В довідниках щодо здатності до теплоутворення горючої сировини, відносно соломи вказано, що з кожного спаленого кілограму отримується 2500 ККАЛ. Теплоутворююча здатність пресованого брикету із соломи дорівнює щонайменше 4800 ККАЛ. Об’ємна вага соломи, подрібненої в сучасному комбайні, дорівнює 70кг в м3. Вага не подрібненої соломи із-під того ж комбайну і прес-підбирачу – 40-50кг в м3. Внаслідок пресування, щільність пеллет або брикетів досягає 1300-1500кг, якщо їх звести до щильного м3, що дорівнює щільності кам’яного вугілля з точки зору як теплоутворення, так і логістичних якостей.
Якщо набуття логістичних якостей пресованого палива очевидно, то питання значного збільшення теплоутворення , в залежності від стану тієї ж соломи, дещо складніше.
Згоряння твердого палива складається з ряду фаз, що протікають як одночасно, так і послідовно:
– нагрівання та висушування палива з випаровуванням зазвичай присутньої в ньому вологи;
– виділення нагрівом та згоряння легких летючих складових палива з твердої сировини ( газова фаза горіння);
– горіння твердого коксового залишку палива.
Паливо, яке поміщене в камеру згоряння, підсушується з випаром вологи. При досягненні паливом температури 100-1600С (для сировини з трав, деревини та торфу) або вище (для вугілля), починається процес термічного розкладання що супроводжується виділенням летючих речовин з палива з їх одночасним згорянням (піроліз), яке закінчується при температурах близьких до 11000С.
При виділенні летючих речовин, навкруги палива виникає газова оболонка, що припиняє доступ кисню до поверхні палива. Газ горить навкруги часток палива. Нагрів палива при цьому продовжується, перетворюючи паливо на кокс або іншими словами -вуглець. Стадія виділення газу продовжується до 10% загального часу горіння палива.
Горіння коксу починається після згоряння більшої частки летючих речовин. Інтенсивність горіння коксу залежить від швидкості реакції розігрітих часток палива з киснем, що у свою чергу залежить від кількості кисню в середовищі, швидкості хімічної реакції, що залежить від температури речовини (відповідно до закону Ареніуса), від співвідношення утворення сполук СО та СО2. Процес відбувається швидше при утворенні СО, ніж при утворенні СО2, залежить від складу палива та належних йому властивостей термічного розкладання. Це про згоряння взагалі.
Процес згоряння брикетів чи пеллет відрізняється від процесу згоряння, наприклад, соломи чи інших рослин в природному стані.
За умови пресування сировини, вона повинна мати обмежену вологість задля формування в брикет, але тим не менш, волога там є і процес її випарювання також існує. Тож, випарювання вологи із брикету під час горіння відбувається протягом більшого проміжку часу, ніж з непресованої сировини, за рахунок низької теплопровідності брикету. З поверхні брикету вже виділяються легколетючи речовини, а внутрішні шари ще не розігріті до температур випарювання вологи та термічного розкладання.
На поверхні брикету кокс вже горить, в той час як у внутрішніх шарах він тільки формується.
Порівняно із непресованою, у тому числі подрібненою сировиною, поданою до камери спалювання, охопленою повітрям звідусіль, потрапляння повітря до внутрішніх шарів брикету утруднене, концентрація кисню нижча, реакція горіння в таких умовах займає більший проміжок часу, але відбувається при вищих температурах до створення СО2, забезпечуючи більш повне згоряння палива.
Порівняння термограм палива, згоряючого в вільному стані (подрібнена солома або лушпиння соняшнику) та брикетів з тих же речовин, свідчить про те, що газова фаза згоряння брикету відбувається довше. При цьому вигоряє до 40% від щильної маси палива, в той час як при спалюванні вільного палива, під час газової фази встигає вигоріти не більше 10% сировини. При спалюванні вільної непресованої сировини, кокс, що утворюється із найдрібніших часточок палива, здіймається теплим повітрям та виноситься ним через димові канали, або, щонайменше, продовжує горіти у димарі, виносячи корисне тепло в зовнішній простір. Кокс у вигляді більших часток залишається та продовжує горіти в умовах більшої концентрації кисню, але при нижчій температурі, бо не має достатньої маси для розвитку процесу горіння. Паливо горить, створюючи СО. В такому процесі не відбувається повного згоряння палива, чим й пояснюється зменшення майже до двох разів теплоутворюючої здатності соломи або іншої трав’яної сировини, лушпиння соняшнику та інших подібних до них матеріалів у вільному (не пресованому) стані.
Дрова під час згоряння потерпають таких самих фаз, як і описані стосовно трав’яної сировини, але це відбувається за участі капілярної системи, приналежній деревині. Капілярами деревини відводяться волога (на перших стадіях підігріву палива) та потім – летюча складова. Згоряння деревини в природному стані триває довший час, ніж палива з трав у вільному стані; тепла утворюється більше, але на загал все ж менше, ніж з брикету, виробленого з деревини.
Згоряння брикету з деревини принципово не відрізняється від згоряння трав’яного або із соломи. Структура такого брикету не впорядкована існуванням капілярної системи, а складається з хаотично розміщених та міцно ущільнених часток деревини, що забезпечує, щонайменше, дві знакових відмінності: відсутність капілярних каналів, які при спалюванні забезпечують додатковий газообмін та щільність, суттєво більшу ніж у деревини. Саме це і забезпечує, згідно вище наведеному опису, збільшення теплоутворення деревини у вигляді брикету порівняно з її природнім станом у вигляді дров. Безумовно, завжди треба враховувати обґрунтованість витрат на подрібнення деревини до тих переваг, що мають брикети порівняно з дровами. Але коли йдеться про хмиз, відходи деревини або про прикорневі частини, то мабуть їх доцільніше переробити, ніж викинути на смітник. Так само потрібно враховувати витрати на заготівлю трав для переробляння їх в паливо.
Саме така оцінка першочергово відносить до перспективної таку сировину, що утворилася внаслідок, наприклад, обробки деревини або збирання та переробки сільськогосподарських рослин, тобто ту, яка є вторинним продуктом від інших технологій і тільки потім – цільову заготівлю рослин, які не використовуються в інших цілях, або спеціально вирощуються.
Таким чином, одним з видів твердого біопалива є спеціально підготовлені та спресовані відходи виробництва, в тому числі збагачення природного палива або цілеспрямовано здобута викопна або вирощена сировина, що дозволяє отримати більше тепла та більш зручний для використання вид палива.
Тверде пресоване паливо може використовуватись для спалювання в побутових печах, призначених для вугілля або дров, камінах, так званих «буржуйках», котлах промислових котелень та теплових електричних станцій, котлах, призначених для опалення багатоповерхівок або громадських споруд.
Біопаливо з успіхом використовується для отримання тепла в піролізних та інших теплогенераторах та для вироблення вугілля із деревини.
Пеллети використовуються в спеціальних пеллетних котлах, зазвичай невеликих потужностей, які відрізняються високим рівнем автоматизації .
Існують також і автоматизовані котли для спалювання брикетів, але брикети для таких теплогенераторів виробляються за спеціальною технологією і мають вигляд пласких шайб, дисків або обмежені об’ємні розміри.
Чим більший обсяг використання палива, тим вищі вимоги до щільності, міцності та негігроскопічності палива задля його накопичення та зберігання.
Все вище відображене про тверде пресоване паливо слушно до технології пошарового спалювання твердого, в даному випадку пресованого, палива та є основним традиційним засобом отримування тепла із такого палива. Разом з тим існують інші способи отримання тепла з твердого палива, про що далі.