Puit on puittaimede (puude, põõsaste) tüve ja okste põhiosa, mis koosneb peamiselt puitunud

Transcript

1 2. PUIT Pui on puiimede (puude, põõsse) üve j okse põhios, mis koosneb pemisel puiunud rkkudes. Puidurkkude kes koosneb põhilisel selluloosis, hemiselluloosis j ligniinis. Ligniin nnb puidule mehnilise ugevuse. Männi-, kuuse- j ksepuidu kuivines on selluloosi 40 45%, hemiselluloosi 25 40%. Ligniini sisldus okspuude kuivines on 24 33%, lehpuudes 16 25%. Puidu küevääruses lngeb c 40% ligniinile. Mess ksvv puu kogumhus sdkse puiu 59 69% (okspuud), oksd, kännud j koor moodusvd 31 41%. Puu biomssi jgunemine üve, koore, okse j lehede (okse) vhel sõlub suuresi puu liigis j vnuses. Puidu biomssi kui suv vdeldkse änpäevl nii sbiilse energillikn kui k oorinen keemiöösusele. Ülemilmse energeeik nõukogu ndmeel (selle sjndi lguses) ksui puiu milms 1, (miljrdi) m 3, puidujäämeid g 300 miljoni m 3. Ülemilmse energeeik nõukogu ndmeel ksui biomssi puidun 1,9 mld m 3, puidujäämeen 300 mln m 3. Euroop Liidu riikides kekse keskmisel 3,5% energivjduses biomssi rvel, mõnedes mdes on see näij g unduvl kõrgem: 23% Soomes, 18% Roosis j 12% Ausris. Mülikooli ndmeel on 2,27 mln h ehk 51,5% Eesi pindls keud mesg, mille ksvv vru on c 449 mln m 3. Vsvl mesnduse rengukvle ( ) võiks lubv riemh ulud 13,1 mln m 3 -ni. Selles võiks küusen ksud 5 mln m 3, sisikmei ndmeel on küepuude kogus c 3 mln m 3 ss. Puidujäämed ekivd nii mes ülesöömisel (riejäämed) kui k puidu öölemisel (puiduöölemisjäämed). Toormerjlis läheb sgimisel puiduöölemisjäämeeks 35 40%, vineeri oomisel kuni 60% j mööbliöösuses 60 70%. Puiduöölemisjäämee hulk loekse k koor, sepuru j höövlilsud. Keldes j hjudes ksuve puidus bioküuse liigid: Hlupui rbepuiduks sobimues üvedes või nende osdes seud j lõhuud kindl pikkuseg (1; 0,75; 0,5; 0,33 või 0,25 m) hlud. Hkkpui spesilse hkkurig rbepuiduks sobimues üvedes, lsiud üvedes, rie- või puiduöölemisjäämees sdud peenesud küeine (keskmine üki pikkus mm). Puidubrike peenesud j kuivud oomisjäämees kõrge rõhu ll ( MP) sideine pressiud, ihedd, korrpärse kujug ooed. Külje pikkus või läbimõõ on mm. Brikei keskel võib oll v läbimõõdug mm. Mõõmed võivd oll k smd mis urbbrikeil mm. Puidupelleid ehk grnulid kuivud j peenesud puidujäämees pressiud peened (sõrmejämedused) pulgd või kuubid. Puusüsi suure süsinikusislduseg (c 80%) ning kõrge küevääruseg (27 31 MJ/kg) ine, mis ekib puidu kuumumisel õhu juurdepääsu või vähese juurdepääsu korrl. Puugs puidu ermilisel lgunemisel (kuumumisel ilm õhu juurdepääsu) või gsismisel sdv põlevgs küevääruseg 4,5 15 MJ/m 3. Eriskse khe liiki: generorgs, mille pemiseks põlevosks on CO, j vesigs, mille põlevos moodusvd CO j H 2. 22

2 2.1. Mõõühikuid Tihumeeer (lüh m) puidu ruuml ühik, milleg rvukse puisu gvr j puimerjli. Võrdub vheruumide 1 m 3 ruumlg puidukoguseg. Ruumimeeer (lüh rm) 1 m 3 virnsud peenem mesmerjli koos vheruumideg. Olenevl virnsud merjli liigis ksukse puidu koguse rvumiseks järgmisi kordjid: Tbel 2.1 Virnsud merjli koguse rvumise kordjd peenhgu pikkuseg kuni 2 m 0,1 hgu pikkuseg 2 4 m 0,12 hgu pikkuseg 4 6 m 0,2 sepuru 0,25 hlupuu pikkuseg kuni 1 m 0,70 Näieks 1 ruumimeeer lõhuud hlge on võrdne 0,7 ihumeerig. Puiduhkke puhul sõlub eelminiud kordj väärus hkkuri üübis j puidujäämee liigis ning võib muuud piirides 0,35 0,45 (keskmine 0,4) Puidu elemenrkoosis Puu biomssi, sellisel kujul ngu sbub rbijle, nimekse rbimisküuseks ehk rbimisineks (v peükk 2.4). C + H + O + N + S + W + A = % (2.1) Niiskuse biomss on küuse kuivine (indeks k): C k + H k + O k + N k + S k + A k = % (2.2) Niiskus- j uhvb küus nimekse küuse põlevineks (indeks p): C p + H p + O p + N p + S p = % (2.3) Küuse ümberrvumisel ühel koosisel eisele ksukse ümberrvuusegureid (bel 2.1). Tüvepuidu põlevine koosis (belid 2.2 j 2.3) on üllvl sbiilne, erinevel puuliikidel prkilisel ühesugune. Erinevused ei üle nlüüsi ve piire. Tbel 2.2 Tüvepuidu põlevine koosis % [7] C p % H p % O p % N p % Okspuu Lehpuu Segpuu 51,0 50,5 51,0 6,15 6,10 6,10 42,25 42,80 42,30 Lendosise sisldus % Küeväärus MJ/kg 19,079 18,660 18,870 Soojusehnilises rvuuses võib ilm erilise ve ksud üvepuidu põlevine keskmis koosis: C p = 51%, H p = 6,1%, O p = 42,3% j N p = % Puidu väävlisisldus on väike kuni 0,05%. Küepuidu rbimisine koosneb bllsines (niiskus + uhk) j põlevines. 23

3 Tähsme Soomes ksvve puude põlevine koosis j uhsisldus Tbel 2.3 või puu os C p % H p % O p j N p % Tuhsisldus % Ksk Hb Lepp Kuuse koor 5 51,5 51,0 49,2 51,1 5 6,2 6,2 6,2 6,1 6,2 5,9 43,2 42,3 42,8 44,7 43,7 40,7 0,4 0,5 0,7 2, Puidu niiskus Niiskus on puu biomssi kui küuse khjulik komponen, mis vähendb küeväärus, suurendb põlemisgsi mhu j hlvendb süimis. Puidu niiskuse määrmiseks võev proovi kogus oleneb küuseoskese suuruses j klumise äpsuses. Kui klumise äpsus on 0,01 g, siis võekse kks kluis 30 g, kui g klumise äpsus on 0,1 g, siis võekse kks kluis les g. Proov kuivkse ringlev õhug kuivuskpis 105 ± 2 C juures püsiv mssini. Tvlisel piisb selleks 16 unnis, kui kihi pksus on väiksem kui 30 mm. Proove ei kuiv üle 24 unni. Kuivd proovid uleb enne märgde proovide pigldmis kuivuskpis välj võ. Pärs kuivmis jhukse proovid eksikoris j klukse. Niiskuse määrmisel peb olem kindel, e nõud ei im niiskus j on kuumuuskindld. Niiskusesisldus rvukse vlemis M m m = m 1 2 1, kus M puidu rbimisine niiskusesisldus %, m 1 märj proovi kl g, m 2 kuiv proovi kl g. Khe prlleelproovi määrmisulemus ei ohiks erined rohkem kui 1/50 keskmises, või määrmis uleb korr. Lõppulemuseks nkse khe prlleelproovi keskmine 0,1%-lise äpsuseg. Ksukse mõiseid bsoluune niiskus: M M W = 1 %, (2.5) M suheline ehk rbimisine niiskus: kus 1 M M W 1 %, M M niiske puidu mss kg, M 1 kuiv puidu mss kg. (2.4) = (2.6) Nende niiskuse võrdlemiseks võib ksud grfiku joonisel

4 Niiskus kuivine koh % Niiskus kogu mssi koh % Joonis 2.1. Absoluuse j suhelise niiskuse võrdlus Puidu niiskus koosneb välises ehk mehnilises j sisemises ehk hügroskoopses niiskuses. Väline niiskus erldub puidus loomulikul kuivmisel õhus. Hügroskoopne niiskus erldub äielikul puidu kuumumisel üle o C. Puidu hügroskoopne niiskus on c 15%. Mõnel puhul jokse pui niiskuse järgi kolme kegoorisse: õhukuiv 20 (25)%, poolkuiv 21 (26)...33 (50)%, oores üle 33 (50)%, kus esimene rv näib rbimisine niiskus, sulgudes olev rv bsoluuse niiskus. Tähsme puuliikide oore puidu niiskus on oodud belis 2.4. Tbel 2.4 Toore puidu niiskus W % Tüvi Kogu puu koos lehedeg Kogu puu ilm lehede Noored puud Tüvi Sooksk Hll lepp Hb Pju Pppel Toore puidu niiskus on piirides 40 60%. Niiskus mõjuveks egurieks on seg, ksvukoh, puu liik j ig. Puu eri osde niiskuse erinevus illusreerib bel 2.5. Tvlisel kuivkse puiu enne ksumis. Vbs õhus kuivud pui sisldb % niiskus. Kuse ll kuivnud puidu niiskus on 15 20%. Kuivies võib sd bsoluusel kuiv puiu. 25

5 Puu eri osde niiskus % Puu os Ksk Lepp Hb Tüvi Oksd Lv Koor: korp niin Kogu puu (35 50) 41 (39 44) (15 20) (50) Tbel Puidu ihedus Puidu iseloomusmiseks ksukse järgmisi iheduse mõiseid: ihedus normiks seud (sndrdsel) niiskusel, s.o bsoluusel niiskusel 12%: ρ 12, kg/m 3 ; puiunud rkkude (ine) ihedus, mis on võrdne kõikidel puuliikidel: ρ = 1530 kg/m 3 ; bsoluusel kuiv puidu ihedus, kus m 0 on bsoluusel kuiv puidu (W = 0%) mss, V 0 bsoluusel kuiv puidu mh: ρ 0 = m 0 /V 0, kg/m 3 ; niiske puidu ihedus, kus m on puidu mss niiskuse W juures, V puidu mh niiskuse W juures: ρ = m /V, kg/m 3. Tüvepuidu ihedus sõlub puuliigis, niiskuses j pisumise (ursumise) eguris K p. Pui õmbub kuivdes kokku keskmisel % j pisub niiskudes piki kiudu keskmisel 0,1%, rdilsel 3...5% j ngensilsel %. Venekeelses kirjnduses jgkse puuliigid sõluvl eguri K p vääruses khe gruppi: esimene grupp K p = ksk, pöök, vlgepöök, lehis; eine grupp K p = 0,5 kõik ülejäänud puuliigid: mm, vher, hb, lepp, pju jne. Esimesele grupile sb üvepuidu ihedused rvud järgmise vlemieg: ρ = 0,957 ρ12, 0,4W kui W < 23% j (2.7) ρ = 0,8 ρ12, W kui W > 23%, (2.8) eisele grupile g vlemieg ρ = 0,946 ρ12, kui W < 23% j (2.9) W ρ = 0,823 ρ12, kui W > 23,5% (2.10) W Erineve puuliikide ihedused normiks seud niiskusel, smui bsoluusel kuiv puidu ihedused on oodud belis

6 ide ihedus kg/m 3 (üvepui) Tbel 2.6 Lehis Tmm Vher Ksk Lepp Hb Pärn Pju Pirn ρ 0, bsoluusel kuiv pui ρ 12, normiks seud niiskusel Anloogilised vlemid on koosud k koore iheduse rvumiseks erinevel niiskusel. Tbelis 2.7 on oodud mõne puuliigi koore ihedused. Puukoore ihedus kg/m 3 Tbel 2.7 Ksk ρ 0, bsoluusel kuiv koor ρ 12, normiks seud niiskusel Tbelis 2.8 on g veel erldi vdeldud niin j korp (koore osi). Puukoore osde ihedus kg/m 3 Tbel 2.8 Niin Korp Ksk

7 2.5. Puidu küeväärus Puidu küeväärus on soojushulk, mis erldub 1 kg puidu äielikul põlemisel. Kui põlemisel ekkiv veeur kondenseeruks j vbsks k kondenssioonisoojuse, siis vdeldv soojushulk oleks ülemine küeväärus Q ü MJ/kg. Kui g ekkiv veeur ei kondenseeru, on egemis lumise küevääruseg Q MJ/kg. Suisugs lhkub hrilikul kelsedmes veeuru kondenseerumise emperuuris kõrgeml emperuuril. Puidu kui väävlivese küuse puhul oleks g kondenssioonisoojuse ksumine mõeks. Lähudes rbimisine elemenrkoosises, on võimlik k küeväärusi rvud. Ülemine küeväärus kj/kg: Qü Alumine küeväärus kj/kg: = 340 C H 109 O (2.11) Q 25 = 340 C H 109 O W (2.12) Kun üvepuidu põlevine koosis on üllvl sbiilne, sb kõigi puuliikide puhul rääkid prkilisel püsivs j võrdses põlevine küevääruses Q p = 18,9 MJ/kg. Trbimisine küeväärus sõlub g inul niiskuses ning uhsislduses j on rvuv vlemig Q = W 189A, (2.13) kus A on rbimisine uhsisldus. Erineve puuliikide puidu kuivine keskmised küeväärused on oodud belis 2.9. Selleks e võrreld puu eri osde küeväärusi j näh endense puidu jäämee (koor, oksd, ldvd, kännud) ksumisel, on koosud bel Ksk Lepp Hb ide keskmine küeväärus MJ/kg Puidu kuivine lumine küeväärus 19,4 19,0 19,4 18,5 18,4 ide keskmine 18,9 Tbel 2.9 Trbimisine küevääruse rvumiseks soovikse vlemi kus W on rbimisine niiskus prosenides. Q k = Q (1 W /) 2,44W /, (2.14) 28

8 : kogu puu üvepui koor oksd lv okkd Ksk: kogu puu üvepui korp niin oksd Puidu küeväärused MJ/kg Kuivine lumine k küeväärus Q 19,0 20,4 18,7 19,3 18,4 20,7 19,4 20,5 18,25 20,0 21,1 19,1 19,6 17,4 19,4 28,4 29,3 17,1 18,4 18,4 19,8 : kogu puu üvepui koor oksd lv okkd kännud Lepp: üvepui Hb: üvepui Kuivine lumine k küeväärus Q 19,2 19,9 18,0 19,0 17,8 19,8 19,8 18,6 19,8 19,8 20,0 19,0 18,7 18,5 Tbel Süimisemperuur, lendosised j koks Põlevine süib vid siis, kui on kuumuud ev emperuurini, mid nimekse selle ine süimisemperuuriks. Pui süib emperuuri piirides C. Enne puidu süimis g lgb em orgnilise os lgunemine, mis jäkub väg kõrgee emperuurideni. Selle ulemusen erlduvd gsilised produkid puidu lendosised. Puidu ermiline lgunemine lgb emperuuridel C. Küuse ermilises lgunemises (kuumumisel emperuurini 850 ± 10 C) ekkinud mssikdu loekse inglikul küuse lendosise sislduseks. Puidu lendosise sisldus on 80 85%. Põhilised puidu lenduvd komponendid on CO, H 2, CH 4, CO 2 j H 2 O. Põlemisel järelejäänud hke mss on koks, mis koosneb pemisel süsinikus. Lendosise hulk j koksi siseehius on oluline küuse põlemise korrldmisel kollees, selles sõlub k küuseoskese põlemiskiirus. Suure lendosise sislduseg pui süib häsi ning em põlemisel pole vj põlemise sbiliseerimiseks ksud erivõeid, nii ngu lendosisevese küuse puhul Tuhk Tuhk on küuse äielikul põlemisel ekkinud hke jääk. Tuhk jgkse sisemiseks j välimiseks uhks. Sisemiseks uhks loekse puidu kiudines sislduvid minerlseid ühendeid, mis peegeldvd pinnse koosis, milles puu ksvs. Välimine uhk g on seoud minerlsee ühendieg, mis susid puidu biomssi em öölemisel, ldusmisel j rnspordil. Erineve puuliikide j nende osde uhsus on oodud belis

9 Erineve puuliikide puidu kuivine uhsus A k, % Tbel 2.11 Tüvi Koor Oksd, juured Ksk Hb 0,2 0,7 0,2 0,2 0,4 0,2 0,3 1,4 2,2 2,3 2,4 2,7 0,3 0,7 0,3 0,4 0,3 0,3 Kelsedmee rvumisel võiks üvepuidu kuivine uhsuse võ võrdseks 1%-g. Puiduuh keemiline koosis % CO K 2 O 3 29 P 2 O MgO 5 16 Fe 2 O SiO N 2 O 0,5 3 SO Tbel 2.12 Tuh keemiline koosis sõlub suuresi puu ksvukohs, liigis, g k selles, milliseid puuosi me ksume ks inul üvepuiu, kooreg üvepuiu või k oksi j juuri. Seeg võib puiduuh keemiline koosis oll üsngi erinev. Siinjuures uleb märkid sed, e c 50% K 2 O on vees lhusuv. Väävli olemsolule viib k 1 4% SO 3 sisldus uhs. Tuhk on relsel ksuv põlluväeisen. Thkee bioküuse sulmiskrkerisikue määrmise uus meoodik CEN/TS :2006 oob sisse mõise kokkuõmbumise lgemperuur (shrinkge sring emperure SST) uhs ksekeh mh khneb 550 C juures 95%-le originlksekeh mhus. Sulmisemperuuri järgi kuulub puuuhk rskesi sulve uhkde klssi: uh deformsiooniemperuur DT = C, poolsfääri emperuur HT = C, uh sulmisemperuur FT = C. Puidu väike uhsisldus, pulbriline uhk, mis kergesi vjub läbi kisse vdeg resi ning uh kõrged sulmisemperuurid viivd hele energeeilisele küusele. 30