感染した木材を細断すると、バイオマス燃料の発熱量が減少しますか? - ニュース

熱と発電のための木質バイオマスの使用は、再生可能エネルギーへの移行の基礎です。しかし、利用可能な原料のかなりの部分、特に嵐で被害を受けた木、病気の森林、管理された森林--からは、菌類、細菌、または昆虫に感染しています。この材料の一般的な前処理ステップは、取り扱いと燃焼を容易にするために粒子サイズを小さくする細断 (またはチッピング) です。これにより、バイオマス事業者にとって重要な質問:感染した木材を細断する行為は、その発熱量をさらに低下させますか?
直接の答えは「いいえ」です。-細断自体は木材を化学的に変化させたり、その固有のエネルギー量を減少させたりしません。ただし、感染により細断前に木材が劣化することが多く、細断プロセスはその低品質燃料の効率に間接的に影響を与える可能性があります。-この記事では、木材の腐朽の背後にある科学、細断の仕組み、バイオマス燃料の品質に対する最終的な影響について考察します。
1.真犯人:機械的破砕ではなく、生物学的腐敗
発熱量を理解するには、まず何が燃えるのかを確認する必要があります。木材のエネルギーは主にリグニンとセルロースから得られます。木材が-最も一般的には-ヘテロバシディオン（根腐れ）や霊芝（褐色腐れ）などの真菌を引き起こす腐敗に感染すると、これらの微生物はこれらのポリマーを分解して食物にする酵素を分泌します。-
•褐色腐朽：菌類はリグニンをほぼそのまま残しながらセルロースを分解します。木材はもろくなり、黒ずみますが、ある程度の構造的完全性は保持されます。
•白腐れ：菌類はリグニンとセルロースの両方を分解し、木材を糸状の青白い塊に変えます。
•軟腐病:非常に湿った条件でよく発生し、二次細胞壁のセルロースを攻撃します。
いずれの場合も、微生物の代謝によって固体の可燃性炭素化合物が CO₂、水、菌類バイオマスに変換されます。この生物学的分解により、発熱量が減少します。Forest Products Journal に掲載された研究によると、ひどく腐った木材は腐敗の程度と種類に応じて、元の乾燥重量の 15% から 50% のエネルギー量を失う可能性があります。-
細断は純粋に機械的なプロセスです。せん断力と衝撃によって大きな破片をより小さな破片に粉砕します。炭素を燃焼させたり、揮発性化合物を蒸発させたりしません。したがって、乾燥物 1 kg あたりの総発熱量 (GCV) が直接低下することはありません。乾燥した感染した木材チップが 1 kg ある場合、それらが 1 つの大きな塊であっても、細断されて粉塵であっても、同じ量の位置エネルギーが含まれています。
2.間接的な影響: 破砕が感染木材とどのように相互作用するか
細断によって化学的性質は変化しませんが、感染した物質の物理的特性が大きく変化し、燃焼中の効果的なエネルギー回収に影響を与えます。
A.水分含有量の増加
感染した木材は、細胞壁の破壊により水分を保持する能力が高くなることがよくあります。細断すると、表面積-対-の比が劇的に増加します。これは、燃料が適切に保管されていれば乾燥に役立ちますが、材料が固体の丸太よりもはるかに早く大気中の水分を再吸収する可能性があることも意味します。家を暖めたり蒸気を生成する代わりに水を沸騰させるエネルギーが浪費されるため、高い含水量は燃焼効率の主な敵です。
B.劣化の促進
破砕では、新鮮な表面が酸素や微生物の活動にさらされます。感染した木材が破砕され、数週間または数か月間積み上げられたまま放置されると、好気性細菌や菌類によって森林内で始まった分解プロセスが加速する可能性があります。この「破砕後」の腐敗は、時間の経過とともに発熱量の測定可能な低下につながる可能性があります。-
C.灰分とスラグ
真菌の増殖は、木材のミネラル灰分に寄与します。感染した木材を細断すると、収穫時に拾った土や砂がより完全に微粒子に混合されます。灰分が多くなると、ミネラルが燃えないため、正味発熱量 (NCV) が低下します。さらに、特定の真菌はアルカリ金属 (カリウムなど) を濃縮することがあり、これが細断されて細かい粉塵になると、スラグや汚れの原因となる可能性があります。ボイラー-は、燃料の理論上の BTU 含有量が変わらない場合でも、運用効率を低下させます。
3.シュレッダーによる燃焼効率のメリット
既存の感染に関連する欠点にもかかわらず、細断は一般に低品質の木材を利用するのに有益であることに注意することが重要です。-
1.改善された燃焼速度: 粒子が小さいほど、より速く点火し、より完全に燃焼します。これにより、煙道を介して排出される未燃炭素が少なくなり、腐った木材のエネルギー密度の低下を相殺することができます。
2.均質性: 細断により腐った木材と健全な木材が混合され、手動で丸太を選別するよりも一貫した燃料グレードが作成されます。
3.物流：細断された材料をペレットまたはブリケットに高密度化すると、保管中のさらなる水分摂取や生物学的攻撃から実際に保護できます。
4.バイオマス生産者への実践的な推奨事項
感染した木材をバイオマス燃料として処理する場合は、次のベストプラクティスを考慮してください。
•深刻度の評価:木材を目視検査します。「パンキー」(指で押すと簡単に崩れる)木材は、生存するには質量を失いすぎている可能性があります。変色しているだけで構造的に健全な木材は、そのエネルギーのほとんどを保持しています。
• 即時乾燥：材料を素早く乾燥させる計画がある場合にのみ細断してください（工場からの廃熱を利用）。細断した感染木材を雨の中に放置しないでください。
• 水分の監視: 水分含有量を 20 ～ 25% 以下にすることを目指します。これは、健康な木材よりも感染した木材の場合により重要です。
•混合原料: 細断した感染木材と高品質のおがくずまたはきれいなチップを混合して、燃料混合物のバランスをとり、ボイラーの問題を防ぎます。{0}}
感染した木材を細断すること自体は、その発熱量を減少させません。エネルギー損失は、収穫前の生物学的感染プロセス中に発生します。ただし、細断は、材料が処理後に正しく扱われない場合、さらなる劣化の触媒として機能します。-表面積が増えることで、感染した木材は吸湿しやすくなり、腐敗が促進され、間接的に有効熱出力が低下します。
バイオマス燃料生産者にとって重要なのは、破砕をエネルギー損失の原因としてではなく、慎重なタイミングが必要なステップとして捉えることです。感染した木材を乾燥と燃焼の直前に破砕することで、オペレーターは、木材の生物学的状態が損なわれることによる悪影響を最小限に抑えながら、小さな粒子の改善された燃焼特性を活用することができます。