Samovolné spalování dřeva

Při zahřátí na 130-150° se dřevo začne samovolně zahřívat. Pokud jsou vytvořeny podmínky nutné pro akumulaci tepla, dřevo samovolně vzplane.

Při průmyslových teplotách dřevo nepředstavuje riziko samovznícení. Toto nebezpečí vzniká až při zahřátí na teplotu nad 130°. Samovolné spalování dřeva v otevřených dřevěných konstrukcích nebo komínech nedochází z důvodu nedostatku vhodných podmínek pro akumulaci tepla. Obvykle k samovznícení dřeva dochází ve skrytých dřevěných konstrukcích nebo v nahromaděném dřevním odpadu, který byl dlouhodobě vystaven teplu.

Zahřívání dřeva na 110° je bezpečné a zcela přijatelné během procesu sušení nebo zpracování. Při této teplotě dřevo vysychá a uvolňuje se část těkavých látek. Dřevo se nerozkládá a jeho chemické složení zůstává nezměněno. Při teplotě 150° je pozorován rozklad nestabilních sloučenin dřeva. Jeho barva se změní na žlutou. Při teplotě 230° se jeho rozklad zintenzivňuje, začínají probíhat procesy s uvolňováním plynných produktů. Navíc velké procento zabírá N₂O a CO₂. Dřevo hnědne povrchovým zuhelnatěním. V důsledku tohoto procesu se mění chemické složení dřeva, tj. dochází ke zvýšení procenta uhlíku a poklesu vodíku a kyslíku. Objemová hmotnost dřeva klesá, ale jeho objem zůstává konstantní. Zvyšuje se pórovitost dřeva, a proto se zvětšuje i jeho povrch ve styku se vzduchem. Při teplotě 230-270° vzniká ve dřevě samozápalný uhlík, který je schopen energicky absorbovat (adsorbovat) kyslík. Ten, oxidující uhlí, zvyšuje teplotu natolik, že se uhlí vznítí a dřevo začne hořet. K samovolnému hoření dřeva může docházet při nižších teplotách z jiného důvodu.

Proces rozkladu dřeva je exotermický a za určitých podmínek může způsobit jeho samovolné vznícení. Ale aby se tak stalo, je nutné, aby množství tepla uvolněného v důsledku rozkladné reakce dřeva převyšovalo přenos tepla do okolí. Takové podmínky mohou nastat, když se dřevní odpad v sušárně hromadí na ohřívači nebo je trám položen ve zdivu cihlové zdi vedle zdroje tepla. Odlišný proces nastává u pilin nebo jiného dřevěného odpadu nahromaděného na hromadě. V praxi se vyskytly případy zahřívání pilin a samovznícení. Někteří autoři (Prof. B. G. Tideman a Eng. P. G. Demidov) se domnívají, že hlavní příčinou samovznícení pilin jsou biologické procesy. Mikroorganismy se rodí ve vlhkých pilinách a při vystavení koncentrovanému teplu se rychle množí. Mikroorganismy rozkládají celulózu. Dochází ke kvašení výsledných produktů. Celý tento proces je doprovázen uvolňováním tepla, které ohřeje piliny na 60-70°. Vzniká tak uhlí, které dokáže absorbovat páry a plyny. Absorpce par a plynů uhlím způsobuje oxidační proces, který vede k dalšímu zahřívání hmoty. Vlivem adsorpčního tepla teplota stoupá a dosahuje 100-130°. Poté vzniká porézní uhlík, který také pohlcuje páry a plyny a zvyšuje teplotu pilin. Když teplota dosáhne 200°, celulóza obsažená v pilinách se začne rozkládat. Při rozkladu tvoří celulóza uhlík, který je schopen intenzivní oxidace. Vlivem oxidace uhlí se teplota zvýší na 250-300 ° a piliny se samovolně vznítí.

Další materiály k tématu

• Hořící dřevo
• Teplota samovznícení dřeva
• Rozklad dřeva bakteriemi
• Teplota spalování dřeva
• Podmínky nutné pro spalování dřeva
• Sušení dřeva v petrolátových lázních
• Uspořádání skladů pro přirozené sušení řeziva
• Nebezpečí požáru v sušárnách vazelíny
• Vliv vlhkosti původního dřeva na tvorbu kouře
• Struktura a složení dřeva

Zooinženýrská fakulta Moskevské zemědělské akademie. Neoficiální stránka

V článku jsou uvedeny výsledky studia dynamiky teplot při spalování pilin na OTM zařízení od 200 oC do maximální hodnoty a poté zpět do 200 oC. Pomocí softwarového prostředí Curve Expert 1.3 byly získány modely dynamiky teploty spalování pilin v čase pomocí stabilního zákona. Klíčová slova: spalování, piliny, teplota spalování, doutnání

úvod

Efektivní a dokonalé spalování je předpokladem pro využití dřeva jako ekologicky přijatelného paliva. Spalovací proces musí zajistit vysoký stupeň využití energie a tedy úplnou destrukci dřeva a nesmí způsobovat tvorbu ekologicky nežádoucích sloučenin.

Účelem článku je stanovit dynamiku teploty při spalování pilin na zařízení OTM v souladu s GOST 12.1.044-89 [6], počínaje od 200 o C do maximální hodnoty a poté zpět do 200 o C .

Тteoretický rozbor

Spalování pilin probíhá v heterogenním režimu. Spalovací proces se skládá z následujících fází: 1) vysušení paliva a zahřátí na teplotu, při které se začnou uvolňovat těkavé látky; 2) vznícení těkavých látek a jejich vyhoření; 3) zahřívání koksu, dokud se nezapálí; 4) vyhoření hořlavých látek z koksu. V praxi se tyto fáze částečně překrývají [5].

Specifické vlastnosti procesů spalování dřeva jsou spojeny s jeho vlhkostí, která vytváří problémy při snaze o dosažení vysoké účinnosti spalování. Přibližně polovinu hmoty čerstvě pořezaného stromu tvoří voda. Druhá polovina je suchá dřevní hmota obsahující 84-88 % těkavých látek, 11,4-15,6 % pevného uhlíku a 0,4-0,6 % popela [2].

Dalším problémem, který vzniká při spalování dřevní biomasy, je velké množství popela (též strusky).

Experimentální technika

Pro experimenty byly připraveny vzorky březových, borových pilin a dřevěných pelet o relativní vlhkosti 12 %, odebrané z pily. Vybraný materiál byl vložen do sklolaminátových sáčků o hmotnosti 4,1 g, sešitých kovovými sponami, hmotnost testovaných vzorků byla 50 g. Vážení bylo provedeno na laboratorních vahách s chybou měření ±0,1 g.

Před testováním byl vnitřní povrch reakční komory zařízení OTM pokryt dvěma vrstvami hliníkové fólie o tloušťce maximálně 0,2 mm, která byla při vyhoření nebo znečištění zplodinami nahrazena novou.

Nastavená teplota (200±5 o C) plynných zplodin hoření v reakční komoře je udržována plynovým hořákem po dobu tří minut.

Vzorek byl upevněn v držáku vertikálně kovovým drátem, zaveden do reakční komory na 3-5 s a testován, dokud nebylo dosaženo maximální teploty výfukových plynných produktů, přičemž se zaznamenával čas, kdy bylo dosaženo. Předběžné testy určily přibližné maximální teplotní limity. Při hlavních zkouškách bylo dosažené maximum stanoveno přidržením po dobu 15-30s. Proto byla doba trvání testu ve fázi nárůstu teploty z 200 o C určena dobou dosažení intuitivního (na základě dosavadních zkušeností z předběžných testů) očekávaného maxima a následně byl hořák vypnut. Pro záznam teploty byl použit přístroj KSP-4 s rozsahem od 0 do 600 °C, pro počítání času byly použity stopky. Odečty byly prováděny každých 50 o C, když teplota vzrostla z 200 o C na maximální hodnotu, poté, když teplota klesla na 200 o C. Vzorek byl uchováván v komoře až do úplného ochlazení na 20 o C, vyjmut a zvážen, stanovení zbytků popela.

Výsledky a jejich diskuse

Výsledky měření jsou uvedeny v tabulce. 1.

Tabulka 1

Výsledky měření teploty spalování v čase