Температура горения древесины. Какова температура воспламенения дерева

Принципиально горение ТГМ аналогичногорению газов и жидкостей и представляет собой гомогенный, диффузионный процесс превращения горючих веществ в продукты горения с выделением тепла и света. В основе горения лежит окислительно-восстановительная реакция.

В горении жидкостей и ТГМ есть дополнительное сходство: необходимость подготовки вещества к горению (испарение, плавление, разложение) и выделение горючих паров; воспламенение происходит при достижении концентрации горючих паров и газов НКПРП.

Возникновение горения ТГМ рассмотрим на примере древесины, являющейся одним из наиболее широко приме­няемых твердых горючих строительных материалов. Можно выделить следующие стадии воспламенения и горения дре­весины:

1) нагрев влажного вещества (температура древесины – до 50 0 С);

2) сушка древесины (удаление физически связанной во­ды) – температура до 120-150 0 С. Первые две стадии являются наиболее длительными и занимают порядка 55 % от общей продолжительности воспламенения. Необходимо добавить, что на этих стадиях ещё не происходит разрушения вещества;

3) удаление внутрикапиллярной и химически связанной воды – температура 150-180 0 С. На этой же стадии происходит разложение наименее стойких компонен­тов древесины (луминовых кислот). Выделяются в ос­новном негорючие газы и пары – СО 2 и Н 2 О, но име­ется сравнительно небольшое количество горючих га­зов и паров, например монооксида углерода СО.

Для того чтобы обосновать его появление, напомним, что различают две стадии горения углерода. На первой стадии углерод окисляется до монооксида углерода: С + 0,5О 2 = СО. Поэтому в продуктах горения всегда присутствует токсичный и пожаровзрывоопасный газ – СО (угарный газ). В связи с тем, что в продуктах разложения имеется некоторое количество горючих газов и паров, на этой стадии имеется возможность самовозгорания древесины.

4) Нагрев сухого материала и термическое разложение (пиролиз) древесины:

· начало пиролиза (температура 180-250 0 С). Древесина при этой температуре превращается преимуществен­но в уголь(60-70 %). Паров и газов выделяется, в це­лом, немного, большинство из них негорючие – диок­сид углерода СО 2 , пары воды Н 2 О, а также незначи­тельное количество оксида углерода СО, метана СН 4 и др. С ростом температуры количество горючих га­зов и паров увеличивается. К концу этой стадии ГПВС готова к воспламенению от источника зажигания. Так, температура воспламене­ния сосновой древесины 255 0 С, дубовой – 238 0 С. Отметим, что с измельчением вещества температура его воспламенения уменьшается (например, темпера­тура воспламенения сосновых опилок – 196 0 С) при отсутствии ИЗ воспламенение па­ров не произойдет, и лишь при дальнейшем нагрева­нии, при более высоких температурах (370-400 0 С), произойдет их самовоспламенение;

· интенсивное разложение древесины (температура 280-400 0 С). На этой стадии целлюлоза превращается в основном в газообразные горючие продукты и выделяется основное количество горючих газов – порядка 40 % от их общего количества. Поми­мо перечисленных газов, выделяются водород Н 2 , этилен С 2 Н 4 . Кроме них можно отметить пары спиртов, альдегидов, эфиров, кетонов и т. д. В це­лом, насчитывается более 350 наименований про­дуктов термического разложения и горения древеси­ны.

Подчеркнём тот факт, что при разложении древесины возможны два пути: а) при температурах 180-250 0 С она превращается, в основном, в уголь; б) при температурах 280-400 0 С выделяются преимущественно летучие продукты. Это имеет большое зна­чение при огнезащитедревесины. Знание факторов, влияющих на скорость горения, позволяет ею управлять.

5) Прекращение выхода летучих соединений и начало горения уг­леродистого остатка – древесного угля (температура 500-600 0 С). Углеродистый остаток образуется на пре­дыдущих стадиях, однако его горению препятствует то, что кислород воздуха не проникает к нему, поскольку сгорает в зоне пламенных реакций. При температуре выше 500 0 С выход «летучих» прак­тически прекращается и кислород получает доступ к по­верхности углеродистого остатка (угля). С этого момента происходит одновременное гетерогенное горение (тление) угля и гомогенное горение продуктов разложения, продол­жающих выходить через трещины из нижележащих слоев древесины. Толщина угля колеблется в пределах 2,5 см. Ко­гда все слои древесины превращаются в уголь, выход газооб­разных продуктов разложения прекращается, а продолжает­ся только горение угля.

Аналогично древесине протекает термическое разложение каменного угля, торфа и ряда других материалов. Однако в каждом случае имеют место свои особенности. Так, у торфа общее количество летучих веществ меньше и выход их начинается при более низких температурах, чем у древесины (см. рис. 5.6). Каменный уголь состоит из более термостойких компонентов, чем древесина, поэтому его разложение протекает при более высоких температурах и менее интенсивно.

Рис. 5.6. Зависимость отно­сительного выхода летучих продуктов пиролиза твердых веществ от температуры 1 – древесина; 2 – торф; 3 – каменный уголь

Известно, что древесина как строительный материал обладает многочисленными достоинствами. Однако она яв­ляется горючей легковоспламеняемой. Чтобы снизить го­рючесть древесины используют многочисленные методы (средства) огнезащиты.

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Низшая температура, до которой нужно нагреть древесину, чтобы она загорелась, называется температурой самовоспламенения. Температура самовоспламенения древесины 250-300°. Это объясняется тем, что при нагревании из древесины выделяются легковоспламеняющиеся горючие газы (летучие продукты), а также большое количество кислорода.
В результате окислительного процесса летучих веществ с кислородом воздуха наступает самовоспламенение древесины при температурах сравнительно низких, чем у других твердых веществ (уГОЛЬ, KOKC И Др.). Температуря ГЯМПВПгппямрнрния древесины зависит также от степени ее измельчения. Чем больше измельчена древесина, тем ниже ее температура самовоспламенения. Так, например, температура самовоспламенения древесной стружки значительно ниже, чем древесных брусков. Объясняется что тем, что поверхность 1 кг стружки больше, чем I кг брусков. А с большей древесной поверхности, выделяется при нагревании больше летучих веществ, способных к окислению и самовоспламенению.

САМОВОЗГОРАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

При нагревании до 130-150° древесина начинает самонагреваться Если создать условия, необходимые для накопления тепла, то древесина самовозгорается. При температурах производственных помещений древесина не представляет опасности самовозгорания. Эта опасность появляется только при нагревании ее до температуры выше 130°. Самовозгорание древесины в открытых деревянных конструкциях или штабелях не происходит из-за отсутствия соответствующих условий для накопления тепла. Обычно самовозгорание древесины происходит в скрытых деревянных конструкциях или в скопившихся древесных отходах, долгое время подвергавшихся нагреву.
Нагрев древесины до 110° безопасен и вполне допустим в процессе сушки или обработки ее. При этой температуре происходит высушивание древесины и частичное выделение летучих веществ. Разложение древесины не происходит, и химический состав ее остается без изменения. При температуре 150° наблюдается разложение нестойких соединений древесины. Цвет ее становится желтым. При температуре 230° разложение ее усиливается, и начинают протекать процессы с выделением газообразных продуктов. Причем большой процент занимают Н20 и С02. Древесина приобретает коричневый цвет с поверхностным обугливанием. В результате этого процесса химический состав древесины изменяется, т. е. происходит увеличение процента углерода и уменьшение водорода и кислорода. Уменьшается объемный вес древесины, но ее объем остается постоянным. Пористость древесины увеличивается, следовательно, увеличивается и ее поверхность соприкосновения с воздухом. При температуре 230-270° в древесине происходит образование пирофорного угля, который способен энергично поглощать (адсорбировать) кислород. Последний, окисляя уголь, поднимает температуру настолько, что уголь воспламеняется, и дерево начинает гореть. Самовозгорание древесины может происходить при более низких температурах и по другой причине.
Процесс разложения древесины является экзотермическим и при определенных условиях может служить причиной ее самовозгорания. Но для этого необходимо, чтобы количество тепла, выделяющегося за счет реакции разложения древесины, превысило бы теплоотдачу в окружающую среду. Такие условия могут создаться, когда древесные отходы в сушилке скапливаются на калорифере или балка уложена в кладку кирпичной стены рядом с источником тепла. Иной процесс протекает в опилках или других древесных отходах, сложенных в кучу. В практике имели место случаи разогревания древесных опилок и их самовозгорание. Некоторые авторы (проф. Б. Г. Тидеман и инж. П. Г. Демидов) считают, что основной причиной самовозгорания опилок являются биологические процессы. Во влажных опилках зарождаются микроорганизмы, которые при концентрации теплоты быстро размножаются. Микроорганизмы разлагают клетчатку. Происходит брожение образовавшихся продуктов. Весь этот процесс сопровождается выделением тепла, которое нагревает опилки до 60-70°. При этом образуется уголь, способный поглощать пары и газы. Поглощение паров и газов углем вызывает окислительный процесс, который ведет к дальнейшему нагреву массы. За счет тепла адсорбции температура повышается и достигает 100-130°. Затем образуется пористый уголь, который также поглощает пары и газы и повышает температуру опилок. При достижении температуры 200° начинается разлагаться клетчатка. входящая в состав опилок. Разлагаясь, клетчатка образует уголь, способный интенсивно окисляться. За счет окисления угля температура поднимается до 250-300°, и опилки самовозгораются.

ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

В процессе горения древесины наблюдаются следующие явления. При поднесении пламени древесина воспринимает теплоту и нагревается, а при температуре 110° происходит высушивание ее и незначительное выделение летучих веществ. Около 130° начинается разложение древесины. Интенсивное разложение ее с изменением цвета происходит при температуре более 150°. При 200° и более начинает разлагаться главная составная часть древесины- клетчатка. Образующиеся при этом газы являются горючими, так как они содержат большое количество окиси углерода, углеводороды, водород и пары органических веществ. Если нагрев производится пламенем, то получающиеся газообразные продукты разложения воспламеняются при соприкосновении с ним, и с этого момента начинается процесс горения древесины. Таким образом, при нагревании древесины пламенем горение начинается с воспламенения газообразных продуктов разложения.
Температуры воспламенения наиболее распространенных пород древесины даны в табл. 2

Содержание

Дрова – классический вариант твердого топлива в местности, богатой лесами. Сжигание древесины дает возможность получать тепловую энергию, при этом температура горения дров напрямую влияет на эффективность использования топлива. Температура пламени зависит от породы дерева, а также от степени влажности топлива и условий его сжигания.

Горящие дрова в печке

Тепловые характеристики древесины

Породы древесины различаются по плотности, структуре, количеству и составу смол. Все эти факторы влияют на теплотворность дров, на температуру, при которой они сгорают, и на характеристики пламени.

Древесина тополя пористая, такие дрова горят ярко, но максимальный температурный показатель достигает лишь 500 градусов. Плотные породы дерева (бук, ясень, граб), сгорая, выделяют свыше 1000 градусов тепла. Показатели березы несколько ниже – около 800 градусов. Лиственница и дуб разгораются жарче, выдавая до 900 градусов тепла. Сосновые и еловые дрова горят при 620-630 градусах.

Качество дров и как правильно выбирать

У берёзовых дров лучшее соотношение теплоэффективности и стоимости – топить более дорогими породами с высокими показателями температуры сгорания экономически невыгодно.

Ель, пихта и сосна пригодны для разведения костров – эти хвойные породы обеспечивают относительно умеренное тепло. Но в твердотопливном котле, в печи или камине такие дрова использовать не рекомендуется – они выделяют недостаточно тепла для эффективного обогрева жилища и приготовления пищи, сгорают с образованием большого количества сажи.

Низкокачественными дровами считается топливо из осины, липы, тополя, ивы и ольхи – пористая древесина при горении выделяет мало тепла. Ольха и некоторые другие виды древесины «стреляют» угольками в процессе горения, что может привести к возникновению пожара, если дрова использовать для топки открытого камина.

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы.

Температура горения и теплоотдача

Температура горения древесины определяет показатели теплоотдачи топлива – чем она выше, тем большее количество тепловой энергии выделяется в процессе сгорания дров. При этом удельная теплотворность топлива зависит от характеристик древесины.

Показатели теплоотдачи в таблице указываются для дров, сжигаемых в идеальных условиях :

• минимальное содержание влаги в топливе;
• горение проходит в закрытом объеме;
• подача кислорода дозирована – поступает то количество, которое необходимо для полноценного сжигания.

Ориентироваться на табличные значения теплотворности имеет смысл только для сравнения различных видов дров между собой – в реальных условиях теплоотдача топлива будет заметно ниже.

Что такое горение

Горение является изотермическим явлением – то есть, реакцией с выделением тепла.

Процесс горения дров можно разделить на несколько этапов :

1. Разогрев . Участок древесины необходимо нагреть внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагреве до 120-150 градусов дерево начинает обугливаться, при этом образуется уголь, способный к самовоспламенению. При нагреве до 250-350 градусов стартует процесс термического разложения на газообразные составляющие (пиролиз). Верхний, обуглившийся слой тлеет (горит без образования пламени), при этом выделяется дым белого или бурого цвета – смесь водяного пара с продуктами пиролиза.

2. Возгорание пиролизных газов . Дальнейший разогрев приводит к усилению термического разложения, и сконцентрировавшиеся пиролизные газы вспыхивают. После вспышки возгорание постепенно начинает охватывать всю зону разогрева. При этом образуется устойчивое пламя светло-желтого цвета.

3. Воспламенение . Дальнейший разогрев приводит к воспламенению дров. Температура воспламенения в естественных условиях колеблется в промежутке от 450 до 620 градусов. Древесина воспламеняется под влиянием внешнего источника тепловой энергии, который обеспечивает нагрев, необходимый для резкого ускорения термохимической реакции.

Воспламеняемость древесного топлива зависит от целого ряда факторов :

• объемный вес, форма и сечение элемента из дерева;
• степень влажности древесины;
• сила тяги;
• расположение поджигаемого объекта относительно воздушного потока (вертикальное или горизонтальное);
• плотность древесины (пористые материалы воспламеняются легче и быстрее плотных, к примеру, разжечь ольховые дрова проще, чем дубовые).

Обратите внимание! Влажная древесина хуже разжигается и горит по причине того, что значительная часть тепловой энергии уходит на испарение излишков влаги. Дрова круглой формы разгораются хуже элементов, имеющих ребра и грани. Чем массивнее дрова, тем сложнее их разжечь. Не струганная древесина воспламенится быстрее гладкой.

Для воспламенения требуется хорошая, но не избыточная тяга – необходим достаточный приток кислорода и минимальное рассеивание тепловой энергии горения – она нужна для прогрева соседних участков древесины.

4. Горение . При условиях, близких к оптимальным, первоначальная вспышка пиролизных газов не затухает, от возгорания процесс переходит в устойчивое горение с постепенным охватом всего объема топлива. Горение делится на две фазы – тление и пламенное горение.

Тление подразумевает сгорание угля – твердого продукта процесса пиролиза. Выделение горючих газов происходит медленно и они не воспламеняются по причине недостаточной концентрации. Газообразные вещества, охлаждаясь, конденсируются, образуя характерный белый дым. В процессе тления воздух проникает вглубь древесины, за счет чего расширяется площадь охвата. Пламенное горение обеспечивается за счет сгорания пиролизных газов, при этом горячие газы движутся наружу.

Горение поддерживается, пока имеются условия для огня – наличие несгоревшего топлива, поступление кислорода, сохранение требуемого уровня температуры.

5. Затухание . При несоблюдении одного из условий процесс горения прекращается и пламя гаснет.

Измерение температуры горения дров

Чтобы узнать, какова температура горения дров, используют специальный прибор под названием пирометр. Другие виды термометров непригодны для этой цели.

Встречаются рекомендации определять температуру сгорания древесного топлива по цвету пламени. Темно-красные языки огня указывают на низкотемпературное горение, белое пламя – на высокую температуру из-за усиленной тяги, при которой основная часть тепловой энергии уходит в дымоход. Оптимальный цвет пламени – желтый, именно так горит сухая береза.

У твердотопливных котлов и печей, а также у закрытых каминов, предусмотрена возможность корректировать поступление воздуха в топку, регулируя интенсивность процесса горения и теплоотдачу.

Самые жаропроизводительные дрова

Показатель теплотворности обозначает, сколько тепловой энергии выделяется в процессе сжигания дров. Но у твердого топлива есть и другая характеристика, знание которой может пригодиться на практике – жаропроизводительность. Это максимальный уровень температуры, который может достигаться в процессе сжигания дров, и зависит от свойств древесины.

Древесина с низкой плотностью горит светлым высоким пламенем и при этом выделяет относительно небольшое количество тепла, для дров из плотных пород дерева характерна повышенная жаропроизводительность при небольшом пламени.

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути :

• для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
• свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
• закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Обратите внимание: свежесрубленная древесина тополя и других пористых пород, содержащих большое количество влаги, непригодна к использованию в качестве топлива. Она плохо горит и выделяет мало тепловой энергии.

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова :

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Важно! На эффективность сжигания топлива также влияет КПД самого теплогенератора. Для котельного агрегата он составляет около 80%, для печки – от 40%, в зависимости от конструкции и материала исполнения.

Заключение

Удельная теплота сгорания сухих березовых дров и ценовая доступность делает это топливо оптимальным выбором. Более жаропроизводительные породы древесины редко используются в качестве дров из-за высокой стоимости.

Воспламенение древесины возможно лишь при нагреве её внешних слоев до температур активного пиролиза (см. рис. 95), в том числе и при лучистом нагреве (см. рис. 164), когда горючая смесь продуктов пиролиза (летучих) и воздуха становится способной загореться от внешнего источника воспламенения (огня, искры, горелки и т. п.). Если внешнего источника воспламенения нет, то воспламенение становится возможным в режиме самовоспламенения, когда какой-то участок древесины, перегреваясь, не просто выделяет летучие, а обугливается. При этом активный древесный уголь может начать взаимодействовать с воздухом (тлеть) с самозагоранием и в конце концов за счёт своей высокой температуры воспламеняет горючую смесь над поверхностью древесины. Таким образом самовоспламенение древесины происходит за счёт тления возникающего древесного угля. А тлеющий древесный уголь, как все знают, возникает в первую очередь на ворсинках древесины в виде угольков (рис. 95). Поэтому защита древесины от самовозгорания (например, на полке бани, где нет источников воспламенения, но есть высокие температуры) прежде всего должна подразумевать защиту от воспламенения ворсинок древесины.

Древесина всегда имеет ворсинки: структурные неровности и неровности обработки. Структурные неровности - следствие капиллярно-пористого строения древесины. При срезе часть волокон отдирается, а часть перерезается прямо по клеткам. Поэтому на поверхности древесины всегда имеются возвышения, канавки, углубления и идущие вглубь каналы, когда видимые глазом, а когда нет. Но всегда видна структура древесины, всегда видно, что разные участки по-разному впитывают краски и воду. Неровности обработки - результат некачественной механической обработки древесины (распиливания, обстругивания, шлифования и т. п.). Все эти неровности в быту называются заусеницами. По ГОСТ 7016-82 все неровности чётко классифицированы (риски, кинематическая волнистость, неровности разрушения, неровности упругого восстановления по годичным слоям, неровности прессования и т. п.) и называются шероховатостью древесины. Шероховатость измеряется по ГОСТ 15612-85 с учётом наличия отдельных оторванных волокон (ворсистости) и пучков волокон (мшистости) по размеру высот неровностей над поверхностью.

Для снижения шероховатости древесину обстругивают, шлифуют, а затем обжигают кратковременным, но мощным действием газовой горелки. Заусеницы сгорают, не воспламеняя древесину, поскольку она не успевает прогреться до температур активного пиролиза. Возможные, образовавшиеся при обжиге сажистые налёты, удаляют протиркой жёстким войлоком. Заусеницы на поверхности древесины, конечно, остаются, но очень мелкие.

Чтобы сделать древесину ещё более инертной к огневому воздействию, её пропитывают водными солями с последующим высушиванием. Ясно, что если все поры в древесине (и в ворсинках тоже) забиты негорючей солью, то древесина становится более теплоёмкой (труднее прогревается) и более теплопроводной (лучше отводится тепло от начинающего воспламеняться уголька). Соли в поверхностный слой надо ввести много, не менее 20 кг на 1 м² древесины. Усиление эффекта будет достигнуто при выборе в качестве солей кристаллогидратов (бура, углекислый натрий - хозяйственная (кристаллическая) сода, медный или железный купоросы ит. п.), которые при нагревании разлагаются с выделением воды, испаряющейся и тем самым охлаждающей готовую вспыхнуть древесину. Лучше, если соль будет разлагаться с поглощением теплоты и выделением газов, отдувающих воздух от древесины или обрывающих цепи химических реакций воспламенения продуктов пиролиза. Ещё лучше, если разлагающаяся соль к тому же будет давать легкоплавкие окислы и закрывать расплавом все поры древесины. Так что пропиточных составов и принципов их работы может быть очень много.

Если работа ответственная, делается под заказ, то пропиточный состав следует выбирать промышленный (пусть даже изготовленный из отходов производства), но аттестованный по ГОСТ 16363-76 (см. раздел 5.7.16), предоставив заказчику формальный сертификат. Беда, правда, в том, что сертификатам в нашей стране сейчас верить опасно, и полагаться можно только на авторитет фирмы (если продукция не поддельная). Поэтому для собственных нужд можно закупить на химбазе сами соли, лучше всего фосфорнокислого аммония и/или сернокислого аммония. Огнезащитное количество этих солей составит 20-80 кг на 1 м³ древесины (СНиП I-А. 12-55). Эти соли можно растворять в растворе жидкого стекла (натриевого или калиевого), а также с антисептическими солями типа фтористого натрия, хлористого цинка, медного купороса и т. п.

Пропитав водным раствором солей и высушив древесину можно покрыть огнезащитной краской, которая не должна глубоко впитываться в древесину, а создавать на поверхности желательно негорючую плёнку, закрывающую неровности древесины. К таким краскам относятся силикатные, масляные с обязательным добавлением эффективных антипиренов, хлорвиниловые, кремнийорганические и др. Количество краски должно составлять не менее 0,5-0,8 кг на 1 м² поверхности древесины. Из подручных средств в качестве краски можно использовать раствор жидкого стекла («конторского» клея для бумаги) с добавлением мелкого наполнителя (литопона, мела, окиси титана) так, чтобы порошок забивал поры и оставался на поверхности в виде слоя склеенных силикатом (или иным лаком) частиц.

Поверх краски (или вместо неё) можно нанести огнезащитное покрытие (обмазку) типа штукатурки, но содержащее специфические компоненты: волокнистые наполнители, газообразующие вещества, водовыделяющие кристаллогидраты, легкоплавкие окислы. К наиболее дешёвым образцам относится широкоизвестная суперфосфатная обмазка СФО (дисперсия суперфосфата в воде), известково-глиносолевая обмазка ИГСО (смесь известкового теста - гашёной извести с глиной и поваренной солью). Более продвинутыми являются вспучивающиеся покрытия, например, ВПД по дереву (аналог ВПМ-2 по металлу). В качестве обмазки можно использовать обычные известково-алебастровые, известково-цементные и цементно-песчаные штукатурки, которые должны плотно прилегать к поверхности древесины так, чтобы все неровности поверхности древесины были замазаны и имели надёжный тепловой контакт с штукатуркой. Такие обмазки и штукатурки предупреждают возгорание древесины по крайней мере от пламени короткого замыкания проводов силового питания оборудования за время срабатывания автоматических выключателей или 3-х минутного воздействия пламени паяльной лампы, хотя вспучивающиеся обмазки могут обеспечить огнестойкость даже на уровне EI45 и могут выдержать действие электрической и газовой сварки.

В рядовых банях надёжная огнезащита древесины в области печного узла встречается редко. Чаще всего деревянная стена обивается листом металла по асбесту. Огнестойкость такой защиты невелика из-за высокой теплопроводности асбеста. Повысить эффективность такой стандартной защиты можно укладкой первого слоя асбеста в мокром виде на силикатноглиняном растворе, плотно прилегающем ко всем неровностям поверхности древесины.

Все эти методы защиты могут затруднить самовоспламенение древесины, но при длительном воздействии огня древесина всё равно может вспыхнуть, поскольку пиролиз древесины предотвратить невозможно никакими способами. Затруднить сгорание древесины может ограничение доступа воздуха к поверхности древесины (с появлением дымления), ограничение передачи тепла из зоны пламени к древесине, а также пропитка древесины очень большим количеством солей и антипиренов (до 200 кг на 1 м³ древесины). Причём задача как раз и состоит в том, чтобы дым (появление которого предотвратить невозможно) не перерождался в пламя.

Температура горения древесины уже бегло упоминалась в нашей публикации о « «, и сегодня мы углубимся в этот вопрос.

Мы все привыкли верить, что горит само топливо. И хотя без него горение невозможно, но на самом деле воспламеняется газ, выделяемый топливом при горении. Правда для того, чтобы древесина стала выделять достаточное для воспламенения количество этого самого газа, ей необходима высокая температура. И эта температура отличается для разных пород древесины и для разных условий. На скорость и количество выделяемого газа влияют структура, плотность, влажность и другие особенности, потому некоторые породы дерева быстро разгораются, дают много жара и света, в то время как другие очень трудно поджечь, а тепла от них исходит куда меньше, чем хотелось бы. Весьма важным это становится при , и, особенно, при выборе материалов для растопки. В таблице ниже приведена температура горения некоторых распространенных пород древесины.

Справедливости ради, стоит отметить, что градусы Цельсия, указанные в таблице, приведены для идеальных условий (закрытое пространство, сухость используемой древесины и контролируемая подача кислорода в оптимальных для горения объёмах), которые достигаются разве что в котлах, но никак не в костре, разведенном посреди поляны. Но, несмотря на это, в качестве ориентира, данные таблицы вполне пригодны.

Чем выше температура горения, выбранной вами древесной породы — тем больше тепла ей понадобиться поглотить прежде чем из неё начнет выделяться горючий газ.

Для растопки лучше использовать породы с низкой температурой горения, а в качестве основных дров — породы с высокой. В противном случае вы можете столкнуться с двумя типами проблем:

• Температура горения выбранной древесины выше, чем температура, генерируемая вашим . Из-за этого топливо просто не разгорится, либо потребует дополнительной обработки, подготовки и приготовлений.
• Температура горения выбранной древесины низкая, и в результате выделяется недостаточно тепла. По этой причине вам может потребоваться смена древесной породы по мере сжигания топлива, либо большего количества дров.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что температура горения тополя делает его хорошей растопкой, т.к. активно гореть он начнет уже при 468 градусах Цельсия, в то время как, например, сосну придётся прогревать до 624 градусов. Если под рукой не окажется ничего кроме дуба, то для его воспламенения доведется хорошенько попотеть, чтобы поднять температуру горения до 840-900 градусов, и только тогда добавлять дубовые поленья. Низкая температура горения делает тополь хорошей растопкой, но в роли основного топлива его лучше не использовать из-за его малой жаропроизводительности, обозначенной во второй колонке таблицы. На эту роль куда лучше подойдут сосна, береза, или тот же дуб. Эти породы производят больше газа, следовательно, больше света и тепла.

Запоминать значения всех колонок таблицы не вижу особого смысла, т.к. куда проще использовать её в качестве ориентира для построения собственного хит-парада древесных пород с учётом особенностей флоры вашего региона. Простая последовательность типа «сначала жжём породу X, потом переключаемся на породу Y» на три-четыре шага куда легче запоминается и используется в поле. Если выбора в поле у вас нет, и под руками имеется единственная порода древесины — придётся работать с ней, но если выбор, всё же, имеется — лучше делать его осознанно и обдумано. И хотя температура горения, обозначенная в таблице, характерна только для идеальных условий, говоря о них, также обязательно стоит упомянуть два фактора, непосредственно влияющих на температуру горения: влажность и контактную площадь.

Влажность и температура горения

Как бы вам этого не хотелось, но любая свежесрубленная древесина содержит в себе влагу. Это и соки, курсирующие по стволу, и вода, впитываемая корнями, и накопленные смолы. Кроме этого не стоит забывать и про осадки, которые впитались в кору и ствол после недавнего дождя. Для большинства сортов дерева, указанных в таблице, влажность в сыром состоянии будет составлять порядка 45-55%, а в некоторых случаях может достигать и 65% (влаголюбивые сорта древесины, деревья с побережий или болот, тропических ливневых лесов). Именно по этой причине для производства пиломатериалов, мебели, инструментов и прочих предметов используется сушенная древесина, период сушки которой может достигать одного и более лет.

При из свежесрубленной древесины, температура горения будет ниже чем при сжигании той же породы в сухом состоянии. Это и не удивительно, ведь 45-65% тепла, выделяемого топливом будет уходить на то, чтобы испарить влагу из него самого. Когда при горении ваш костер издаёт шипящий звук — это как раз испаряется та самая влага. Снижение температуры горения и выделяемого тепла при использовании сырых дров просто обязательно учитывать при для ночного обогрева в холодную пору года, или на длительное время стоянки, ведь расходоваться сырые дрова будут в два раза быстрее чем сухие, выделяя то же количество тепла.

Контактная площадь и температура горения

Температура горения также зависит и от контактной площади. Работает эта зависимость частично через влияние на влажность. Чем больше полено — тем выше должна быть температура для его просушивания, нагревания и последующей газификации. По этой причине толстые поленья долго разгораются, и не слишком интенсивно горят, т.к. площадь выделения газа ограничивается общей площадью полена. Увеличивая контактную площадь огня с топливом, разделывая древесину на мелкие части, вы достигаете двух позитивных моментов. Во-первых, вы увеличиваете приток кислорода к месту горения, что только позитивно влияет на . Во-вторых, вы увеличиваете площадь, через которую может испаряться избыточная влага, в результате чего древесина сохнет быстрее и быстрее газифицируется, повышая тем самым температуру горения. По этой причине мокрые дрова стоит разделывать как можно мельче, в противном случае температура горения вашего трута и растопки может оказаться недостаточной для просушки и воспламенения влажных поленьев большого объёма.

Надеюсь, температура горения разных сортов древесины, указанная в таблице, и способы воздействия на неё из сегодняшней статьи пригодятся вам в дальнейшем и помогут быстрее и проще.