Розділ 4

ПРОЦЕСИ УГЛЯНЕННЯ

4.1 Як дерево перетворюється на деревне вугілля

Етап карбонізації може бути вирішальним у виробництві деревного вугілля, хоча він і не найдорожчий. Якщо його не виконати якомога ефективніше, це може створити ризик для загальної роботи виробництва вугілля, оскільки низькі врожаї при карбонізації впливають на весь виробничий ланцюг у вигляді більших витрат та марнотратства.

температури карбонізації

Деревина складається з трьох основних компонентів: целюлози, лігніну та води. Целюлоза, лігнін та деякі інші матеріали міцно зв’язані між собою і становлять матеріал, який називається деревиною. Вода поглинається або утримується у вигляді молекул води в структурі целюлоза/лігнін. Висушена на повітрі або «припаркована» деревина все ще містить 12-18% поглиненої води. Деревина, що зростає, нещодавно зрубана або "нестаціонарна", також містить рідку воду, загальний вміст води становить приблизно 40-100%, виражене у відсотках від ваги висушеної деревини в печі.

Перед тим, як відбувається карбонізація, воду з деревини потрібно повністю видалити у вигляді пари. Для випаровування води потрібно багато енергії, тому використання якомога більшої кількості на сонці для попереднього висушування деревини перед обвугленням значно покращує ефективність. Вода, яка залишається в деревині, яка повинна бути обвугленою, повинна випаровуватися або в ямі, або в печі, і ця енергія повинна забезпечуватися спалюванням частини самої деревини, яка натомість може бути перетворена на корисне деревне вугілля.

Першим кроком карбонізації печі є сушка деревини при температурі 100 ° C або менше до нульового вмісту вологи, а потім підвищення температури сушеної в печі деревини приблизно до 280 ° C. Енергія на цих стадіях походить від часткового згоряння частини деревини, завантаженої в піч або котлован, і є енергопоглинаючою або ендотермічною реакцією.

Коли деревина суха і нагріта приблизно до 280 ° C, вона мимовільно починає розщеплюватися, виробляючи вугілля плюс водяну пару, ранки, оцтову кислоту та більш складні хімічні сполуки, головним чином у вигляді смол та неконденсованих газів, які складаються головним чином у водню, монооксиді та вуглекислому газі. Повітря дозволяється потрапляти в піч або обвуглювальну яму, щоб частина деревини спалювалася, і азот у цьому повітрі також буде присутній у газі. Кисень у повітрі витрачається на випалювання частини деревини, що перевищує температуру 280 ° С. виділяє енергію, тому цю реакцію називають екзотермічною.

Таблиця 4. Вплив температури карбонізації на врожайність та склад деревного вугілля

Вихід деревного вугілля на сухому в духовці тісті

Низькі температури карбонізації дають більш високий урожай деревного вугілля, але воно низької якості, яке є корозійним, оскільки воно містить кислі смоли і не горить чистим бездимним полум’ям. Хороший товарний вугілля повинен містити близько 75% фіксованого вуглецю, для якого потрібна кінцева температура вуглецювання близько 500 ° C.

Урожай деревного вугілля також демонструє певні варіації щодо виду деревини. Є деякі докази того, що вміст лігніну в деревині позитивно впливає на вихід деревного вугілля; високий вміст лігніну дає високий вихід деревного вугілля. Щільна деревина також має тенденцію давати міцний і щільний вугілля, що також бажано. Однак дуже щільна деревина іноді виробляє пухке деревне вугілля, оскільки під час обвуглення деревина має тенденцію відколюватися. Сипкість вугілля зростає із збільшенням температури карбонізації, а вміст фіксованого вуглецю збільшується, тоді як вміст летких речовин зменшується. Температура 450 - 500 ° C забезпечує оптимальний баланс між сипучістю та прагненням до високого фіксованого вмісту вуглецю.

4.2 Промислова гігієна при карбонізації

Обвуглення утворює речовини, які можуть бути шкідливими, і слід вживати простих запобіжних заходів, щоб зменшити небезпеку.

Газ, що утворюється при карбонізації, має високий вміст окису вуглецю, який при вдиху отруйний. Тому, працюючи поблизу печі або котловану під час роботи або коли піч відкрита для зливу, слід подбати про належну вентиляцію, яка дозволяє розпорошити окис вуглецю, що також утворюється під час розряду шляхом самозаймання гарячого вугілля.

Смоли та дим, що утворюються при обвуглюванні, хоч і не є безпосередньо отруйними, можуть мати тривалий згубний вплив на дихальну систему. Житлові площі повинні бути, наскільки це можливо, розташовані там, де переважаючі вітри несуть від них вугільний дим, а пічні батареї не повинні розташовуватися занадто близько до населених пунктів.

Деревні смоли та піроленова кислота можуть подразнювати шкіру, тому слід дотримуватися обережності, щоб уникнути їх тривалого контакту зі шкірою, надаючи захисні костюми та застосовуючи робочі процедури, що мінімізують вплив.

Смоли та піроленоїдні розчини серйозно забруднюють водні русла та впливають на водойми питної води для людини та тварин; риба також може зазнати негативного впливу. Рідкі стоки та вода, що скидаються внаслідок середньо- та великомасштабних вугільних операцій, повинні утримуватися у великих відстійниках, змушуючи їх випаровуватися, щоб ця вода не проходила до місцевої дренажної системи та не забруднювала потоки.

На щастя, печі та ями, на відміну від ретортів та інших складних систем, зазвичай не виробляють рідкого стоку; побічні продукти в основному диспергуються у повітрі у вигляді газів. У цьому випадку набагато важливіші запобіжні заходи проти забруднення навколишнього середовища повітрям.

4.3 Стимулювання та управління персоналом

Спалювання деревного вугілля - це відповідальна операція, яка вимагає вміння, терпіння, досвіду та оперативності для дотримання правильних методів роботи, у будь-який час та в усі пори року. Урожайність, отримана на стадії опіку, впливає на економію всієї станції. Тому виправдано виплачувати екіпажу, який спалює вугілля, додатковий стимул до заробітної плати залежно від якості та кількості деревного вугілля, яке вони виробляють. Ця схема вимагає правильних вимірювань деревини, що надходить, і системи, що видаляє вуглець. Вимірювання може здійснюватись за об’ємом або вагою, але це все одно слід робити серйозно, якщо потрібно працювати належним чином і задовольнити всіх.

Виробництво деревного вугілля часто є сезонним видом діяльності. Сезон дощів може перервати роботу, або традиційно в певний час може застосовуватися праця під час збирання врожаю чи посіву сільськогосподарських практик. Це може створити труднощі із залученням та утриманням добре навченої та мотивованої робочої сили, але хороші результати залежать від стабільних та затверджених робочих груп. Тому важливо намагатися виробити стабільний режим роботи у виробництві деревного вугілля. Видно буде, що цей факт є характеристикою кожної успішної великомасштабної вугільної операції.