Proces spalania drewna

Spalanie drewna jest najstarszą metodą wykorzystania przez człowieka biomasy. Pod względem chemicznym spalanie to zespół szybko zachodzących reakcji utleniania, którym towarzyszy wydzielanie znacznych ilości energii, głównie cieplnej.

Jednym ze substratów procesu spalania jest drewno. Składa się ono z dwóch rodzajów składników:

• części stałych (około 30% masy drewna) - węgiel drzewny
• części lotnych (około 70% masy drewna) - mieszaniny żywic i gazów uwalnianych w rozkładzie drewna

Jak przebiega proces spalania

Proces spalania można podzielić na trzy etapy: suszenie, odgazowanie i zgazowanie paliwa.

Suszenie, które rozpoczyna się w temperaturach około 100° C, polega na odparowaniu wilgoci zawartej w biomasie. Jest to zjawisko endotermiczne - suszone paliwo pobiera cały czas ciepło, lecz nie osiąga temperatury zapłonu (około 300°C)

Po wysuszeniu rozpoczyna się odgazowanie paliwa. Wraz ze zwiększaniem temperatury następuje wydzielanie się gazów łatwopalnych. Łączą się one z tlenem zawartym w powietrzu i spalają, wytwarzając płomień o wysokiej temperaturze. Do momentu osiągnięcia temperatury zapłonu substancji lotnych (około 500°C), proces ten ma charakter endotermiczny, następnie przekształca się w zjawisko typowo egzotermiczne. Sprawia to, że proces spalania jest autotermiczny - reakcje egzotermiczne dostarczają energię dla reakcji endotermicznych.

Ostatnią częścią procesu jest zgazowanie paliwa polegające na utlenianiu się węgla pierwiastkowego do tlenku i dwutlenku węgla przy temperaturach 500-800°C. Rozżarzony węgiel drzewny pali się bez płomieni i wydziela duże ilości energii cieplnej.

Odpowiednie warunki spalania 

Oprócz odparowania wody z paliwa i osiągnięcia temperatury zapłonu części lotnych, niezbędnym warunkiem spalania jest dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza. Ilość ta powinna być w stanie umożliwić całkowite utlenienie pierwiastków i związków palnych. Niedostatek tlenu może spowodować spalanie niezupełne - proces w trakcie którego węgiel pierwiastkowy utlenia się do silnie toksycznego tlenku węgla. Dodatkowo niespalone części lotne paliwa uchodząc do komina zmniejszają uzyskiwaną ilość ciepła.

W wyniku spalania biomasy powstaje także popiół (zawierający pozostałości mineralne) oraz sadza (powstała w wyniku niepełnego spalania węglowodorów przy niedoborze tlenu.