Что такое пиролиз древесины, какой при горении выделяется газ

Пиролизом древесины называют метод термической переработки для получения ценных продуктов в результате глубокой деструкции основных компонентов. К ценным продуктам относятся, например, древесный уголь, деготь, скипидар, смолы. Но здесь речь идет о промышленной пирогенетической переработке. В более простом понимании, пиролиз возникает в момент возгорания дров, является первой фазой горения. Когда температура достигает 400°-500°, образуются газы горения древесины, которые тоже есть летучие продукты пиролиза. Подробнее осветить этот вопрос нам поможет эксперт компании «Дровница» из Санкт-Петербурга.

Процесс горения древесины

Языки пламени появляются над дровами от горящих газов. Но откуда эти газы берутся в древесине? Ведь поленница не выделяет горючих веществ. Древесина рассматривается как сырье, уже содержащее пары горючих жидкостей, которые выделяются в виде газов под действием высоких температур.

Какие этапы включает процесс горения древесины?

• Разогрев. При помощи источника тепла (спичка и горящая бумага) дрова начинают прогреваться. При достижении температуры 150° из древесины начинает испаряться влага. Постепенное обугливание приводит к тлению. В это время температура доходит до 300°. Появившийся дым есть смесь испаряющейся влаги с компонентами термического разложения.
• Появление пламени. По сути, возгорание означает вспышку дымовых газов. Одновременно с появлением яркого пламени происходит скачок температуры. Как только загорелись газы, воспламеняется само дерево. Поленья разгораются снаружи и изнутри. На быстроту разгорания и способность достичь предельной температуры влияет форма поленьев, влажность дров, беспрепятственный доступ свежего воздуха.
• Горение. Фаза делится на две части — активное горение и тление. Первая фаза продолжается, пока происходит выделение пиролизных газов. Тление означает остаточное выделение газов, постепенное сгорание угля.
• Затухание. При отсутствии кислорода, прекращении подачи воздуха, снижении температуры, отсутствии нового топлива происходит затухание.

Чем более сырые дрова, тем дольше из них выделяется влага, труднее достигается нужная температура, дольше длится процесс. Сухое топливо горит намного быстрее, дает максимальную теплоотдачу.

Какой газ выделяется при горении

От сорта древесины и условий сжигания зависит состав конечных продуктов (продуктов сгорания). Дерево — органическая форма, в основном состоящая из соединений углерода (C), водорода (Н), кислорода (О), азота (N). Всего один килограмм древесины, сгорая, выделяет около восьми кубометров газообразных веществ, среди которых:

• водяные пары;
• углекислый газ;
• угарный газ;
• сернистый газ.

Пар, углекислый и сернистый газ относятся к продуктам полного сгорания. Они больше не могут самостоятельно гореть.

К продуктам неполного сгорания относится сажа. Она образуется при разложении углерода при недостаточном доступе кислорода. Крупные частицы не сгорают, а слипаются, осаживаются на стенах печных труб. Большое количество сажи, наличие продуктов распада типа угарного газа и канцерогенных смол говорит о неудачном процессе горения. Подобные примеси попадают в воздух и делают его вредным для здоровья человека.

Здесь стоит привести в пример способ приготовления пищи методом копчения. В топливе (дровах, стружке, ветках) не поддерживается горение, а достигается распад с помощью пиролиза древесины. То есть тепловая энергия выделяется, вредные элементы улетучиваются и пропитывают пищу. В том, что копченые продукты вредны для здоровья, большая доля правды.

Как образуется угарный газ

У угарного газа и углекислого газа похожие формулы (CO и CO₂). Но вещества имеют значительное различие в свойствах. При достаточном притоке кислорода образуется углекислота. При этом выделяется много тепловой энергии, процесс горения считается эффективным. Когда кислорода недостает, выделяется загрязняющий атмосферу, а в больших дозах смертельный для человека угарный газ. При равных других условиях тепловой энергии выделяется в 4 раза меньше. То есть только недостаток кислорода приводит к снижению КПД топлива и печи.

Владельцы домов с печным отоплением иногда пытаются сэкономить дрова, растягивая искусственным образом процесс горения (частично перекрывая подачу кислорода). Чего они добиваются такими маневрами? Загрязняется дымоход. Большой слой сажи может воспламениться. Канцерогенные частицы проникают в воздух. При высокой концентрации ядовитые вещества приводят к отравлению.

На качество дров может указать зольный остаток. Зола — несгорающий компонент. Чем меньше остается золы после сгорания дров, тем они качественнее, тем больше тепловой энергии выделилось на обогрев дома. Большое количество золы указывает на низкую эффективность топлива. Тонкодисперсная зола может оседать на внутренней поверхности котла или печи и препятствовать передаче тепла. Но зола, к слову, отличное удобрение. Только она не должна спекаться. Если это так, значит в топливных пеллетах или брикетах есть вредные добавки.

• Назад
• Вперёд