柴火

柴火或木柴是指用于取暖或做飯的木材。

干木用于公用事業火災中燃燒。 它是人類最古老的燃料，已經使用了大約 40 萬年。 雖然 20 世紀工業化國家放棄了柴火的使用，轉而使用能量密度更高、價格更低的燃料，但自 21 世紀初以來，越來越多的人通過柴火獲取熱量。 在發展中國家，通常使用木炭燃燒器制成的木炭代替綠色新鮮木材來烹飪 - 以避免明火產生煙霧。

柴火價值的核心是熱值。 其他相關特性可以是燃燒時間以及燃燒時的光學和氣味。

由于木材是一種天然產品，其結構和成分會發生波動。 這也會影響單位質量或單位體積的熱值。

當涉及到每質量單位的熱值時，木材類型的不同密度是無關緊要的。 然而，含水量很重要，它以含水量 w% 的形式給出。

潮濕木材的熱值是其中所含干物質的熱值，必須從中減去蒸發水分所需的能量。 這是每公斤水 0.63 千瓦時。

完全干燥的硬木的熱值約為 5 kWh/kg。 由于木材的化學成分不同（樹脂含量較高），軟木的熱值略高，為 5.2 kWh/kg。

真菌和昆蟲的生物降解過程（例如由于不正確，即最重要的是過于潮濕的儲存）會導致柴火中干物質和熱值的損失。

1kg柴火(干物質)的熱值：5.2kWh 蒸發1kg水的能量：0.63kWh

實例計算表明，隨著含水量的增加，質量熱值的降低主要是由于干物質含量的降低，其次是由于水的汽化熱增加，從而降低了燃燒過程中的能量產量。

還必須考慮壁爐的效率。 對于開放式壁爐，這可能在 30% 之間，對于現代爐灶，則超過 80%。

燃油當量是與規定量的燃油具有相同熱值的燃油量。 由于柴火熱值取決于水分含量，因此必須在每個熱值中說明這一點。 含水量為 0% 的“xxx干燥”木材 (= atro) 無法通過自然干燥來實現，只能通過技術干燥來實現。 自然干燥的終點是“風干=風干”狀態，含水量在15%左右。 如果要將購買木材與等量取暖油的成本進行比較，可以使用取暖油當量。 但需要注意的是，一種木材的每立方米發熱量（Rm）變化很大，這是由木材密度的波動范圍和換算系數立方米（Fm，m3）的波動范圍造成的) 為立方米。 下表包含一種木材每立方米的平均發熱量。

一立方米干硬木可替代約 200 升取暖油或 200 立方米天然氣。 另一方面，針葉木每單位重量的熱值略高，但由于質量密度較低，因此占用更多空間，燃燒速度更快。

常用的點燃方法是，先將易燃、干燥、富含木材的新聞紙放在爐子中點燃，然后松散地鋪上瓦楞紙板殘余物或同樣精細、干燥的刨花板或木屑。浸過蠟的木絲也可以用作等效的助燃劑。 通過使用易燃紙，火柴的火焰足以點燃它。 干燥的松果也非常適合照明。 由于木材的導熱性差，再加上木材的閃點或放氣的木材成分（針葉木中的萜烯、樺木或山毛櫸木中的精油、助燃劑中的蠟蒸氣）很快就會達到，木屑迅速點燃，結果較粗的原木燃燒著火。對于還不能用作所謂的木材氣化鍋爐的集中供暖鍋爐（但是，這些型號正在逐步淘汰。 但是，問題就在這里，升溫后，后面的填充“必然”頂上來，問題又來了。 所以xxx運行木材氣化爐/鍋爐：

如果原木堆放在點火輔助裝置的頂部，則頂部會發生燃盡，其中從原木中逸出的木質成分在這些煙氣點燃之前未燃燒就離開了煙囪； 如果在粗原木上點燃火，它們釋放的揮發性化合物會通過火區傳導，相當于底部燃燒。 燃料的使用效率更高。 當燃燒潮濕的木材時，這些揮發性物質與釋放的水蒸氣或水霧一起凝結，并與煙灰顆粒一起被視為煙霧。

木材燃燒是一個兩階段過程，xxx階段是木材的氣化，第二階段是氣體和木炭的氧化。

燃燒木材時，以下子過程部分同時發生，部分依次發生：

• 通過火焰、余燼床和燃燒室壁的熱量反射以及熱廢氣流過而加熱燃料
• 揮發性木材成分（萜烯等）的蒸發
• 通過蒸發和去除水分進行干燥（從 100 °C 開始）
• 木材因溫度影響而分解（從 250 °C 開始）
• 用一次空氣將木材氣化以形成氣體和固體碳（從 250 °C 開始）
• 碳氣化（從 500 °C 開始）
• 在 700 °C 到約 1500 °C（最高約 2000 °C）的溫度下將可燃氣體氧化成碳氧化物（一氧化碳和二氧化碳）和水
• 將熱量從火焰釋放到周圍的墻壁和新添加的燃料

所有干燥和蒸發過程都會導致火焰或廢氣溫度降低，即燃料熱值降低。

在燃木爐中，這些物質通過木材在余燼床中的氣化釋放出來。 為此提供“一次空氣”。 加熱時，80% 到 90% 的干木質量會以氣體形式釋放。 首先也是最重要的是一氧化碳 (CO)、氫氣 (H2) 和碳氫化合物 (CmHn)。 剩余的固體成分以灰燼形式存在，以煙灰形式沉降或以顆粒形式釋放到環境中。

然后氣體與助燃空氣混合并在燃燒室中以長火焰燃燒。 通常供應“二次空氣”以燒盡氣體。 由于氣體在長焰中燃燒殆盡，因此木材被稱為長焰燃料。 另一方面，余燼床中的木炭燃燒緩慢且幾乎沒有火焰形成（在廢氣中形成更多的一氧化碳）。

“頂部燃燒”的爐子可以冷卻逸出的氣體并燃燒不完全，在“底部燃燒”的爐子中，氣體被引導通過余燼床，這意味著它們被更強烈地加熱和更完全地氧化。

在燃燒過程中，二氧化碳 (CO2) 和水蒸氣 (H2O) 作為主要成分釋放出來。 木材含有少量氮 (≈900 mg/kg)。 這與燃燒空氣中所含的氮氣一樣，在燃燒過程中部分轉化為氮氧化物，與水（蒸汽）反應生成酸并污染環境。 木材中也存在的硫 (≈120 mg/kg) 主要結合在灰燼中，因此僅排放少量二氧化硫。

木材水分含量越大，蒸發這些水所需的熱量就越多，這意味著 - 但也有過量空氣（在“開放式壁爐”的情況下從安裝室抽取的二次空氣） - 火焰冷卻發生“不完全燃燒”，這一方面意味著不完全氧化，也意味著有機化合物或二氧化碳還原為煙灰或木焦油。 空氣不足（由于煙囪通風不良或關閉空氣供應）或燃燒不良（燃燒室中湍流不足）也會導致燃燒不完全。