Ali drobljenje okuženega lesa zmanjša njegovo kalorično vrednost za biomasno gorivo?

Uporaba lesne biomase za proizvodnjo toplote in električne energije je temelj prehoda na obnovljivo energijo. Vendar pa je velik del razpoložljive surovine-zlasti iz neurja-poškodovanih dreves, obolelih gozdov ali upravljanih gozdov-okužen z glivami, bakterijami ali žuželkami. Običajna stopnja predobdelave tega materiala je drobljenje (ali sekanje), ki zmanjša velikost delcev za lažje rokovanje in zgorevanje. To sproža kritično vprašanje za upravljavce biomase: Ali dejanje drobljenja okuženega lesa dodatno poslabša njegovo kalorično vrednost?
Neposreden odgovor je, da ne-drobljenje samo po sebi kemično ne spremeni lesa ali zmanjša njegove inherentne energijske vsebnosti. Vendar pa okužba pogosto razgradi les pred sekljanjem in postopek sekljanja lahko posredno vpliva na to, kako učinkovito deluje gorivo nižje-kakovosti. Ta članek raziskuje znanost, ki stoji za gnitjem lesa, mehaniko sekljanja in neto učinek na kakovost goriva iz biomase.
1. Pravi krivec: biološki razpad, ne mehansko drobljenje
Da bi razumeli kalorično vrednost, moramo najprej pogledati, kaj gori. Energija v lesu izvira predvsem iz lignina in celuloze. Ko je les okužen-najpogosteje z gnitjem-, ki povzroča glive, kot sta Heterobasidion (korenina) ali Ganoderma (rjava gniloba)-ti organizmi izločajo encime, ki razgrajujejo te polimere za hrano.
• Rjava gniloba: Glive razgradijo celulozo, lignin pa ostane večinoma nedotaknjen. Les postane krhek in temen, vendar ohrani nekaj strukturne celovitosti.
•Bela gniloba: glive razgrajujejo tako lignin kot celulozo, les spremenijo v nitasto, bledo maso.
• Mehka gniloba: pogosta v zelo mokrih razmerah, napade celulozo v sekundarnih celičnih stenah.
V vseh primerih mikrobni metabolizem pretvarja trdne gorljive ogljikove spojine v CO₂, vodo in glivično biomaso. Ta biološka razgradnja je tista, ki zmanjša kalorično vrednost. Študija, objavljena v Forest Products Journal, je pokazala, da lahko močno razkrojen les izgubi med 15 % do 50 % svoje prvotne suhe-težne vsebnosti energije, odvisno od resnosti in vrste gnilobe.
Drobljenje je povsem mehanski postopek. Velike kose razbije na manjše s strižnimi silami in udarci. Ne izgoreva ogljika ali izhlapeva hlapnih spojin; zato neposredno ne zniža bruto kalorične vrednosti (GCV) na kilogram suhe snovi. Če imate 1 kg suhih, okuženih lesnih sekancev, vsebujejo enako količino potencialne energije, ne glede na to, ali so v enem velikem kosu ali strti v prah.
2.Posredni učinki: kako drobljenje vpliva na okuženi les
Čeprav drobljenje ne spremeni kemije, bistveno spremeni fizikalne lastnosti okuženega materiala, kar vpliva na učinkovito pridobivanje energije med zgorevanjem.
A. Povečana vsebnost vlage
Okužen les ima pogosto večjo sposobnost zadrževanja vode zaradi razgradnje celičnih sten. Drobljenje dramatično poveča razmerje med površino-površino-in-prostornino. Čeprav to pomaga pri sušenju, če je gorivo pravilno shranjeno, pomeni tudi, da lahko material ponovno absorbira atmosfersko vlago veliko hitreje kot trdna polena. Visoka vsebnost vlage je glavni sovražnik učinkovitosti zgorevanja, saj je energija se porabi za prekuhavanje vode, namesto da bi ogreval vaš dom ali proizvajal paro.
B. Pospešena razgradnja
Drobljenje izpostavi sveže površine kisiku in mikrobnim aktivnostim. Če okužen les razrežete in nato tedne ali mesece pustite na kupu, lahko aerobne bakterije in glive pospešijo proces razgradnje, ki se je začel v gozdu. Ta razpad po-drobljenju lahko sčasoma privede do merljivega padca kalorične vrednosti.
C. Vsebnost pepela in žlindranje
Rast gliv prispeva k vsebnosti mineralnega pepela v lesu. Ko je okužen les razrezan, se zemlja in pesek, pobran med spravilom, temeljiteje premešata v drobne delce. Višja vsebnost pepela zniža neto kalorično vrednost (NCV), ker minerali ne gorijo. Poleg tega lahko nekatere glive koncentrirajo alkalijske kovine (kot je kalij), ki, ko zdrobljen v fin prah, lahko prispeva k žlindranju in obraščanju v kotlih-in zmanjša učinkovitost delovanja, tudi če teoretična vsebnost BTU goriva ostane nespremenjena.
3. Prednosti drobljenja za učinkovitost zgorevanja
Pomembno je omeniti, da je kljub pomanjkljivostim, povezanim s-že obstoječo okužbo, drobljenje na splošno koristno za uporabo nizko{1}}lesa:
1. Izboljšana kinetika zgorevanja: Manjši delci se vžgejo hitreje in bolj popolno zgorijo. To lahko pomaga izravnati nižjo energijsko gostoto gnilega lesa z zagotavljanjem manjšega izhoda nezgorelega ogljika skozi dimni kanal.
2.Homogenost: drobljenje zmeša gnili in zdrav les skupaj, kar ustvarja bolj dosledno kakovost goriva kot ročno razvrščanje hlodov.
3. Logistika: Zgostitev zdrobljenega materiala v pelete ali brikete ga lahko dejansko zaščiti pred nadaljnjim vnosom vlage in biološkim napadom med skladiščenjem.
4. Praktična priporočila za proizvajalce biomase
Če predelujete okužen les za gorivo iz biomase, upoštevajte naslednje najboljše prakse:
•Ocenite resnost: Vizualno preglejte les. Les, ki je "luk" (lahko se drobi pod pritiskom prstov), ​​je verjetno izgubil preveč mase, da bi bil primeren za preživetje. Les, ki je le razbarvan, a še vedno strukturno zdrav, ohrani večino svoje energije.
• Takoj posušite: Razrežite samo, če nameravate material hitro posušiti (z uporabo odpadne toplote iz obrata). Ne pustite, da razrezan okužen les stoji na dežju.
• Spremljajte vlago: Vsebnost vlage naj bo pod 20–25 %. To je bolj kritično za okužen les kot za zdrav les.
•Mešajte surovine: zmešajte zdrobljen okužen les z-kakovostno žagovino ali čistimi sekanci, da uravnotežite mešanico goriva in preprečite težave s kotlom.
Drobljenje okuženega lesa samo po sebi ne zmanjša njegove kurilne vrednosti. Do izgube energije pride med postopkom biološke okužbe pred sečnjo. Vendar pa drobljenje deluje kot katalizator za nadaljnjo razgradnjo, če z materialom po-obdelavi ne ravnamo pravilno. S povečanjem površine je zaradi drobljenja okužen les bolj dovzeten za vpijanje vlage in pospešeno gnitje, kar posredno zmanjša učinkovito toplotno moč.
Za proizvajalce goriv na biomaso je ključnega pomena, da na drobljenje ne gledajo kot na vzrok izgube energije, ampak kot na korak, ki zahteva natančno časovno razporeditev. Z drobljenjem okuženega lesa tik pred sušenjem in zgorevanjem lahko operaterji izkoristijo izboljšane lastnosti gorenja majhnih delcev, hkrati pa zmanjšajo negativne vplive ogroženega biološkega stanja lesa.