Глава 4

ПРОЦЕСИ НА КАРБОНИЗИРАНЕ

4.1 Как дървото се трансформира във въглища

Фазата на карбонизация може да бъде решаваща при производството на въглища, въпреки че не е най-скъпата. Освен ако не бъде завършен възможно най-ефективно, това може да създаде риск за цялостната работа на производството на въглища, тъй като ниските добиви на карбонизация се предават по цялата производствена верига под формата на по-високи разходи и загуба на ресурси.

дървени въглища

Дървесината се състои от три основни компонента: целулоза, лигнин и вода. Целулозата, лигнинът и някои други материали са силно свързани помежду си и съставляват материала, наречен дърво. Водата се абсорбира или задържа като водни молекули в структурата на целулоза/лигнин. Изсушеното на въздух или „паркирано“ дърво все още съдържа 12-18% абсорбирана вода. Нарастващата дървесина, наскоро нарязана или "нестационарна", също съдържа течна вода, като общото съдържание на вода достига около 40-100%, изразено като процент от теглото на сушената дървесина в пещта.

Преди да се случи карбонизация, водата в дървото трябва да бъде напълно отстранена като пара. Отнема много енергия, за да се изпари водата, така че използването на колкото е възможно повече на слънце за предварително изсушаване на дървесината преди овъгляването значително подобрява ефективността. Водата, която остава в дървото, което трябва да се овъгли, трябва да се изпари или в ямата, или в пещта и тази енергия трябва да се осигури чрез изгаряне на част от самата дървесина, която вместо това може да се трансформира в използваем въглен.

Първата стъпка, при карбонизацията на пещта, е да се изсуши дървото при 100 ° C или по-малко до нулево съдържание на влага, след което да се повиши температурата на изсушеното в пещта дърво до около 280 ° C. Енергията за тези етапи идва от частичното изгаряне на част от дървесината, натоварена в пещта или в ямата, и представлява енергопоглъщаща или ендотермична реакция.

Когато дървото е сухо и се нагрява до около 280 ° C, то спонтанно започва да се цепи, като се получават въглища плюс водни пари, сутрини, оцетна киселина и по-сложни химични съединения, главно под формата на катрани и некондензируеми газове, които се състоят главно във водород, моноксид и въглероден диоксид. Въздухът може да влезе в пещта или в овъгляващата яма, така че част от дървесината да бъде изгорена, а азотът в този въздух също ще присъства в газа. Кислородът във въздуха ще се изразходва при изгарянето на част от дървото, над температурата от 280 ° C. освобождава енергия, така че тази реакция се казва екзотермична.

Таблица 4. Ефект на температурата на карбонизация върху добивите и състава на въглищата

Добив на дървени въглища върху сухо тесто

Ниските температури на карбонизация дават по-висок добив на въглища, но той е с ниско качество, което е корозивно, тъй като съдържа кисели катрани и не гори с чист бездимен пламък. Един добър търговски въглен трябва да съдържа около 75% фиксиран въглерод, за който е необходима крайна температура на карбонизация от около 500 ° C.

Добивът на дървени въглища също показва някои вариации по отношение на вида дървесина. Има някои доказателства, че съдържанието на лигнин в дървото има положителен ефект върху добива на въглища; високото съдържание на лигнин дава висок добив на въглища. Плътното дърво също има тенденция да дава силен, плътен въглен, което също е желателно. Въпреки това, много гъста дървесина понякога произвежда ронлив въглен, тъй като дървото има тенденция да се отчупва по време на овъгляване. Раздробеността на въглищата се увеличава с повишаване на температурата на карбонизация и съдържанието на фиксиран въглерод се увеличава, докато съдържанието на летливи вещества намалява. Температура от 450 - 500 ° C предлага оптимален баланс между ронливост и желание за високо фиксирано съдържание на въглерод.

4.2 Индустриална хигиена при карбонизация

Овъгляването произвежда вещества, които могат да навредят и трябва да се вземат прости предпазни мерки за намаляване на опасността.

Газът, получен при карбонизация, има високо съдържание на въглероден окис, който е отровен при вдишване. Следователно, когато работите в близост до пещта или ямата по време на работа или когато пещта е отворена за изхвърляне, трябва да се внимава да се осигури правилна вентилация, за да се позволи разпръскването на въглеродния окис, който също се получава по време на изхвърлянето чрез самозапалване на горещ въглен.

Катраните и димът, получени от овъгляването, макар и да не са директно отровни, могат да имат дългосрочни вредни ефекти върху дихателната система. Доколкото е възможно, жилищните зони трябва да бъдат разположени там, където преобладаващите ветрове отвеждат дим, произвеждащ въглища, а акумулаторните батерии не трябва да бъдат разположени твърде близо до населените места.

Дървените катрани и пироленова киселина могат да раздразнят кожата и трябва да се внимава, за да се избегне продължителният им контакт с кожата, като се осигурят защитни костюми и се приемат работни процедури, които свеждат до минимум експозицията.

Катраните и пироленоидните течности сериозно замърсяват водните течения и засягат резервоарите за питейна вода за хората и животните; рибата също може да бъде неблагоприятно засегната. Течните отпадъчни води и водата, изпускани от средни и мащабни въглищни операции, трябва да се задържат в големи седиментационни басейни, което ги кара да се изпаряват, така че тази вода да не преминава към местната дренажна система и да замърсява потоци.

За щастие, фурните и фурните, за разлика от ретортите и други сложни системи, обикновено не произвеждат течен отток; страничните продукти се разпръскват в по-голямата си част във въздуха, като газове. В този случай предпазните мерки срещу замърсяване на околната среда по въздух са много по-важни.

4.3 Стимули и управление на персонала

Изгарянето на въглища е отговорна операция, която изисква умения, търпение, опит и бързина при спазване на правилните методи на работа, по всяко време и през всички сезони. Добивът, получен по време на етапа на изгаряне, влияе върху икономичността на цялата станция. Следователно е оправдано да се плаща на екипажа, който изгаря въглищата, допълнителен стимул към заплатата въз основа на качеството и количеството въглища, които произвеждат. Тази схема изисква правилни измервания на входящата дървесина и системата за отстраняване на въглерода. измерванията могат да бъдат по обем или по тегло, но все пак трябва да се правят сериозно, за да работи правилно и да задоволи всички.

Производството на въглища често е сезонна дейност. Дъждовният сезон може да прекъсне операциите или традиционно да се използва труд в определени моменти при селскостопанска реколта или засаждане. Това може да създаде трудности при привличането и задържането на добре обучена и мотивирана работна сила, но добрите резултати зависят от стабилни и утвърдени работни екипи. Поради това е важно да се опитаме да развием стабилен режим на работа в производството на въглища. Ще се види, че този факт е характеристика на всяка успешна мащабна операция с въглища.