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La combustione del legno

La combustione del legno avviene essenzialmente in tre fasi, funzione della temperatura del processo:

• essiccazione
• degradazione termica
• combustione

Essiccazione
L'acqua contenuta nel legno inizia a evaporare già a temperature inferiori ai 100 °C. Essendo l'evaporazione un processo che usa l'energia rilasciata dal processo di combustione, abbassa la temperatura in camera di combustione, rallentando il processo di combustione. Il contenuto idrico del legno è uno dei parametri qualitativi più importanti dei combustibili legnosi.

Degradazione termica (pirolisi/gassificazione)
Dopo il processo di essiccazione, a partire da una temperatura di 200 °C circa, il legno è sottoposto ad una fase di degradazione termica che porta all'evaporazione della sua componente volatile. Questa componente rappresenta in termini ponderali oltre il 75% del legno. Nelle caldaie questa fase viene favorita dai flussi di aria primaria pre-riscaldata.

Combustione
Consiste nella completa ossidazione dei gas, una fase che inizia tra i 500 e i 600 °C e si protrae fino ai 1000 °C circa. Nel range 800-900 °C il carbone solido è combusto e con lui anche il catrame.

Evoluzione tecnologica degli apparecchi ed emissioni

Negli ultimi trent'anni vi è stato un significativo aumento dell'efficienza nelle caldaie a legno che ha portato a una sostanziale riduzione dell'emissione di CO e delle altre emissioni nocive (polveri, composti organici volatili, ossidi di azoto e di zolfo). Nelle figure di seguito è interessante notare come vi sia stata una diminuzione del grado di dispersione dei dati nel tempo, che testimonia un diffuso miglioramento delle tecniche costruttive delle caldaie, con rendimenti medi che si attestano, nel 2004, sopra l'85% e livelli di CO spesso, più o meno abbondantemente, sotto i 50 mg/Nm³.

Oltre al CO, esistono una serie di altri parametri che caratterizzano i fumi esausti e che possono essere usati come parametri-controllo della qualità del processo di combustione:
• la percentuale di O2, dovrebbe essere nel range 5-8%
• la quantità di CO2 dovrebbe essere quanto più prossima al valore teorico che per il legno è 20,4%. Esiste tuttavia una forte correlazione tra O2 e CO2, a valori di O2 del 5-8% corrispondono valori di CO2 del 13-16%.
• la quantità di NOx è legata principalmente alla temperatura che forma i così detti NOx termici, perciò la temperatura dovrebbe essere nel range 850-1200 °C.
• infine, un parametro importante è anche la temperatura dei fumi che dovrebbe mantenersi sotto i 150-170 °C.

Naturalmente la combustione è influenzata fortemente dalla qualità del combustibile, in funzione della tipologia di caldaia. In linea generale, tanto maggiore è l'uniformità della pezzatura e del contenuto idrico nel combustibile legnoso e tanto migliore sarà la combustione.