1.4.1 Плотность и порода древесины

Плотность материала характеризуется отношением его массы к объему. При изучении этого свойства применительно к древесной биомассе различают следующие по­казатели: плотность древесинного вещества, плотность абсо­лютно сухой древесины, плотность влажной древесины.

Плотность древесинного вещества — это отно­шение массы материала, образующего стенки клеток, к зани­маемому им объему. Плотность древесинного вещества одина­кова для всех пород древесиныравна 1,53 г/см³.

Плотность абсолютно сухой древесины есть отношение массы этой древесины к занимаемому ею объему:

(2.1)

где — плотность абсолютно сухой древесины; — масса об­разца древесины при W_р=0; — объем образца древесины при W_р=0.

Плотность влажной древесины представляет собой отношение массы образца при данной влажности к его объему при той же влажности:

(2.2)

где — плотность древесины при влажности W_р; — масса образца древесины при влажности Wр; — объем, за­нимаемый образцом древесины при влажности Wр.

Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при стандартной влажности 12 % и пересчитываются на эту влажность.

Величина плотности при стандартной влажности определя­ется для различных пород древесины по таблице 7.

Таблица 7.   Плотность различных пород древесины

Порода	Плотность при стандартной влажности (кг/м3)	Плотность в абсолютно сухом состоянии (кг/м3)	Порода	Плотность при стандартной влажности (кг/м3)	Плотность в абсолютно сухом состоянии (кг/м3)
Лиственница	660	630	Ясень	680	645
Сосна	500	470	Бук	670	640
Кедр	435	410	Вяз	650	615
Пихта	375	350	Берёза	630	600
Граб	800	760	Орех грецкий	590	560
Акация белая	800	760	Ольха	520	490
Груша	710	670	Осина	495	470
Дуб	690	650	Липа	495	470
Клён	690	650	Ива	455	430

Величина плотности ство­ловой древесины зависит от ее породы, влажности и коэффи­циента разбухания КР. Все породы древесины по отношению к коэффициенту разбухания КР разделяются на две группы. К первой группе относятся породы, у которых коэффициент разбухания КР = 0,6 (белая акация, береза, бук, граб, листвен­ница). Ко второй группе относятся все остальные породы, у ко­торых КР =0,5.

1.4.2 Зольность

Зольностью называютсодержание в топ­ливе минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей массы. Зола является нежелательной частью топ­лива, так как снижает содержание горючих элементов и затруд­няет эксплуатацию топочных устройств.

При проведении анализов содержание золы подсчитавается на сухую массу топлива.Пересчет зольности на рабочую массу проводится по формуле:

(2.3)

где Ар — содержание золы в расчете на рабочую массу, %;

Ас — содержание золы на сухую массутоплива, %; Wр —рабочая влажность топлива, %.

Зола подразделяется на внутреннюю, содержащуюся в древесном веществе, и внешнюю, попавшую в топливо при заготовке, хранении и транспортировании биомассы. В зависи­мости от вида зола имеет различную плавкость при нагревании до высокой температуры. Легкоплавкой называется зола, имеющая температуру начала жидкоплавкого состояния ниже 1350°. Сред неплавкая зола имеет температуру начала жидкоплавкого состояния в пределах 1350—1450 °С. У туго­плавкой золы эта температура выше 1450 °С.

Внутренняя зола древесной биомассы является тугоплавкой, а внешняя — легкоплавкой. Содержание золы в различных ча­стях деревьев различных пород показано в таблице 8.

Таблица 8.   Содержание золы для различных пород дерева

Порода	Количество золы в абсолютно сухой массе, %
	ствол	кора	Ветки, корни
Сосна	0,2-0,7	1,4-2,2	0,3-0,7
Ель	0,2-0,3	2,3	0,3-0,4
Береза	0,2-0,4	2,4	0,3-0,6
Осина	0,2-0,3	2,7	0,3

Содержание внутренней золы стволовой древесины изменяется в пределах от 0,2 до 1,17% На основании этого в соответствии с рекомендациямипо нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов в расчетах топочных устройств зольность стволовой древе­сины всех пород должна приниматься равной 1 % сухой массы древесины.

В то же время внешние минеральные включения у отходов лесозаготовок иногда достигают Л° = 20%. Зола, образующаяся при сгорании чистой древесины тугоплавка, и удаление ее из зоны горения топки не представляет особой технической слож­ности. Минеральные включения в древесной биомассе легко­плавки. При сгорании древесины со значительным их содержа­нием образуется спекшийся шлак, удаление которого из высокотемпературной зоны топочного устройства затруднено и требует для обеспечения эффективной работы топки особых тех­нических решений. Спекшийся шлак, образующийся при сжига­нии высокозольной древесной биомассы, имеет химическое срод­ство с кирпичом, и при высоких температурах в топочном уст­ройстве спекается с поверхностью кирпичной кладки стенок топки, что затрудняет шлакоудаление.