Древесную биомассу в том виде, в котором она поступает в топки котлоагрегатов, называют рабочим топливом. Состав древесной биомассы, т. е. содержание в ней отдельных элементов, характеризуется следующим уравнением:

Ср + Нр + Ор + №> + Лр + "№р = 100%, (2.12)

Где Ср, Hp, Ор, Np — содержание в древесной массе соответ­ственно углерода, водорода, кислорода и азота, %; Лр, Wp — содержание в топливе соответственно золы и влаги.

Для характеристики топлива в теплотехнических расчетах пользуются понятиями сухая масса и горючая масса топлива.

Сухая масса топлива представляет собой в данном слу­чае биомассу, высушенную до абсолютно сухого состояния. Ее состав выражается уравнением

C! + Hc + Oe + Nc + i4c=100%. (2.13)

Горючая масса топлива — это биомасса, из которой удалены влага и зола. Ее состав определяется уравнением

Сг + Нг + Ог + Nr = 100 %. (2.14)

Индексы у знаков компонентов биомассы означают: р — содержание компонента в рабочей массе, с — содержание ком-

Понента в сухой массе, г — содержание компонента в горючей массе топлива.

Пересчет содержания компонентов из одного вида массы в другой производится по формулам табл. 10.

Элементарный состав стволовой древесины. Одной из при­мечательных особенностей стволовой древесины является уди­вительная стабильность ее элементарного состава горючей массы.

Элементарный состав горючей массы стволовой древесины практически одинаков для всех пород. Это наглядно видно из данных табл. 11, являющихся обобщением большого количе­ства реальных замеров.

Как правило, варьирование содержания отдельных компо­нентов горючей массы стволовой древесины находится в пре­делах погрешности технических измерений. На основании этого

Древесина

Кора

Хвоя

Древесина Кора

Элементарный состав коры. Элементарный состав коры раз­личных пород изучен слабо. Имеются только отдельные работы в этой области, не позволяющие сделать какие-либо широкие обобщения.

Анализируя немногочисленные данные по элементарному со­ставу коры, можно заключить, что элементарный состав и золь­ность коры различных пород варьируют в следующих пределах, %: Сг=49,0...58,0; №=5,2.. .7,0; Ог = 38,0.. .45,9; Л° = 0,5.. .8,0.

Элементарный состав древесной гнили. Различают коррози­онный и деструктивный процессы гниения древесины. Иссле­дования химического состава гнилой древесины показали, что при коррозионном процессе гниения содержание лигнина умень­шается, а содержание целлюлозы почти не меняется.

Примерами коррозионной, или ячеистой, гнили являются гниль сосны от сосновой губки и гниль ели от корневой губки.

При деструктивном процессе гниения (домовые грибы) уве­личивается содержание лигнина и уменьшается содержание целлюлозы. Лигнин содержит больше углерода, чем целлю­лоза, поэтому содержание углерода при деструктивном гние­нии увеличивается, а при коррозионном остается на одном уровне или снижается более медленными темпами.

Элементарный состав частей кроны деревьев. Элементарный состав частей кроны изучен недостаточно. В табл. 12 приво­дятся данные по элементарному составу отходов лесозагото­вок.

2.3. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ

Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшая теплота сгорания —это количество тепла выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конден­сации всех паров воды, образовавшихся при горении, с отда­чей ими тепла, израсходованного на их испарение (так назы­ваемой скрытой теплоты парообразования).

Высшая теплота сгорания QBp определяется по формуле Д. И. Менделеева (кДж/кг):

Qb = 340СР + 1260НР— Ю90р. (2.15)

Низшая теплота сгорания —количество тепла, вы­делившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, из­расходованного на испарение влаги, образовавшейся при сго­рании этого топлива. Ее значение определяется по формуле (кДж/кг):

Qh = 340СР + 1030НР — 1090р — 25WP - (2.16)

Теплота сгорания, вычисленная по этим формулам, имеет размерность килоджоуль на килограмм.

Теплота сгорания стволовой древесины. Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольно­сти и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг). На основании стабильности горю­чей массы стволовой древесины и независимости ее от породы древесины нетрудно вывести формулу теплоты сгорания ство­ловой древесины для любой влажности и зольности. Она бу­дет иметь следующий вид:

QS= 18900—2UWP— 189ЛР, (2.17)

Где QHp — теплота сгорания стволовой древесины при влажно­сти Wр и зольности Лр, кДж/кг.

Теплота сгорания коры. Исследования по теплоте сгорания коры различных пород древесины очень малочисленны, и можно привести лишь ориентировочные данные по данному показателю. Для ориентировочных расчетов можно принять следующие зна­чения низшей теплоты сгорания коры различных пород древе­сины в расчете на горючую массу, кДж/кг: кора сосны QHr= = 20 890, кора ели QHr=19 330, кора березы Q„r=19 950, кора осины Q„r=20 780, кора лиственницы Q„r = 21 870.

Низшая теплота сгорания коры и гнилой древесины различ­ных пород для различной влажности и зольности может быть подсчитана по формуле

Qp = <й (10°"^-ЛР)-25WP, (2.18)

Где QHP и QHr — теплота сгорания древесной коры соответственно на рабочую и горючую массу, кДж/кг.

Теплота сгорания древесной гнили. Теплота сгорания гни­лой древесины, отнесенная к единице массы, у гнилей коррози­онного типа меньше, а у гнилей деструктивного типа больше, чем у здоровой древесины.

Для приближенных расчетов можно принять следующие значения низшей теплоты сгорания гнилой древесины различ­ных пород в расчете на горючую массу:

Осины СЙ = 4422 ккал/кг (18,5 МДж/кг); сосны Qh = 4829 ккал/кг (20,2 МДж/кг); березы Qh = 4592 ккал/кг (19,2 МДж/кг).

Теплота сгорания гнилой древесины при различных значе­ниях зольности и влажности рассчитывается по той же фор­муле, что и теплота сгорания коры,

Теплота сгорания элементов кроны деревьев. Теплота сгора­ния элементов кроны для приближенных расчетов принимается равной теплоте сгорания стволовой древесины той же породы.