Зольность древесины таблица. Семинар“Эффективное пеллетное производство". Плотность различных пород древесины

Дрова - самый древний и традиционный источник тепловой энергии, который относится к возобновляемому виду топлива. По определению, дрова - это соразмерные очагу куски древесины, используемые для разведения и поддержания в нём огня. По своему качеству, дрова - это самое нестабильное топливо в мире.

Тем не менее, весовой процентный состав любой дровяной массы примерно одинаков. В него входят - до 60% целлюлозы, до 30% лигнина, 7...8% сопутствующих углеводородов. Остальное (1...3%) -

Государственный стандарт на дрова

На территории России действует
ГОСТ 3243-88 Дрова. Технические условия
Скачать (cкачиваний: 1689)

Стандарт времён Советского Союза определяет:

1. Сортамент дров по размеру
2. Допустимое количество гнилой древесины
3. Сортамент дров по теплотворности
4. Методику учёта количества дров
5. Требования к транспортированию и хранению
   дровяного топлива

Из всей ГОСТ-овской информации, самая ценная - это методы обмеров дровяных штабелей и коэффициенты для перевода величин из складочной меры в плотную (из складометра - в кубометр). Кроме этого, вызывает ещё некоторый интерес пунктик по ограничению ядровой и заболонной гнили (не более 65% площади торца), а также запрет на наружную трухлявость. Вот только трудно представить себе такие гнилые дрова в наш космический век погони за качеством.

Что касается теплотворности,
то ГОСТ 3243-88 разделяет все дрова на три группы:

Учёт дров

Для учёта любой материальной ценности, самое главное - способы и методы подсчёта её количества. Количество дров можно учитывать, или в тоннах и килограммах, или в складочных и кубических метрах и дециметрах. Соответственно - в массовых или в объёмных единицах измерения

1. Учёт дров в массовых единицах измерения
   (в тоннах и килограммах)
   Этот способ учёта дровяного топлива используется крайне редко из-за своей громоздкости и неповоротливости. Он позаимствован у строителей-деревообработчиков и является альтернативным методом для тех случаев, когда дрова проще взвесить, нежели определить их объём. Так, например, иногда при оптовых поставках дровяного топлива бывает проще взвешивать отгруженные «с верхом» вагоны и автомобили-лесовозы, нежели определять объём возвышающихся на них бесформенных дровяных «шапок»

   Преимущества
   
   - простота обработки информации для дальнейшего подсчёта суммарной теплотворности топлива при теплотехнических расчётах. Потому что, теплотворность весовой меры дров высчитывается по и практически неизменна для любой породы дерева, независимо от географического места её и степени . Таким образом, при учёте дров в массовых единицах происходит учёт чистого веса горючего материала за минусом веса влаги, количество которой определяется прибором-влагомером

   Недостатки
   учёта дров в массовых единицах измерения
   - способ абсолютно неприемлем для обмера и учёта партий дров в полевых условиях лесозаготовки, когда требуемого спецоборудования (весов и прибора-влагомера) может не оказаться под рукой
   - результат замера влажности вскорости становится неактуальным, дрова быстро сыреют или подсыхают на воздухе

2. Учёт дров в объёмных единицах измерения
   (в складочных и кубических метрах и дециметрах)
   Этот способ учёта дровяного топлива получил самое широкое распространение, как наиболее простой и быстрый способ учёта дровяной топливной массы. Поэтому, учёт дров повсеместно производится в объёмных единицах измерения - складометрах и кубометрах (складочная и плотная меры)

   Преимущества
   учёта дров в объёмных единицах измерения
   - предельная простота в исполнении обмеров дровяных штабелей линейным метром
   - результат обмера легко контролируется, остаётся неизменным долгое время и не вызывает сомнениям
   - методика обмеров дровяных партий и коэффициенты для перевода величин из складочной меры в плотную стандартизированы и изложены в

   Недостатки
   учёта дров в массовых единицах измерения
   - платой за простоту учёта дров в объёмных единицах становится усложнение дальнейших теплотехнических расчётов для подсчёта суммарной теплотворности дровяного топлива (нужно учитывать породу дерева, место его произрастания, степень трухлявости дров и т.д.)

Теплотворность дров

Теплотворность дров,
она же - теплота сгорания дров,
она же - теплотворная способность дров

Чем теплотворность дров отличается от теплотворности древесины?

Теплотворность древесины и теплотворность дров - родственные и близкие по значению величины, отождествляемые в повседневной жизни с понятиями «теория» и «практика». В теории мы изучаем теплотворность древесины, а на практике - имеем дело с теплотворностью дров. При этом, реальные дровяные чурбаки могут иметь куда более широкий спектр отклонений от нормы, нежели лабораторные образцы.

Например, у реальных дров есть кора, которая не является древесиной в прямом смысле этого слова и, тем не менее - занимает объём, участвует в процессе горения дров и имеет собственную теплотворность. Зачастую, теплотворность коры значительно отличается от теплотворности самой древесины. Кроме этого, реальные дрова могут быть , иметь разную плотность древесины в зависимости от , иметь большой процент и др.

Таким образом, для реальных дров - показатели теплотворности носят обобщённый и слегка заниженный характер, поскольку для реальных дров - нужно учитывать в комплексе все отрицательные факторы, снижающие их теплотворность. Этим и объясняется разница в меньшую сторону по величине между теоретически-расчётными значениями теплотворности древесины и практически-прикладными значениями теплотворности дров.

Иными словами, теория и практика - это разные вещи.

Теплотворность дров - это объём полезного тепла, образующийся при их сгорании. Под полезным теплом подразумевается теплота, которую можно отобрать от очага без ущерба для процесса горения. Теплотворность дров - важнейший показатель качества дровяного топлива. Теплотворность дров может колебаться в широких пределах и зависит, в первую очередь, от двух факторов - самой древесины и её .

• Теплотворность древесины зависит от количества горючего древесинного вещества, присутствующего в единице массы или объёма древесины. (более подробно про теплотворность древесины в статье - )
• Влажность древесины зависит от количества воды и иной влаги, присутствующих в единице массы или объёма древесины. (более подробно про влажность древесины в статье - )

Таблица объёмной теплотворности дров

Градация теплотворности по
(при влажности древесины 20%)

Теплотворность гнилых дров

Абсолютно верно утверждение, что гниль ухудшает качество дров и уменьшает их теплотворность. Но вот, на сколько сильно уменьшается теплотворность гнилых дров - это вопрос. Советские ГОСТ 2140-81 и определяют методику измерения размеров гнили, ограничивают количество гнили в полене и количество гнилых поленьев в партии (не более 65% площади торца и не более 20% от общей массы, соответственно). Но, при этом - стандарты никак не указывают на изменение теплотворности самих дров.

Очевидно, что в пределах требований ГОСТ-ов не наступает сколь существенного изменения общей теплотворности дровяной массы из-за гнили, поэтому - отдельными гнилыми чурбаками можно смело пренебречь.

Если же гнили больше, чем допустимо по стандарту, то учёт теплотворности таких дров целесообразно производить в единицах измерения. Потому что, при гниении древесины происходят процессы, которые разрушают вещество и нарушают его клеточную структуру. При этом, соответственно - уменьшается древесины, что в первую очередь сказывается на её весе и практически не сказывается на её объёме. Таким образом, массовые единицы теплотворности будут более объективны для учёта теплотворности очень гнилых дров.

По определению, массовая (весовая) теплотворность дров - практически не зависит от их объёма, породы дерева и степени трухлявости. И, только влажность древесины - оказывает большое влияние на массовую (весовую) теплотворную способность дров

Теплотворность весовой меры трухлых и гнилых дров практически равна теплотворности весовой меры обычных дров и зависит только от влажности самой древесины. Потому что, только вес воды вытесняет вес горючего древесинного вещества из весовой меры дров, плюс потери тепла на испарение воды и разогрев водяного пара. Что собственно нам и надо.

Теплотворность дров из разных регионов

Объёмная теплотворность дров для одной и той же породы дерева, произрастающего в разных регионах может отличаться за счёт изменения плотности древесины в зависимости от водонасыщённости почвы в районе произрастания. Причём, совсем не обязательно это должны быть разные регионы или области страны. Даже в пределах небольшого участка (10...100 км) лесозаготовки, теплотворность дров для одной и той же породы дерева может изменяться с разницей в 2...5% за счёт изменения древесины. Это объясняется тем, что в засушливой местности (в условиях недостатка влаги) нарастает и образуется более мелкая и плотная клеточная структура древесины, нежели в богатой на воду болотистой земле. Таким образом, суммарное количество горючего вещества в единице объёма будет выше для дров, заготовленных на более сухих участках даже для одного и того же района лесозаготовки. Конечно, разница не так уж и велика, примерно 2...5%. Тем не менее, при крупных заготовках дров это может дать реальный экономический эффект.

Массовая теплотворность для дров из одной и той же породы дерева, произрастающего в разных регионах абсолютно не будет разниться, поскольку теплотворность не зависит от плотности древесины, а зависит только от её влажности

Зола | Зольность дров

Зола - это минеральные вещества, которые содержатся в дровах и которые остаются в твёрдом остатке после полного сгорания дровяной массы. Зольность дров - это степень их минерализации. Зольность дров измеряется в процентах от общей массы дровяного топлива и показывает на количественное содержание в нём минеральных веществ.

Различают внутреннюю и внешнюю золу

Для тех хозяев, что решили отапливать свой дом твердым топливом, предназначен этот материал. Не сразу удается разобраться, каким топливом отапливать дом дешевле, каким комфортнее. Часто хозяева частных домов идут на поводу у консультантов из магазина, торгующего котлами и печами, и покупают то, что посоветовали им в магазине.

Но консультанту из магазина не жить в вашем доме, ему не придется каждый день топить ваш котел и выслушивать жалобы домашних на холод и сырость в помещениях. А потому консультантов можно причислить к лицам заинтересованным и слушать их доводы через раз.

А для себя раз и навсегда уяснить один момент – только хозяин частного дома один «за себя». Все остальные «против него» — шабашники, производители строительных материалов, производители и продавцы котлов и печей, Газпром, РАО ЕЭС и прочая и прочая.

Так что слушать кого бы то ни было нужно аккуратно, лучше читать обширные темы на всеми уважаемых строительных форумах и выбирать оттуда, пусть и по крупице, необходимые знания.

Одним из таких камней преткновения, который весьма по своему толкуют производители и печей и консультанты в специализированных магазинах и фирмах – это показатель КПД котла или печи.

Некоторые производители заявляют на свои котлы КПД в 85-90 процентов, хотя предлагают топить свои теплогенераторы углем и дровами. Некоторые производители предлагают потребителю котлы с КПД выше 100 процентов, аргументируя это процессами генерации газа из древесины и пиролизным горением.

А некоторые пишут, что в их печах прямого горения дрова горят до 6-8 часов и могут обогреть чуть ли не дворец в 3 этажа и в несколько десятков комнат.

Поверив, потребитель покупает или печь с маркировкой 15 квт, надеясь при помощи этого теплогенератора отопить дом площадью 150 квадратных метров. Пускай его дом нормального утеплен, и по СНиП должно хватать 1 квт тепловой мощности печи или котла на 10 кв.м. дома.

Потребитель начинает топить свой котел дровами, но температура в системе отопления не желает подниматься даже до заветных +65С, не то что до +90С. Дрова летят и летят , а дом понемногу замерзает. В чем же дело?

Причин такой ситуации может быть несколько, и со временем мы их все разберем. А пока, вот вам самая первая причина.

Производитель «слегка» лукавит, указывая мощность своего котла или печи в 15 квт при топке «идеальными» дровами – дровами с высокой теплотворной способностью.

А, как известно, древесина разных пород имеет разную теплотворную способность. Посмотрите на представленную ниже таблицу теплоты сгорания дров:

Даже если принять как данность, что все породы древесины в дровах будут использоваться при топке одинаковой влажности, то посмотрите, что получается:

• Бук или дуб почти в 1,5 раза дают больше тепла при топке, чем «слабые» породы дерева – верба, ива и тополь.
• Хвойные породы, находясь в «середнячках», тем не менее, на 40-50 процентов дают меньше тепла при топке.

Производитель, указав мощность в 15 квт для теплотворности высококалорийных дров, заранее ставит потребителя в невыгодное положение, если тот не имеет возможности такие дрова покупать или заготавливать.

Смотрите на таблицу теплоты сгорания дров и понимайте, что если вы топитесь обрезками тополя или остатками досок от строительства, то или печь вам придется выбирать с номиналом в 1,5 раза выше от того, что написано у производителя.

То есть, для того, чтобы отопить дом в 150 кв.м. тополем или сосновыми дровами, вам придется выбрать котел или печь мощностью в 20-23 квт.

Будут вопросы, задавайте их мне, контакты есть на сайте.

С уважением, Сергей Ивашко.

Еще по этой теме на нашем сайте:

1. 
   Отопительное оборудование для загородной недвижимости представлено потребителям в большом ассортименте, одних только твердотопливных котлов, различных по мощности, техническим параметрам и...

Теплотворная способность древесинного вещества любой породы и любой плотности в абсолютно сухом состоянии определяется числом 4370 ккал/кг. Считается также, что степень трухлявости древесины практически не влияет на теплотворность.

Существуют понятия объемной теплотворности и массовой теплотворности. Объемная теплотворность дров - величина довольно нестабильная, зависящая от плотности древесины и, значит, от породы дерева. Ведь у каждой породы своя плотность, мало того, одна и та же порода из разных местностей могут различаться по плотности.

Определение теплотворности дров удобнее всего производить по массовой теплотворности в зависимости от влажности. Если известна влажность (W) образцов, то определить их теплотворную способность (Q) с определнной долей погрешности можно по простой формуле:

Q(ккал/кг) = 4370 – 50 * W

По влажности древесину можно условно разделить на три категории:

• комнатно-сухая древесина, влажность от 7% до 20%;
• воздушно-сухая древесина, влажность от 20% до 50%;
• сплавная древесина, влажность от 50% до 70%;

Таблица 1. Объемная теплотворная способность дров в зависимости от влажности.

Таблица 2. Расчетная массовая теплотворность дров в зависимости от влажности.

Содержание золы в различных составных частях коры различных пород У ели 5,2, у сосны 4,9%- Повышение зольности коры в этом случае объясняется загрязнением коры во время сплава хлыстов по рекам. Содержание золы в различных составных частях коры, по данным В. М. Никитина, показано в табл. 5. Зольность коры различных пород на сухую массу, по дан­ным А. И. Померанского , составляет: сосна 3,2 %, ель 3,95, 2,7, ольха 2,4 %.

По данным НПО ЦКТИ им. И. И. Пол - зунова, зольность коры различных пород варьирует от 0,5 до 8%. Зольность элементов кроны. Зольность элементов кроны превышает зольность древесины и зависит от породы древе­сины и места ее произрастания. По данным В. М. Никитина, зольность листьев 3,5 %.

Ветки и сучья имеют внутреннюю зольность от 0,3 до 0,7%. Однако в зависимости от типа тех­нологического процесса их зольность су­щественно изменяется из-за загрязнения их внешними мине­ральными включениями. Загрязнение ветвей и сучьев в про­цессе заготовки, трелевки и вывозки наиболее интенсивно при влажной погоде весной и осенью.

Влажность и плотность – основные свойства древесины.

Влажность – это отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной или гигроскопической, а влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной или капиллярной.

При высыхании древесины из нее сначала испаряется свободная влага, а затем связанная. Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух, называется пределом гигроскопичности. Соответствующая ему влажность при комнатной температуре (20° С) составляет 30 % и не зависит от породы.

Различают следующие ступени влажности древесины: мокрая – влажность выше 100 %; свежесрубленная – влажность 50. 100 %; воздушно – сухая влажность 15.20 %; сухая – влажность 8.12 %; абсолютно сухая – влажность около 0%.

Это отношение при определенной влажности, кг, к ее объему, м 3 .

С увеличением влажности увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12 % – 670 кг/м3, а при влажности 25 % – 710 кг/м3. Плотность поздней древесины в 2.3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше ее плотность (табл. 2). Условная плотность древесины – это отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к объему образца при пределе гигроскопичности.

Таблица 1 - Содержание золы и зольных элементов в древесине различных пород деревьев

Все древесные породы по содержанию в их древесине зольных элементов объединяются в два крупных кластера (рис. 1). В первый, возглавляемый сосной обыкновенной, входят ольха черная, осина и тополь бальзамический (берлинский), а во второй – все остальные породы во главе с елью и черемухой птичьей. Отдельный подкластер слагают светолюбивые породы: береза повислая и лиственница сибирская. Особняком от них отстоит вяз гладкий. Наибольшие различия между кластерами № 1 (сосновым) и № 2 (еловым) отмечаются по содержанию Fe , Pb , Co и Cd (рис. 2).

Рисунок 1- Дендрограмма сходства пород деревьев по зольному составу их древесины, построенная способом Варда по матрице нормированных данных

Рисунок 2- Характер различия древесных растений, относящихся к разным кластерам, по зольному составу их древесины

Выводы.

1.Более всего содержится в древесине всех пород деревьев кальция, являющегося основой оболочки клеток. За ним следует калий. На порядок меньше в древесине железа, марганца, стронция и цинка. Замыкают ранговый ряд Ni , Pb , Со и Cd .

3.Древесные породы, произрастающие в пределах одного пойменного биотопа, существенно различаются между собой по эффективности использования ими питательных веществ. Наиболее эффективно использует почвенный потенциал лиственница сибирская, в 1 кг древесине которой золы содержится в 7,4 раза меньше, чем в древесине тополя - наиболее расточительной в экологическом плане породы.

4.Свойство высокого потребления минеральных веществ рядом древесных растений можно использовать в фитомелиорации при создании насаждений на техногенно- или природно- загрязненных землях.

Список использованных источников

1. Адаменко, В.Н. Химический состав годичных колец деревьев и состояние природной среды / В.Н. Адаменко, Е.Л. Журавлева, А.Ф. Четвериков // Докл. АН СССР.- 1982.- Т. 265, № 2. - С. 507-512.

2. Лянгузова, И.В. Химический состав растений при атмосферном и почвенном загрязнении / И.В. Лянгузова, О.Г. Чертов // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. - Л.: Наука, 1990. С. 75-87.

3. Демаков, Ю.П. Изменчивость содержания зольных элементов в древесине, коре и хвое сосны обыкновенной / Ю.П. Демаков, Р.И. Винокурова, В.И. Таланцев, С.М. Швецов // Лесные экосистемы в условиях изменяющегося климата: биологическая продуктивность, мониторинг и адаптационные технологии: материалы международной конференции с элементами научной школы для молодёжи [Электронный ресурс]. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010. С. 32-37. http://csfm.marstu.net/publications.html

4. Демаков, Ю.П. Динамика содержания зольных элементов в годичных кольцах старовозрастных сосен, произрастающих в пойменных биотопах / Ю.П. Демаков, С.М. Швецов, В.И. Таланцев // Вестник МарГТУ. Сер. «Лес. Экология. Природопользование» . 2011. - № 3. - С. 25-36.

5. Винокурова, Р.И. Специфичность распределения макроэлементов в органах древесных растений елово-пихтовых лесов Республики Марий Эл / Р.И. Винокурова, О.В. Лобанова // Вестник МарГТУ. Сер . «Лес. Экология. Природопользование».- 2011.- № 2.- С. 76-83.

6. Ахромейко А.И. Физиологические обоснование создания устойчивых лесных насаждений / А.И. Ахромейко. – М.: Лесная пром-сть, 1965. – 312 с.

7. Ремезов, Н.П. Потребление и круговорот азота и зольных элементов в лесах европейской части СССР / Н.П. Ремезов, Л.Н. Быкова, К.М. Смирнова.- М.: МГУ, 1959. – 284 с.

8. Родин, Л.Е. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара / Л.Е. Родин, Н.И. Базилевич. – М.-Л.: Наука, 1965. -

9. Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля, марганца, кобальта, хрома методом атомно-абсорбционной спектроскопии. – М.: ФГУ ФЦАО, 2007. – 20 с.

10. Методы биогеохимического исследования растений / Под ред. А.И. Ермакова. – Л.: Агропромиздат, 1987. – 450 с.

11. Афифи, А. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ / А. Афифи, С. Эйзен. - М.: Мир, 1982. - 488 с.

12. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ / Дж. Ким, Ч. Мьюллер, У. Клекка и др. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 215 с.