Da li usitnjavanje zaraženog drveta smanjuje njegovu kalorijsku vrijednost za gorivo iz biomase?

Korištenje drvne biomase za proizvodnju topline i električne energije je kamen temeljac tranzicije ka obnovljivoj energiji. Međutim, značajan dio raspoložive sirovine-posebno iz drveća oštećenog olujom-oštećenim olujama, oboljelim šumama ili šumskim zemljištem kojima se upravlja-je inficiran gljivama, bakterijama koje su uobičajene za ovaj korak. usitnjavanje (ili usitnjavanje), što smanjuje veličinu čestica radi lakšeg rukovanja i sagorijevanja. Ovo postavlja kritično pitanje za operatere biomase: Da li čin usitnjavanja zaraženog drveta dodatno smanjuje njegovu kaloričnu vrijednost?
Direktan odgovor je ne-usitnjavanje samo po sebi hemijski ne mijenja drvo niti smanjuje njegov inherentni energetski sadržaj. Međutim, infekcija često razgrađuje drvo prije usitnjavanja, a proces usitnjavanja može indirektno utjecati na to koliko efikasno to gorivo-kvaliteta radi. Ovaj članak istražuje nauku koja stoji iza propadanja drva, efekta mehanike mreže i mehanike bisom goriva.
1. Pravi krivac: biološko raspadanje, a ne mehaničko usitnjavanje
Da bismo razumjeli kalorijsku vrijednost, prvo moramo pogledati šta gori. Energija u drvu dolazi prvenstveno od lignina i celuloze. Kada je drvo inficirano-najčešće truležom-izazivaju gljivice kao što su Heterobasidion (trulež korijena) ili Ganoderma (smeđa trulež){4}}razgrađuju ove enzime za pomere.
•Smeđa trulež: Gljive razgrađuju celulozu, a lignin ostavljaju uglavnom netaknutim. Drvo postaje krhko i tamno, ali zadržava određeni strukturni integritet.
• Bijela trulež: Gljive razgrađuju i lignin i celulozu, pretvarajući drvo u žilastu, blijedu masu.
• Meka trulež: Uobičajeno u veoma vlažnim uslovima, ovo napada celulozu u sekundarnim ćelijskim zidovima.
U svim slučajevima, mikrobni metabolizam pretvara čvrsta zapaljiva ugljična jedinjenja u CO₂, vodu i biomasu gljivica. Ova biološka degradacija je ono što smanjuje kaloričnu vrijednost. Studija objavljena u časopisu Forest Products Journal otkrila je da jako raspadnuto drvo može izgubiti između 15% do 50% svoje izvorne suhe energije{4}u zavisnosti od truleži.
Usitnjavanje je čisto mehanički proces. On lomi velike komade na manje pomoću sila smicanja i udara. Ne sagorijeva ugljik niti isparava hlapljiva jedinjenja; stoga, ne smanjuje direktno bruto kalorijsku vrijednost (GCV) po kilogramu suhe tvari. usitnjeno u prašinu.
2.Indirektni efekti: Kako usitnjavanje reaguje sa zaraženim drvetom
Iako usitnjavanje ne mijenja hemiju, ono značajno mijenja fizička svojstva zaraženog materijala, što utiče na efektivni oporavak energije tokom sagorijevanja.
A. Povećan sadržaj vlage
Zaraženo drvo često ima veći kapacitet zadržavanja vode zbog razgradnje ćelijskih zidova. Usitnjavanje dramatično povećava omjer površine-površine-i-zapremine. Iako ovo pomaže pri sušenju ako je gorivo pravilno uskladišteno, to također znači da materijal može reapsorbirati atmosfersku vlagu mnogo brže nego što je primarni sadržaj vlage u čvrstom stanju. efikasnost sagorevanja, jer se energija troši kuvanjem vode umesto zagrevanja vašeg doma ili proizvodnje pare.
B. Ubrzana degradacija
Usitnjavanje izlaže svježe površine kisiku i mikrobiološkoj aktivnosti. Ako se zaraženo drvo usitnjava, a zatim ostavlja na hrpi sedmicama ili mjesecima, aerobne bakterije i gljive mogu ubrzati proces razgradnje koji je započeo u šumi. Ovo propadanje "poslije-usitnjavanja" može dovesti do mjerljivog pada kalorijske vrijednosti tokom vremena.
C. Sadržaj pepela i šljaka
Rast gljivica doprinosi sadržaju mineralnog pepela u drvetu. Kada se zaraženo drvo usitnjava, zemlja i pijesak pokupljeni tokom sječe se temeljitije miješaju u sitne čestice. Veći sadržaj pepela smanjuje neto kalorijsku vrijednost (NCV) jer minerali ne izgaraju. Osim toga, mogu koncentrirati određene gljive (kao što su alkalijski metali). kalijum), koji, kada je usitnjen u finu prašinu, može doprinijeti šljaku i zagađivanju u kotlovima-smanjujući radnu efikasnost čak i ako teoretski sadržaj BTU goriva ostane nepromijenjen.
3. Prednosti usitnjavanja za efikasnost sagorevanja
Važno je napomenuti da je usprkos nedostacima povezanim s prethodno-postojećom infekcijom, usitnjavanje općenito korisno za korištenje niskog-drva:
1.Poboljšana kinetika sagorijevanja: Manje čestice se pale brže i potpunije sagorevaju. Ovo može pomoći da se nadoknadi niža gustoća energije trulog drveta osiguravanjem manjeg izlaza neizgorjelog ugljika kroz dimnjak.
2.Homogenost: usitnjavanje miješa trulo i zdravo drvo zajedno, stvarajući konzistentniji razred goriva od ručnog sortiranja trupaca.
3. Logistika: Zgušnjavanje usitnjenog materijala u pelete ili brikete može ga zapravo zaštititi od daljeg upijanja vlage i biološkog napada tokom skladištenja.
4. Praktične preporuke za proizvođače biomase
Ako prerađujete zaraženo drvo za gorivo od biomase, uzmite u obzir sljedeće najbolje prakse:
•Procijenite ozbiljnost: Vizuelno pregledajte drvo. Drvo koje je "pokvareno" (lako se mrvi pod pritiskom prsta) je vjerovatno izgubilo previše mase da bi bilo održivo. Drvo koje je samo promijenilo boju, ali je i dalje strukturno čvrsto zadržava većinu svoje energije.
• Osušite odmah: Secite samo kada planirate da brzo osušite materijal (koristeći otpadnu toplotu iz postrojenja). Ne dozvolite da usitnjeno zaraženo drvo stoji na kiši.
• Praćenje vlage: Ciljajte na sadržaj vlage ispod 20–25%. Ovo je kritičnije za zaraženo drvo nego za zdravo drvo.
• Pomiješajte sirovine: pomiješajte usitnjeno zaraženo drvo sa-kvalitetnom piljevinom ili čistim strugotinama da uravnotežite mješavinu goriva i spriječite probleme s kotlom.
Usitnjavanje zaraženog drva samo po sebi ne smanjuje njegovu kalorijsku vrijednost. Gubitak energije nastaje tokom procesa biološke infekcije prije sječe. Međutim, usitnjavanje djeluje kao katalizator daljnje degradacije ako se materijalom ne rukuje pravilno nakon-obrade. Povećanjem površine, usitnjavanje čini više prihvatljivim zaraženo drvo ili se ubrzava zaraženost drveta. truleži, što indirektno smanjuje efektivnu toplotnu snagu.
Za proizvođače goriva od biomase, ključno je da usitnjavanje ne posmatraju kao uzrok gubitka energije, već kao korak koji zahtijeva pažljivo mjerenje vremena. Usitnjavanjem zaraženog drveta neposredno prije sušenja i sagorijevanja, operateri mogu iskoristiti poboljšane karakteristike sagorijevanja malih čestica dok minimiziraju negativne utjecaje ugroženog biološkog stanja drva.