Дрова - это твердое топливо.
Древесина – органический линейный кристало-аморфный полимер до 90-95% от сухого вещества.
Дровяное топливо имеет элементарный химический состав в органической части:
углерод (С) – 40-50%;
кислород (О2) – 43-44%;
водород (Н2) – 6%;
неорганическая часть – 1% в абсолютно сухом весе.
Исходный массовый химический состав древесины от сухого веса:
Целлюлоза – 45-56% - линейный полимер С6Н10О5 со степенью полимеризации n(6000 - 14000);
Гемицеллюлоза – 24-25% аморфный состав С6Н10О5 и С5Н8О5 со степенью полимеризации (60-200);
Лигнин – 19-30% - аморфный полимер;
Экстрактивные вещества – 2,5 – 8%.
Общая теоретическая формула горения (СН2О + О2 – СО2 + Н2О)n + тепло и др. виды энергии.
Практически пламенное горение древесины – непрерывный многостадийный процесс, включающий аккумуляцию тепловой энергии от источника зажигания, термическое разложение (пиролиз, деполимеризация) с выделением летучих продуктов и образованием твердого углеродистого остатка (древесный уголь), воспламенение горючих продуктов пиролиза, их горение, беспламенное горение угля.
Определяющую роль при горении играет процесс газификации, который зависит от условий создания прогретого слоя.
Термическое разложение (пиролиз, деполимеризация) очень чувствительно к внешним условиям: скорости нагрева, температурам, составу окружающей среды и т.д.Считается, что этот процесс проходит в четыре стадии в конечном итоге с образованием оксида (СО), двуоксида (СО2), воды (Н2О), водорода (Н2) и угля (С). Все виды твердого топлива (дрова, торф, уголь и т.д.) для полного сгорания требуют огромного избытка воздуха (a – коэффициент избытка доходит до 20).
Газы сгорают практически полностью развивая все возможное тепло (Q) при оптимальном смешивании с надлежащим количеством воздуха (a – 1-1,05).
Таким образом, для качественного, полного сжигания древесины надо полностью газифицировать твердую древесину в горючий газ и отдельно эффективно сжечь его. Горючая часть газа в основе должна состоять из СО, Н2, СН4.Продукты пиролиза начинающиеся активно образовываться при t300 - 400° надо провести через высокотемпературную зону раскаленного угля (t1000° и более) с относительно небольшой скоростью для разложения до состояния СО, Н2, СН4, особенно это касается СО2 образующегося при пиролизе древесины в значительном количестве (10-12%).
Углекислый газ СО2, образующийся при реакции угля с воздухом, проходя через высокотемпературную зону (раскаленный уголь) с t1000° и более образует воздушный газ СО2 + С = 2СО тем самым переводя древесный уголь в горючий газ.
Воду имеющуюся в топливе, воздухе и образующуюся в результате пиролиза также надо провести через зону раскаленного угля для получения водного газа Н2О + С = СО + Н2. Для прохождения этого процесса требуется температура > 1000°С и относительно большее время контакта с углем (должна быть малая скорость движения газов в слое раскаленного угля). Водяной газ имеет большую теплотворную способность и также переводит твердый угольный остаток в газообразное состояние.
В отопительных котлах с пламенным горением Рис. 1.

продукты пиролиза в основном не попадают в зону надлежащего накаливания и уходят в дымовые газы ускользая от реагирования с раскаленным углем.
В угольной подушке в условиях избытка воздуха также не создаются полноценные условия для получения воздушного газа (СО2 + С = 2СО). К тому же избыточный воздух проходя через слой раскаленного угля также снижает его общую температуру.
Учитывая то что через угольную подушку проходит избыточный воздух также не создаются условия для полноценного развития реакции получения водяного газа (С + Н2О = СО + Н2).
Тепловой баланс при пламенном горении имеет схематичный вид:
Qт– Qа–Qтопл–Qотх газов± Qуслов пост=Qпол, где
Qт - теплотворная способность топлива при определенной влажности
Qа– потери от избытка воздуха
Qтопл – потери от несгоревшего топлива
Qотх газов – потери на создание тяги
Qусл пост – полнота химической реакции, теплосодержание влажного воздуха, теплосодержание газа, потери в окружающую среду и т.д.
Таким образом в основном Qа, Qтопл, увеличенная потребность в Qотх газов не позволяют иметь КПД даже в лучшем случае более 40 %.

В отопительных газогенераторных котлах (типа ДК-50 К, ДК-25 КМ) для решения выше сказанной задачи: полной и качественной газификации твердого древесного топлива в горючий газ и его эффективного сжигания применяется Рис. 2 газогенератор (ГГ) на твердом топливе с прямоточно-поперечным движением газа и отдельное газосжигающее устройство (ГСУ). ГГ и ГСУ объединены в единое

В (1) зоне топливо сушится и подогревается до начала процесса пиролиза.
В (2) зоне имеющую температуру от 1000°С до 1600°С пиролизные газы движутся через угольную раскаленную подушку с относительно небольшой скоростью образуя газ с основе своем состоящем из СО, Н2, СН4.
СО2 образующийся в результате частичного сгорания топлива над колосником (нижняя часть зоны 2) проходя опять же с относительно небольшой скоростью через раскаленный уголь образует воздушный газ СО2 + С = 2СО.
Вода из топлива и образующуюся при пиролизе, а также из воздуха проходя через угольную подушку имеющую температуру 1000 - 1600°С эффективно образует водяной газ С + Н2О = Н2 + СО.
Температура нижней зоны 1000 - 1600°С и отсутствие избытка воздуха, а также достаточный объем угольной подушки и относительно небольшая скорость движения газов позволяет получить на выход с ГГ качественный горючий газ, который попадает в ГСУ специальной конструкции где эффективно сжигается с избытком воздуха в пределах 1 – 1,05 и при этом развивая tфакела до 1600 - 1700°С.
Тепловой баланс имеет вид:
Qт–Qотх газов±Qусл пост=Qпол
Причем Qотх газов (потери на тягу) сведено к минимуму из-за практического отсутствия Qа, Qтопл. В результате КПД может достигать 90%, что как минимум в 2 раза выше чем при пламенном способе сжигания твердого топлива. Использование предлагаемого устройства (котлов) с целью получения тепла позволяет полностью, эффективно и экономично использовать древесное топливо. Устройства (котлы) имеют небольшие размеры, высокий КПД, не нарушают экологическую обстановку и тепловой баланс атмосферы. Дрова возобновляемый вид топлива, а разумная организация добычи (рубка, поставка) дров позволит оздоровить леса, тем самым увеличивая, в том числе запасы и качество деловой древесины. Устройства также отличаются простотой и надежностью конструкции.

Стоимость киловатта тепловой энергии при использовании различных видов топлива