Определение теплоты сгорания брикетов

При горении древесины образуется зола — неорганическая часть дре­весины. Зольность древесины составляет в среднем 0,1-1,0 %, у древесной коры зольность несколько выше (для отдельных пород достигает 7 %). На­пример, зольность древесины дуба — 0,35 %, а дубовой коры — 7,2 %. На зольность влияет влажность, так сухая кора ели имеет зольность 2,1 %, влажная — 5,6 %. Древесина сучьев и ветвей образует больше золы, чем древесина ствола. Например, ветви березы при сгорании дают 0,64 % золы, а стволовая древесина — 0,16 %.

Состоит зола из кальция, натрия, калия, магния, в меньшей мере фосфора и серы и других химических элементов. Зола используется как удобрение.

Теплота сгорания — это количество теплоты, выделяющейся при

Полном сгорании единицы массы топлива. Низшую удельную теплоту сго­рания (без учета теплоты, образующейся при конденсации водяных паров) можно определить по формуле Д. И.Менделеева:

QH = 339 С + 1031 Я — 109 О — 25 W, КДж/кг (6)

Где, С, Н,0 — содержание в древесине углерода, водорода и кислорода, %;

W — относительная влажность древесины, %


Где, m — начальная масса образца;

То — масса абсолютно сухой древесины.

Теплота сгорания с учетом потерь на испарение воды, содержащейся в древесине, называется высшей теплотой сгорания.

Теплота сгорания единицы массы древесины почти не зависит от по­роды, т. к. элементный химический состав различных пород примерно оди­наковый.

Теплота сгорания абсолютно сухой древесины — 19,6-23,0 МДж/кг. Теплота сгорания хвойных пород несколько выше, чем лиственных.

Теплота сгорания снижается с повышением влажности древесины и у свежесрубленной древесины она примерно в 2 раза ниже, чем у сухой. Такой характер изменения теплоты наблюдается и при сжигании древес­ной коры.

Так, по данным Веретенника Д. Г., теплота сгорания для коры из ели меняется следующим образом:

Влажность, %

10

20

30

40

50

60

70

Низшая теплота горения, ккал/кг

3723

3278

2753

2310

1824

1340

853

Теплота сгорания коры немного выше, чем у древесины. Например, древесина ели имеет теплоту сгорания 4798 ккал/кг, а коры — 4853 ккая/кг (данные Д. Г.Веретенника); древесина березы -4688 ккал/кг, а кора бере­зы — 5483 ккал/кг (данные А. Н. Померанцева),

В основном теплота сгорания древесной коры и древесины разных по­род (кроме березы) примерно одинаковые.

Низшую теплоту сгорания коры можно определить по эмпирической формуле:

TOC o "1-3" h z QH = 19000 — 230 W, КДж/кг (8)

При определении теплоты сгорания прессованного древесного топ­лива более рационально пользоваться формулой, учитывающей плотность прессуемого материала:

QH = QH*P, кДж/м3, (9)

Где, Qh теплота сгорания материала, из которой изготовлен брикет, кДж/кг; р — плотность материала, кг/м3.

3

Выражение теплоты сгорания в кДж/м позволяет уяснить физиче­ский смысл величины теплоты для древесины и прессованных изделий из древесины. Как видно из формулы (9) при постоянной удельной теплоте сгорания древесины {Qh) величина теплоты зависит от плотности сгорае-

Мого материала (Р = т/У, кг/м ).

Так, например, плотность некоторых древесных пород и коры древе­сины при влажности 12% составляет (кг/м3):

Лиственница — 660;

Ель- 445;

Кора из ели — 730;

Сосна — 500;

Кора из сосны — 680;

Береза — 630;

Дуб — 690;

Бук — 670;

► осина-495;

Ольха ~ 520.

Плотность влажной древесины значительно больше, например, со­сна влажностью 80 % имеет плотность 740 кг/м3.

Плотность брикетов из шнековых прессующих установок, как пока­зывает практика, достигает значений 1100^1400 кг/м3.

Определим низшую теплоту сгорания для древесины влажностью 10% по формуле (6):

Он = 339×50 +1031×6 — 109×43 — 25×10 = 18199 (кДж/кг) или 4346,7 ккал/кг, Выразим эту величину теплоты через объем :

QFH = 4346,7 ккал/кг х 500 кг/м3 = 21733,5 х Ю2 ккал/м3

Где, 500 — плотность сосны влажностью 12%, кг/м3. Брусковые брикеты из сосны имеет теплоту сгорания:

QfH = 4346,7 ккал/кг х 1200 кг/м3 = 52160,4 х Ю2 ккал/м3 Где, 1200 — средняя плотность брикета влажностью 10-12 %, кг/м3.

Сравнивая эти данные видно, что в объемном выражении у брикетов из сосны теплота сгорания в 2,4 раза выше, чем у древесины сосны.

Зная удельную теплоту сгорания материала можно определить коли­чество тепла, выделяемого при полном сгорании топлива любой массы (т):

Q = Qn*m, ккал (10)

Где, Qh — удельная теплота сгорания, ккал/кг т — масса материала, кг

Наивысшая температура горения древесины может достигнуть зна­чения 1550°С, однако из-за потерь в топке реальная температура горения древесины составляет 1000-1100 °С.

Свежесрубленная древесина влажностью 80 % имеет теплоту сгора­ния 6449 кДж/кг (3928,7 ккал/кг)’, влажностью 100 % — 15949 кДж/кг (3809 Ккал/кг), при влажности 150 % — 14699 кДж/кг (3510 ккал/кг). Данные рас­считаны по формуле (6).

Для сравнения приведем данные по величине теплоты сгорания дру­гих видов топлива (данные из справочника по физике), табл. 5:

Таблица 5

Топливо

Высшая теплота сгорания, Qe, 105 Дж/кг (ккал/кг)

Низшая теплота сгорания, QH,

10s Дж/кг (ккал/кг)

Антрацит

320-340 (7643-8120)

190-270 (4545-6448)

Горючие сланцы

270-330 (6448-7882)

63-84(1504-2006)

Бурый уголь

250-290 (5971-6926)

100-170 (2388—4060)

Торф

220-250 (5254-5971)

84—110 (2006-2627)

Дизтопливо

427(10198)

Бензин

436-441 (10414—10533)

Мазут

380-410 (9315-9792)

Природный газ

360 (8598)

Древесина

190 (4538) или 21733*102 ккал/м3

100 (2388)

Брикеты из древесины

(4300-4700 )или 52160*102 ккал/м3

Гранулы

(4300-4700) или 43000х10гккал/м3

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв