柴火

柴火或木柴是指用于取暖或做饭的木材。

干木用于公用事业火灾中燃烧。 它是人类最古老的燃料，已经使用了大约 40 万年。 虽然 20 世纪工业化国家放弃了柴火的使用，转而使用能量密度更高、价格更低的燃料，但自 21 世纪初以来，越来越多的人通过柴火获取热量。 在发展中国家，通常使用木炭燃烧器制成的木炭代替绿色新鲜木材来烹饪 - 以避免明火产生烟雾。

柴火价值的核心是热值。 其他相关特性可以是燃烧时间以及燃烧时的光学和气味。

由于木材是一种天然产品，其结构和成分会发生波动。 这也会影响单位质量或单位体积的热值。

当涉及到每质量单位的热值时，木材类型的不同密度是无关紧要的。 然而，含水量很重要，它以含水量 w% 的形式给出。

潮湿木材的热值是其中所含干物质的热值，必须从中减去蒸发水分所需的能量。 这是每公斤水 0.63 千瓦时。

完全干燥的硬木的热值约为 5 kWh/kg。 由于木材的化学成分不同（树脂含量较高），软木的热值略高，为 5.2 kWh/kg。

真菌和昆虫的生物降解过程（例如由于不正确，即最重要的是过于潮湿的储存）会导致柴火中干物质和热值的损失。

1kg柴火(干物质)的热值：5.2kWh 蒸发1kg水的能量：0.63kWh

实例计算表明，随着含水量的增加，质量热值的降低主要是由于干物质含量的降低，其次是由于水的汽化热增加，从而降低了燃烧过程中的能量产量。

还必须考虑壁炉的效率。 对于开放式壁炉，这可能在 30% 之间，对于现代炉灶，则超过 80%。

燃油当量是与规定量的燃油具有相同热值的燃油量。 由于柴火热值取决于水分含量，因此必须在每个热值中说明这一点。 含水量为 0% 的“xxx干燥”木材 (= atro) 无法通过自然干燥来实现，只能通过技术干燥来实现。 自然干燥的终点是“风干=风干”状态，含水量在15%左右。 如果要将购买木材与等量取暖油的成本进行比较，可以使用取暖油当量。 但需要注意的是，一种木材的每立方米发热量（Rm）变化很大，这是由木材密度的波动范围和换算系数立方米（Fm，m³）的波动范围造成的) 为立方米。 下表包含一种木材每立方米的平均发热量。

一立方米干硬木可替代约 200 升取暖油或 200 立方米天然气。 另一方面，针叶木每单位重量的热值略高，但由于质量密度较低，因此占用更多空间，燃烧速度更快。

常用的点燃方法是，先将易燃、干燥、富含木材的新闻纸放在炉子中点燃，然后松散地铺上瓦楞纸板残余物或同样精细、干燥的刨花板或木屑。浸过蜡的木丝也可以用作等效的助燃剂。 通过使用易燃纸，火柴的火焰足以点燃它。 干燥的松果也非常适合照明。 由于木材的导热性差，再加上木材的闪点或放气的木材成分（针叶木中的萜烯、桦木或山毛榉木中的精油、助燃剂中的蜡蒸气）很快就会达到，木屑迅速点燃，结果较粗的原木燃烧着火。对于还不能用作所谓的木材气化锅炉的集中供暖锅炉（但是，这些型号正在逐步淘汰。 但是，问题就在这里，升温后，后面的填充“必然”顶上来，问题又来了。 所以xxx运行木材气化炉/锅炉：

如果原木堆放在点火辅助装置的顶部，则顶部会发生燃尽，其中从原木中逸出的木质成分在这些烟气点燃之前未燃烧就离开了烟囱； 如果在粗原木上点燃火，它们释放的挥发性化合物会通过火区传导，相当于底部燃烧。 燃料的使用效率更高。 当燃烧潮湿的木材时，这些挥发性物质与释放的水蒸气或水雾一起凝结，并与烟灰颗粒一起被视为烟雾。

木材燃烧是一个两阶段过程，xxx阶段是木材的气化，第二阶段是气体和木炭的氧化。

燃烧木材时，以下子过程部分同时发生，部分依次发生：

• 通过火焰、余烬床和燃烧室壁的热量反射以及热废气流过而加热燃料
• 挥发性木材成分（萜烯等）的蒸发
• 通过蒸发和去除水分进行干燥（从 100 °C 开始）
• 木材因温度影响而分解（从 250 °C 开始）
• 用一次空气将木材气化以形成气体和固体碳（从 250 °C 开始）
• 碳气化（从 500 °C 开始）
• 在 700 °C 到约 1500 °C（最高约 2000 °C）的温度下将可燃气体氧化成碳氧化物（一氧化碳和二氧化碳）和水
• 将热量从火焰释放到周围的墙壁和新添加的燃料

所有干燥和蒸发过程都会导致火焰或废气温度降低，即燃料热值降低。

在燃木炉中，这些物质通过木材在余烬床中的气化释放出来。 为此提供“一次空气”。 加热时，80% 到 90% 的干木质量会以气体形式释放。 首先也是最重要的是一氧化碳 (CO)、氢气 (H2) 和碳氢化合物 (CmHn)。 剩余的固体成分以灰烬形式存在，以烟灰形式沉降或以颗粒形式释放到环境中。

然后气体与助燃空气混合并在燃烧室中以长火焰燃烧。 通常供应“二次空气”以烧尽气体。 由于气体在长焰中燃烧殆尽，因此木材被称为长焰燃料。 另一方面，余烬床中的木炭燃烧缓慢且几乎没有火焰形成（在废气中形成更多的一氧化碳）。

“顶部燃烧”的炉子可以冷却逸出的气体并燃烧不完全，在“底部燃烧”的炉子中，气体被引导通过余烬床，这意味着它们被更强烈地加热和更完全地氧化。

在燃烧过程中，二氧化碳 (CO2) 和水蒸气 (H2O) 作为主要成分释放出来。 木材含有少量氮 (≈900 mg/kg)。 这与燃烧空气中所含的氮气一样，在燃烧过程中部分转化为氮氧化物，与水（蒸汽）反应生成酸并污染环境。 木材中也存在的硫 (≈120 mg/kg) 主要结合在灰烬中，因此仅排放少量二氧化硫。

木材水分含量越大，蒸发这些水所需的热量就越多，这意味着 - 但也有过量空气（在“开放式壁炉”的情况下从安装室抽取的二次空气） - 火焰冷却发生“不完全燃烧”，这一方面意味着不完全氧化，也意味着有机化合物或二氧化碳还原为烟灰或木焦油。 空气不足（由于烟囱通风不良或关闭空气供应）或燃烧不良（燃烧室中湍流不足）也会导致燃烧不完全。