40%, дров- 8 -16%, щепы- 11-18%,

— современные твердотопливные котлы на брикетах можно чистить не чаще 1 раз в год,

— золу можно использовать, как экологически чистое удобрение,

— угарный газ не выделяется и другие вредные вещества не образуются,

— затраты на отопления ниже, чем в случае использования каменного угля или дров.

Типы топливных брикетов:

— RUF-брикеты — в форме набольшего кирпичика прямоугольной формы,

— NESTRO-брикеты — брикет цилиндрической формы, иногда с радиальным отверстием внутри,

— Pini&Kay-брикеты — брикет, имеющий 4, 6 или 8 граней с продольным радиальным отверстием внутри.

Уголь

Уголь — это горючая осадочная порода растительного происхождения, состоящая в основном из углерода и ряда других химических элементов.

Состав угля зависит от возраста и условий углефикации:

— бурый уголь — самый молодой,

— каменный уголь,

— антрацит — самый возрастной.

По мере старения происходила концентрация углерода и снижение содержания летучих составляющих, в частности, влаги.

Бурый уголь имеет влажность 30-40%, более 50% летучих компонентов, у антрацита эти 2 показателя составляют 5-7%.

Влажность каменного угля- 12-16%, количество летучих компонентов — около 40%.

Уголь также содержит различные негорючие золообразующие добавки, «породу».

Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля.

Наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля.

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

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

Удельная теплота сгорания (угольного концентрата)

Реальные цифры могут существенно отличаться.

Кузбасский каменный уголь — 5000-5500 ккал/кг. .

Плотность угля 1 — 1,7 (каменный уголь — 1,3-1,4) г/см3 в зависимости от вида и содержания минеральных веществ.

Используется показатель «насыпная плотность», который составляет около 800-1 000 кг/м3.

Виды и сорта угля

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

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

Кроме основных марок, есть промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.

Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.

По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

Теплотворность щепы и опилок

Калькулятор расчёта веса древесины (скачать бесплатно)
Плотность измельчённой древесины и древесных отходов

Таблица плотности щепы и опилок
в зависимости от породы дерева

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.
• Расчёт плотности щепы 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: отопление дрова дровяное топливо

мощность и эффективность, теплотворная способность

Чтобы удовлетворить свои потребности в энергии, все больше и больше компаний, коммерческих групп и домашних хозяйств становятся потребителями древесных гранул. Тенденции перехода на пеллеты становятся все более популярными, поскольку пеллетное топливо является более устойчивым источником энергии, чем ископаемое. Украинский биотопливный портал проводит подробный анализ объемов производства древесных пеллет, чтобы выяснить стоимость и энергетическую эффективность древесного топлива по сравнению с другими видами топлива, чтобы доказать их рентабельность.

Теплотворная способность древесных пеллет по сравнению с другими видами топлива

Энергетическая ценность древесных пеллет обычно определяется их теплотворной способностью. Как правило, под этим показателем понимается количество энергии, которое выделяется в виде тепла в процессе сгорания топлива и его взаимодействия с кислородом. Единица измерения выражается в ГДж на тонну и может отличаться у разных производителей гранул. Кроме того, теплотворная способность древесных гранул зависит от типа приобретаемых гранул, их влажности, зольности и т. Д.Теплотворная способность является одним из важнейших свойств биомассы и, в частности, древесных гранул, помогая оценить эффективность топлива путем численного моделирования его сгорания в различных системах преобразования, работающих на биотопливе.

Понятно, что чем выше теплотворная способность, тем больше энергии будет получено на единицу, и тем меньше топливных гранул необходимо сжечь, чтобы получить необходимое количество тепловой энергии. Как правило, для каждого вида топлива существуют типичные значения теплотворной способности, показывающие способность топлива производить энергию.Что касается древесных пеллет, то топливо состоит из углерода, азота и кислорода. Их энергоемкость оказывается не хуже, чем у традиционных источников энергии. В качестве примера было обнаружено, что 1000 кг древесных гранул могут дать столько энергии и тепла, сколько они могут быть получены от 1600 кг бревен, 475 кубометров газа, 500 литров дизельного топлива и 685 литров мазута.

Древесные пеллеты являются хорошими кандидатами для изменения процесса сжигания угля, который, как считается, оказывает сильное влияние на окружающую среду с большими выбросами парниковых газов.Для сравнения, древесные гранулы считаются углеродно-нейтральным топливом с относительно высокой производительностью по сравнению с его аналогами. Согласно информации Украинского биотопливного портала, объемы выработки древесных пеллет и угля существенно не отличаются. Энергосодержание сильно зависит от содержания влаги в топливе, таким образом, древесные гранулы высокого качества с относительно небольшим содержанием влаги, примерно 8-10% на единицу, покажут эффективность 19 ГДж на тонну.В то же время уголь без влажности дает 24,8 ГДж на тонну. Древесный уголь является относительно дешевым, поэтому экологические свойства древесного угля намного хуже, чем у древесных гранул. Вот почему многие крупные электростанции, например Drax, переходят на древесные гранулы, предпочитая их более экологически неблагоприятному углю. Более того, Drax не только будет экологически чище, но и преобразование будет играть жизненно важную роль в будущем успехе электростанции. CPF или так называемый минимальный уровень цен на углерод, введенный правительством Соединенного Королевства, значительно повысил цены на ископаемое топливо для производства электроэнергии.Следовательно, вначале цена на уголь составляла 0,44 фунта стерлингов (0,75 доллара США) за гигаджоуль, но в 2016 году она быстро выросла до 1,63 фунта стерлингов (1,77 доллара США). Это делает сжигание угля очень сложной задачей с точки зрения экономической эффективности.

Древесные пеллеты — очень эффективный вид топлива с точки зрения цены. Насколько мы видим, топливо, производимое из биомассы, как правило, на 25-30% дешевле, чем его ископаемые аналоги, и более стабильно с точки зрения колебаний цен. В будущем более вероятно, что законодательство, направленное на сокращение выбросов углерода, скорее подорвет репутацию ископаемого топлива, чем повлияет на стоимость топлива из биомассы.Это можно доказать, сравнив средние цены на нефть с ценами на древесные гранулы. Часто говорят, что цены на древесные пеллеты сильно зависят от цен на нефть и имеют тенденцию следовать за ними. Однако, согласно недавней статистике, цены на пеллеты претерпевали значительно меньшие колебания, чем цены на нефть, оставаясь на уровне примерно 5 центов за кВт · ч с 2000 года. В то же время, за тот же период цены на нефть колебались от 5 центов за кВт · ч и выше. до 11 центов за кВтч в 2013 году. Несмотря на то, что цены на оба источника энергии в настоящее время выровнялись, мы видим, что цены на древесные гранулы гораздо более стабильны.

Что касается отопления, то аналитики Украинского биотопливного портала выяснили, что одна тонна древесных пеллет равна 120 галлонам нефти, 170 галлонам пропана, 4775 кВтч электроэнергии. В целом эти цифры доказывают, что отопление на древесных гранулах более эффективно, чем на ископаемом топливе. Единственный вид топлива, который не дороже, а иногда и дешевле, — это природный газ. 16 000 кубических футов природного газа равны одной тонне древесных гранул. Однако дешевизна этого источника энергии относительна, поскольку отношения между европейскими странами и Россией далеки от дружеских, что делает цены на газ весьма нестабильными.Те люди, которые хотят использовать древесные пеллеты в качестве источника энергии для отопления жилых помещений, могут существенно сэкономить свои деньги, так как стоимость пеллетного топлива значительно ниже по сравнению с другими видами топлива. Следовательно, цена в центах за кВтч пеллет составляет 4,54, в то время как природный газ, мазут, сжиженный бензин и электричество намного дороже: 8,36 центов за кВтч, 6,35 центов за кВтч, 7,26 центов за кВтч и 20,66 центов за кВтч соответственно.

Как повысить эффективность древесных пеллет?

В настоящее время многие домохозяйства и промышленные предприятия заинтересованы в переходе на древесные гранулы.Однако важно определить все факторы, которые влияют на эффективную выработку энергии из древесных пеллет. Само собой разумеется, что пеллетное топливо экономически выгодно, так как его цена определяется скорее внутренней экономикой страны, чем мировыми факторами. Если древесные гранулы правильно выбраны и сжигаются в энергоэффективной печи на гранулах или в котле на пеллетах, они могут работать с высокой энергоэффективностью и теплотой сгорания 4,5 — 5,0 кВтч на килограмм. Такая эффективность очень похожа на эффективность угля.Например, теплотворная способность каменного угля может колебаться от 15 до 25 МДж на килограмм, выходная ценность бурого угля ниже, с теплотой сгорания от 14 до 22 МДж на килограмм. В то же время древесные гранулы обладают энергоемкостью 18,4 МДж на килограмм. Насколько мы видим, древесные пеллеты не менее эффективны, но их цена значительно ниже. Кроме того, топливные древесные гранулы отличаются низкой зольностью по сравнению с угольным топливом. В то время как древесный уголь и бурый уголь могут иметь от 10 до 30 процентов зольности, древесные гранулы почти не содержат золы, составляя 2,5 процента от их веса.С точки зрения экологической устойчивости выбросы парниковых газов и золы в 15-20 раз ниже, чем у каменного и бурого угля.

Чтобы повысить эффективность установки древесных гранул и, следовательно, теплотворную способность топливных гранул, покупатель должен обращать внимание на качество продукта. Гранулы высшего качества или так называемые гранулы премиум-класса изготовлены на 100% из древесины и не содержат коры или других наполнителей. Второй вид этого топлива — промышленные пеллеты.Вышеупомянутые частицы могут иметь некоторое содержание необработанной коры и веток, что снижает их энергоэффективность при более высоком содержании золы и влаги.

Топливные пеллеты значительно суше, чем дрова. Таким образом, содержание влаги в древесных гранулах составляет 8-12%, в то время как бревна имеют приблизительную влажность 30-50%. Это качество обеспечивает высокую теплотворную способность по сравнению с бревнами или древесной щепой. Таким образом, при сжигании одной тонны древесных пеллет может быть получено 5000 кВт · ч тепла — цифры на 50% выше, чем у традиционной древесины.

Если вы заинтересованы в отоплении своего дома древесными гранулами, специалисты советуют использовать только бытовые гранулы. Несмотря на то, что древесные гранулы в домашних условиях относительно дороги, их примерная цена составляет 150 евро за тонну, тогда как их промышленные аналоги стоят 100 евро за тонну, они производят гораздо больше тепла, как с более высокой теплотворной способностью, так и с более высокой теплотворной способностью. Материалы для производства древесных гранул могут значительно отличаться от производителя к производителю. Однако, в отличие от бревен, пеллеты изготавливаются из древесины хвойных пород.Например, пеллеты из хвойных пород показывают самую высокую теплотворную способность и выделяют больше всего тепла. Конечно, такие гранулы стоят дороже, но они намного выгоднее, что связано с низким содержанием золы и влаги. Таким образом, необходимое количество тепла будет получено с меньшими затратами ресурсов.

Экономическая эффективность древесных пеллет в промышленности

Все больше и больше промышленных энергетических компаний переводят свой основной источник энергии на древесные гранулы. Это можно объяснить экономической жизнеспособностью возобновляемых источников энергии.Во-первых, энергоемкость пеллет составляет около 5 кВт / кг (в зависимости от качества пеллет — лучшее качество — больше тепла — меньше потребление). Эти цифры доказывают, что древесные пеллеты могут легко заменить уголь.

По сравнению с обычными древесными отходами (щепа, стружка) пеллеты также имеют гораздо более высокую энергоемкость (щепа — 850 кВтч / м3, пеллеты — 3150 кВтч / м3, дизельное топливо — 10 000 кВтч / м3). В настоящее время многие угольные компании переходят на древесные пеллеты с учетом налоговой политики различных европейских стран.Электроэнергия, произведенная из древесных гранул, имеет ту же цену, что и энергия, произведенная из природного газа. Более того, стратегия конверсии приводит к созданию новых рабочих мест, а не уничтожению старых. Конечно, солнечная или ветровая энергия может быть бесплатной и менее дорогой в использовании, но в процессе преобразования учитываются многие другие процессы. Вот почему древесные гранулы — лучшие кандидаты для перехода.

Таким образом, древесные пеллеты являются одним из наиболее энергоэффективных источников энергии.Среди своих деревянных аналогов, таких как бревна, щепа и стружка, древесные гранулы являются источником энергии с самым высоким содержанием энергии. Это объясняется их низким содержанием влаги и высокими показателями плотности. Кроме того, древесные гранулы являются хорошей заменой угля, обладая почти такой же теплотворной способностью. Следовательно, древесные гранулы становятся все более популярными как в домашнем хозяйстве, так и в промышленном секторе. Пока этот источник энергии — один из самых прибыльных, и по цене древесные пеллеты уступают место только природному газу.

Автор: Гарри ван ден Брук

Физико-механические и энергетические характеристики древесных гранул, полученных из трех распространенных тропических пород [PeerJ]

Введение

Современное развитие общества обеспечивает повышенный уровень комфорта для людей, что неизбежно ведет к увеличению потребления энергии во всех его формах (Van Duren et al., 2015), что требует постоянного и постоянного снабжения (Song et al., 2015). Подсчитано, что от 80% до 85% мирового потребления энергии приходится на ископаемое топливо (BP, 2013), которое вызывает выбросы парниковых газов и глобальное потепление; к тому же; их запасы ограничены, и в конечном итоге они будут исчерпаны.Поэтому важно разработать новую энергетическую политику, направленную на снижение уровня энергопотребления и воздействия на окружающую среду, связанного с использованием ископаемого топлива.

Биомасса — это чистый источник энергии, использование которого подразумевает снижение энергетической зависимости ископаемого топлива (Antolín, 2006). Таким образом, энергия биомассы является многообещающей альтернативой таким ограниченным запасам ископаемого топлива, как уголь, нефть и газ (Zhao et al., 2012), поскольку естественные экосистемы производят более 230 миллиардов тонн биомассы ежегодно, из которых только четверть (24 %) используется для удовлетворения основных потребностей и промышленного производства, в результате чего остается 76% общей биомассы, которая, таким образом, может стать живым «зеленым» источником углерода для поставки или частичной замены «черного» ископаемого топлива, которое в настоящее время поддерживает промышленно развитую экономику (ETC Группа, 2010).Однако одна из проблем, стоящих перед энергетической отраслью, заключается в том, как хранить большие количества топлива из биомассы, необходимого для тепловых электростанций (Craven et al., 2015). Более того, биомассы представляют собой рассеянные ресурсы с более низкой плотностью энергии (Hu et al., 2014), и для практического применения в крупномасштабных приложениях их необходимо сначала предварительно обработать измельчением, сушкой и прессованием (Chen, Peng & Bi, 2015), чтобы они были сухими и плотными с более высокой плотностью энергии.

Затем уплотнение появляется как способ производства твердого биотоплива, легко транспортируемого, управляемого и хранимого, с оптимальным коммерческим качеством.Уплотненное топливо из биомассы, такое как гранулы, является предпочтительным, поскольку оно обеспечивает лучшую экономическую жизнеспособность для транспортировки, хранения и обработки, чем другие виды биотоплива (Tauro et al., 2018). Согласно Patzek & Pimentel (2007), их легко обрабатывать, транспортировать на большие расстояния и они относительно безопасны. Кроме того, древесные гранулы являются эффективным источником энергии биомассы, что важно, поскольку ископаемое топливо вносит значительный вклад в выбросы CO ₂ (Thomson & Liddell, 2015), тогда как гранулы горят чисто и, таким образом, создают меньше выбросов, загрязняющих воздух, как объясняет Коволлик (2014) с концепцией нейтрального углерода по сравнению с другими источниками энергии для сжигания тепла.Многие ученые и организации считают, что если усилия по развитию возобновляемой энергетики будут продолжены, к 2050 году возобновляемая энергия будет обеспечивать около 30% мировой потребности в энергии, и значительная часть этой энергии может поступать из древесных гранул (Guo, Song & Buhain, 2015) которые менее дороги, чем ископаемое топливо, такое как нефть, сжиженный нефтяной газ и электрические системы, особенно потому, что древесные гранулы имеют более высокое содержание энергии, чем нефть (Thomson & Liddell, 2015). Кроме того, производство древесных гранул очень рентабельно, поскольку сырье относительно дешево, а фабрики могут работать автоматически, при этом требуется всего несколько сотрудников (Lu & Rice, 2010).Высокая доступность этих древесных гранул и низкая цена на сырье делают их стоимость более стабильной, что особенно позитивно, поскольку цены на ископаемое топливо сильно колеблются (Roh, 2016).

Таким образом, древесина как первичный источник энергии отвечает имеющимся данным и потребности в энергии; это особенно актуально во время глубокого экономического кризиса, который заставил многих переосмыслить стратегии будущего (Brian Vad, Lund & Karlsson, 2011). Таким образом, использование древесных гранул является устойчивой альтернативой энергии (Mola-Yudego, Selkimaki & Gonzalez-Olabarria, 2014; Sgarbossa et al., 2015), что представляет собой позитивную глобализацию богатства и создание рабочих мест на местном уровне. Это привело к резкому росту спроса на древесные пеллеты в Европе и Северной Америке (Heinimo & Junginger, 2009), так что они производятся из различных ресурсов биомассы, таких как древесные отходы, энергетические леса и виноградные выжимки (Cespi et al., 2014; Dwivedi et al., 2014). Таким образом, гранулирование можно рассматривать как вариант решения проблемы избыточных отходов, обычно образующихся при агропромышленной и лесной деятельности (IRENA, 2013).

В тропических условиях выращивается множество сельскохозяйственных и лесных культур, в результате чего образуется большое количество лигноцеллюлозных отходов (Ulloa et al., 2004), которые можно использовать в качестве топлива или источника энергии (Sekyere et al., 2004) путем гранулирования. Однако, прежде чем эти древесные гранулы можно будет использовать, важно сначала оценить их топливные характеристики, взяв в качестве эталона некоторые стандарты, чтобы обеспечить их единообразие, снизить рыночные барьеры и создать поток продукции, в котором это биотопливо может быть продано между производителями и потребителями. независимо от страны или региона (Cabral et al., 2012). Это напрямую связано с физическими, механическими и химическими свойствами, которые определяют качество уплотненной биомассы при транспортировке и хранении, а также их энергоемкость. Таким образом, в этом исследовании тестируются и охарактеризованы три распространенных тропических вида, чтобы сравнить и определить пригодность их гранул в соответствии с международными стандартами и требованиями конечного пользователя на основе системы нагрева и характеристик обращения.

Материалы и методы

Происхождение сырья и производство пеллет

Четыре дерева от каждого вида Acacia wrightii, Ebenopsis ebano и Havardia pallens были срезаны с экспериментальной плантации, созданной в северо-восточной Мексике (Ngangyo-Heya et al., 2016). Материал измельчали, а затем измельчали ​​до частиц длиной менее 4 мм. Гранулы получали на прессе с длиной канала сжатия 8 мм и диаметром канала 6 мм без добавления связующих добавок для получения гранул производительностью 400 кг / час. Гранулы охлаждали и оставляли в пластиковых пакетах в лабораторных условиях для проведения физико-химических испытаний.

Физические свойства

Пресс-гранулятор и характеристики древесных частиц влияют на физические свойства гранул, такие как длина, диаметр и плотность.Диаметр гранулы является результатом размера матрицы, а длина гранулы определяется расстоянием между тарелкой и ножом, помещенным в чашу; однако плотность частиц зависит от условий гранулирования и характеристик древесных частиц. Диаметр и длину гранул измеряли для 50 образцов каждого вида штангенциркулем, а плотность частиц определяли отношением массы к объему в соответствии с формулой. (1). Все значения были средними для 50 образцов каждого вида. (1) D = m ∕ v

, где D = плотность частиц (г / см ³ ), m = масса гранулы (г), V = объем гранулы (см ³ ).

Механические свойства

Сопротивление сжатию при диаметральной нагрузке определяли для 20 образцов каждого вида с помощью универсальной испытательной машины (Instron 300Dx; Instron, Норвуд, Массачусетс, США), гранулу помещали между двумя плоскими и параллельными плитами и прикладывали возрастающую нагрузку. при постоянной скорости 2 мм / мин до тех пор, пока таблетка не разрушится из-за растрескивания или торможения в соответствии с испытанием, установленным Nielsen, Holm & Felby (2009).

Ударопрочность, также известная как «сопротивление падению» или «сопротивление разрушению», использовалась для определения безопасной высоты производства окатышей (Kaliyan & Morey, 2009; Pietsch, 2008).Индекс ударопрочности (IRI) был получен из общего числа кусочков гранул, полученных после четырехкратного падения каждой из 20 гранул каждого вида с высоты 1,8 м. Данные были рассчитаны по формуле. (2), разработанный Ричардсом (1990). (2) IRI = 100 × N ∕ n

Где: IRI = индекс ударопрочности, N = количество падений, n = общее количество частей после четырех падений.

Процент остаточного веса был определен из веса общего количества кусочков гранул, полученных из четырех капель, деленного на исходный вес гранул, умноженного на 100 согласно формуле.(3). (3) RW = Wnp ∕ WN

, где: RW = остаточная масса (%), Wnp = масса всех кусков, полученных после четырех падений, WN = масса исходного куска гранулы.

Предварительный анализ и производство энергии

Содержание влаги (%), летучих веществ (%) и зольности (%) определялось в соответствии со стандартами Испанской ассоциации стандартизации (UNE) (2010a), Испанской ассоциации стандартизации (UNE) (2010b), Испанской ассоциации Стандартизация (UNE) (2009) соответственно.Содержание фиксированного углерода было рассчитано путем вычитания суммы летучих веществ, влажности и содержания золы из 100. Полную теплотворную способность гранул рассчитывали согласно формуле. (4) установлено Parikh, Channiwala & Ghosal (2005). (4) GCV = 0,3536FC + 0,1559VM-0,0078A

Где, GCV = общая теплотворная способность (кДж / кг), FC = фиксированный углерод (%), VM = летучие вещества (%), A = зола (%).

Статистический анализ

Были определены средние значения данных и значения стандартной ошибки для свойств гранул, полученных из трех изученных видов, нормальность для всех переменных была подтверждена Шапиро-Уилком.Данные в процентах были преобразованы с использованием функции квадратного корня арксинуса для разработки сравнительных тестов. Переменные, показывающие нормальное распределение, были проанализированы с использованием одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) со случайным расположением. Были разработаны сравнения со статистическими различиями ( p <0,05) между видами, тесты на достоверно значимое различие Тьюки (HSD), этот тест считают статистически значимым при p <0,05 для всех парных сравнений (Steel & Torrie, 1960).Для переменных, не имеющих нормального распределения, сравнения между видами были разработаны с помощью критерия Краскела – Уоллиса. Все статистические анализы были выполнены с использованием бесплатного программного обеспечения R, версия 3.2.2 R (Bolker, 2012).

Результаты

Физические свойства

Средняя и стандартная ошибка длины, диаметра и плотности гранул, полученных из трех исследованных тропических видов, показаны на рис. 1. Значения плотности гранул показали статистические различия ( p <0.05) среди видов (таблица 1). Плотность показала две статистические группы: (а) с гранулами Acacia wrightii , которые были более плотными гранулами (1,18 г / см ³ ), и (b), состоящими из гранул, полученных от Ebenopsis ebano и Havardia pallens. , которые были статистически аналогичными, со значениями 1,10 и 1,12 г / см ³ соответственно.

Рисунок 1: Средняя и стандартная ошибка длины, диаметра, отношения длина / диаметр и плотности частиц древесных гранул, произведенных из трех распространенных тропических пород.

Тесты Шапиро-Уилка и Крускала-Уоллиса физических свойств гранул, полученных из щепы трех распространенных тропических видов.

Что касается размеров, гранулы трех видов имеют одинаковый диаметр: A. wrightii (6,05 ± 0,01 мм) , E. ebano (6,03 ± 0,01 мм) и H. pallens (6,07 ± 0,01 мм). ), в то время как по длине гранулы E. ebano (17,37 ± 1,61 мм) были длиннее, чем гранулы A. wrightii (13,17 ± 0,82 мм) и H. pallens (13,44 ± 0,99 мм). Отношение длина / диаметр составило 2,89 ± 0,27, 2,22 ± 0.17 и 2,17 ± 0,14 для гранул из E. ebano , H. pallens и A. wrightii соответственно.

Механические свойства

Значения сопротивления сжатию показали статистические различия ( p <0,05) между видами (таблица 2). Связи между частицами гранул, полученными из древесной щепы Acacia wrightii , были сильнее, чем связи между частицами гранул из E. ebano . H. pallens имеет самую слабую связь между частицами (рис.2).

Испытания Шапиро-Уилка и Крускала-Уоллиса механических свойств гранул, полученных из крошки трех распространенных тропических видов.

Рисунок 2: Средняя и стандартная погрешность сопротивления падению, удерживаемого веса и сопротивления сжатию древесных гранул, произведенных из трех распространенных тропических пород.

Значения индекса сопротивления падению для трех видов колеблются от 117 до 160. A. wrightii давала наиболее стойкие гранулы, а H. pallens давала менее стойкие гранулы. Зарегистрированные значения не показали статистических различий ( p > 0,05) между видами (таблица 2). Сохраненные значения веса показали статистические различия ( p <0,05) между видами (таблица 2). Пеллеты А.wrightii и E. ebano находились в одной статистической группе «a» со значениями 66,27 и 61,74, соответственно, отличающимися от значений Havardia pallens в статистической группе «b», со значением 49,49 (рис. 2).

Предварительный анализ и производство энергии

Содержание влаги, летучих веществ, связанного углерода и высшая теплотворная способность показали статистические различия ( p <0,005) среди видов, в то время как зола показала аналогичные значения среди видов (Таблица 3).Содержание влаги во всех гранулах, полученных из тестируемых тропических видов растений, было ниже 7%: E. ebano (4,62 ± 0,23%), H. pallens (6,18 ± 0,03%) и A. wrightii (6,74 ± 0,15%), как показано на фиг. 3. Летучие вещества колеблются от 72,25 до 79,38%, значения соответствуют гранулам E. ebano и H. pallens соответственно. Содержание золы варьировалось от 2,41 до 3,22%, что является наименьшим значением, полученным для гранул H.pallens и максимальное значение для гранул A. wrightii . Связанный углерод значительно варьировался со значениями от 12 до 21%, что позволило сформировать три статистические группы: «a» H. pallens (12,03 ± 0,11%), «b» A. wrightii (13,44 ± 0,51%) и «C» E. ebano (20,61 ± 1,01%). Теплотворная способность, обнаруженная в этом исследовании, была выше 17,8 МДж / кг, и это наивысшее значение, полученное для гранул E. ebano (19,64 МДж / кг).

Тесты Шапиро-Уилка и Крускала-Уоллиса по приблизительному анализу и энергетической ценности гранул, полученных из щепок трех распространенных тропических видов.

Рисунок 3: Приблизительный анализ и энергетическая ценность древесных гранул трех тропических пород.

Обсуждение

Физические свойства

Значения плотности гранул, полученные в этой работе, аналогичны значениям 1,12–1,3 г / см. ³ , приведенным в «Справочнике по гранулам» Thek & Obernberger (2012). Сравнивая среднюю плотность древесины, Rodriguez et al. (2016) обнаружили, что плотность древесных гранул A. wrightii , E. ebano и H. pallens увеличилась на 30%, 25% и 93% соответственно, что подтверждает, что гранулирование является хорошим процессом для увеличения плотности. даже к более плотным видам.Насыпная плотность исходного материала является важным фактором при гранулировании, поскольку мельницы загружаются по объему, а не по весу (Filbakk et al., 2011a). Учет этого свойства является хорошей оценкой качества гранул для топливных приложений, так как это означает больше энергии на единицу объема и означает большую экономию топлива, транспортировки и хранения (Rollinson & Williams, 2016). Низкие значения плотности могут отрицательно повлиять на плотность энергии, вызывая увеличение затрат на транспортировку и хранение.Согласно Obernberger & Thek (2006), гранулы с высокой плотностью энергии (18–20 МДж кг ^–1 ) подходят как для коммерческих, так и для промышленных систем отопления.

Сравнение физических свойств изученных гранул со значениями, указанными в стандартах CEN / TS 14961 (CEN / TS EN 14961-2, 2012), SS 18 71 20 и CTI R04 / 05, показало, что они соответствуют стандартам (Duca et al., 2014). Согласно CEN-EN 14961-1, гранулы трех видов имели размер «D 06» с диаметром 6 мм и длиной от 3.От 15 до 40 мм (CEN / TC 335-Solid Biofuels, 2005). Все пеллеты исследуемых видов пригодны для сжигания в котлах с пневматической системой подачи, поскольку их длина была достаточно мала, чтобы предотвратить засорение механизма. Кроме того, соотношение длины и диаметра было ниже максимума из пяти, установленного Obernberger & Thek (2006) и ÖNORM (2000).

Механические свойства

Значения сопротивления сжатию Acacia wrightii находились в диапазоне (от 295 до 692 Н), указанном Tenorio et al.(2014) и Пампуро и др. (2017), в то время как сопротивление сжатию гранул E. ebano и H. pallens было выше заявленных значений. Для деревянных гранул очень важно сопротивление изменению своего первоначального внешнего вида, поскольку оно показывает, насколько хорошо они могут противостоять внешним силам после продолжительного периода использования. Это свойство важно для промышленности и торговли древесными гранулами (Oveisi-Fordiie, 2011). Гранулы с низким сопротивлением сжатию обычно связаны с такими проблемами, как трудности при хранении и транспортировке, а также с проблемами здоровья и окружающей среды.Это связано с тем, что такие гранулы имеют тенденцию легко разрушаться из-за адсорбции влаги, падения или трения, как сообщалось Temmerman et al. (2006). Таким образом, измерение этого параметра для пеллет указывает на их рыночную стоимость.

Значения индекса ударопрочности были выше, чем соотношение 33 к 50%, указанное Forero-Nuñez, Jochum & Sierra (2015). Пеллеты с процентным содержанием выше 97,5% в соответствии со стандартами ASABE (2006) считаются высококачественным биотопливом, потому что частицы обладают хорошей силой сцепления, которая позволяет пеллетам выдерживать нагрузку при транспортировке до того, как они попадут к конечным пользователям.

Предварительный анализ и производство энергии

Содержание влаги около 7% для всех изученных видов соответствует требованиям Koppejan & Van Loo (2012), согласно которым влажность качественных гранул должна быть ниже 15%. По значениям содержания влаги исследуемые гранулы относятся к категории супер-премиум (≤8%) в соответствии со стандартом США, в котором есть три других более низких класса: премиум (≤8%), стандартный (≤10%) и полезный (≤10%) ( Тумулуру и др., 2010).Содержание влаги — это свойство, которое следует учитывать с осторожностью, поскольку вода играет решающую роль в процессе гранулирования (Samuelsson et al., 2009). Ряд исследований деревянных гранул показал положительную корреляцию между MC и долговечностью гранул (Whittaker & Shield, 2017), что является одной из наиболее важных физических характеристик гранул. Более высокие MC могут уменьшить трение за счет смазки биомассы (Nielsen, Holm & Felby, 2009) и увеличить степень, при которой гранулы «расслабляются» после образования, что приводит к снижению долговечности (Adapa, Tabil & Schoenau, 2011).Однако вода не сжимается, что ограничивает конечную плотность гранул (Carone, Pantaleo & Pellerano, 2011). Когда содержание влаги составляет 8,62%, может быть достигнута максимальная долговечность 96,7% (Colley et al., 2006). При MC 8–15% увеличивается прочность ели европейской и сосны обыкновенной (Lehtikangas, 2001). Filbakk et al. (2011b) также обнаружили положительную корреляцию между долговечностью ( r 2 = 0,62) с MC 7–12% у сосны обыкновенной. Древесные гранулы Tulip показали наивысшую прочность при влажности 13% (Lee et al., 2013). Для целого ряда типов биомассы, включая древесину и солому, оптимальная MC для устойчивости гранул составляла от 6,5 до 10,8% (Miranda et al., 2015).

Диапазон летучих веществ (от 72 до 79%) согласуется с результатами Arranz et al. (2015), Коппеян и Ван Лоо (2012), Тенорио и др. (2014), и ниже 82,8%, по данным Chen, Peng & Bi (2015) для коммерческих гранул. Количество летучих веществ влияет на поведение при сжигании твердого топлива (Tauro et al., 2018), так что при высоком уровне летучих веществ биомасса считается подходящим топливом для термической конверсии (Olsson & Kjällstrand, 2004; Holt, Blodgett & Nakayama, 2006). Катаки и Конвер (2002) дополнительно указали, что высокий уровень летучих веществ приводит к быстрому горению, что является недостатком топлива.

Фиксированный углерод варьировался от 12 до 21%, аналогичные результаты были получены Chen, Peng & Bi (2015) и Arranz et al. (2015). Сообщается, что фиксированный углерод влияет на высшую теплотворную способность (Tenorio et al., 2014). Кроме того, с точки зрения потенциала производства энергии это свойство является наиболее ценным параметром, поскольку сырье с высоким содержанием связанного углерода имеет более высокую теплотворную способность (Forero-Nuñez, Jochum & Sierra, 2015).

Зольность колеблется от 2,41 до 3,22%, что является многообещающим для изученных видов. Пеллеты с низким содержанием золы подходят для термической конверсии, поскольку они вызывают низкое скопление золы, шлакование или коррозию в котлах (Obernberger & Thek, 2006; Rhén et al., 2007). Зола снижает качество гранул, увеличивает выброс частиц в окружающую среду и снижает теплотворную способность биомассы (Tumuluru et al., 2010). Согласно Урибе (1986), чем выше содержание золы в твердом топливе, тем меньше будет получаемого тепла, что вызывает проблемы с обработкой и управлением большими количествами образующейся золы. Сырье с высоким содержанием золы также может привести к увеличению затрат на техническое обслуживание как для домашних, так и для промышленных пользователей. Относительно небольшое количество золы указывает на небольшие золообразующие элементы, что позволяет использовать окатыши для нужд промышленного обогрева, когда проблемы, связанные с образованием шлаков, обрастанием и спеканием, являются серьезными проблемами.

Общая теплотворная способность, обнаруженная в этом исследовании, была выше 17,8 МДж / кг, что аналогично значениям, указанным Telmo & Lousada (2011), что указывает на то, что гранулы изучаемых видов подходят для использования в качестве исходного сырья (Laxamana, 1984; Сан-Луис, Брионес и Эстудильо, 1984). Кроме того, эти значения находятся в пределах минимальных требований стандарта DIN 51731 (1996) для твердого топлива для промышленных процессов отопления. Высокая высшая теплотворная способность позволяет биотопливу производить большое количество энергии при небольшом объеме топлива (плотности энергии) (Atuesta-Boada & Sierra-Vargas, 2015).

Выводы

Древесная щепа обычных тропических видов A. wrightii , E. ebano и H. pallens с экспериментальных плантаций пригодна для производства пеллет, соответствующих международным параметрам качества. Значения физических параметров гранул, таких как отношение длины к диаметру и плотность, указывают на механизм хорошего связывания. Значения сопротивления, сжатия и остаточного веса трех видов гарантируют, что гранулы будут производить низкие уровни мелких частиц во время транспортировки.Приблизительные значения анализа указывают на хорошие параметры горения для данного вида. Пеллеты этих видов классифицируются как M10 (влажность ниже 10%) и A0,5 (зольность ниже 0,5%). Высшая теплотворная способность всех трех видов была выше 17,8 МДж / кг. Судя по стоимости изученных древесных гранул, A. wrightii и E. ebano являются более подходящими источниками сырья для энергетических целей из-за их высокой плотности, высшей теплотворной способности и низкой зольности, которые соответствовали большинству требований. международные параметры качества.

древесных пеллет с высокой теплотворной способностью

Древесные гранулы с высокой теплотворной способностью

Место происхождения: Гуанси, Китай (материк)

Фирменное наименование: YAOLONG

Название: Частицы биомассы

Форма: Палочка

Длина: 10-50 мм

Диаметр : 6-10 мм

Влажность (%): 6,3%

Содержание золы (%): 1,79%

Плотность: 650 кг / м3

Номер модели: древесные гранулы 6-8 см

Материал: смешанный порошок

Отопление Древесина Pell: Smoke Blackness (уровень Рингельмана)

Детали продукта показать

?

A: Мы производитель и торговая компания.

Q: Как долго ваш срок доставки?

A: Обычно это 7-15 дней после получения предоплаты. Или это 15-20 дней, если нужен пакет OEM.

Q: Предоставляете ли вы образцы? это бесплатно или дополнительно?

A: Да, мы можем предложить образец бесплатно, но не оплачиваем фрахт.

Q: Каковы ваши условия оплаты?

A: Оплата <= 1000USD, 100% предоплата. Оплата> = 1000USD, 30% T / T заранее, остаток по копии накладной.

B: Аккаунт аккредитован по предъявлении.

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Кэти / отдел продаж.

HEZHOU YAOLONG TRADE CO., LTD.

ОФИС: NO. 237 LINGFENG STREET, HEZHOU CITY, GUANGXI, CHINA

PLANT: PINGGUI IMDUSTRY AREA, HEZHOU, GUANGXI, CHINA

Tel: + 86-774-5298182 -5298182 Мобильный: + 86-18078090501 (Wechat / WhatsApp)

QQ: 2739161558

древесных пеллет с высокой теплотворной способностью пеллет из биомассы из Вьетнама

90 долларов США.00–130 долларов США / Тонна | 10 тонн / тонн (минимальный заказ)

Время выполнения заказа:

Количество (Тонны)	1–100	101–500	> 500
Приблиз.Срок (дни)	10	20	Торг