Глава 8 – Метални пещи
8.1. Налични конструкции на транспортируеми метални пещи
8.2. Метална пещ за дървени въглища, изработена от маслени варели
8.3. Предимства и недостатъци на транспортируемите метални пещи
8.4. Производство на метална пещ TPI
8.5. Транспортиране и местоположение на пещите
8.6. Избор и подготовка на площадка
8.7. Подготовка на суровината
8.8. Метод на работа на пещта TPI
8.9. Алтернативен метод на работа
8.10. График за търговска експлоатация
8.11. Най-често срещаните неизправности в работата
8.12. Добив на дървени въглища
8.13. Срок на експлоатация на транспортируеми метални пещи
Широкото използване на цилиндрични транспортируеми метални пещи за производство на дървени въглища възниква в Европа през 30-те години на миналия век. По време на Втората световна война техниката е доразвита от изследователската лаборатория за горски продукти на Обединеното кралство (UK). Различни версии на оригиналния дизайн са използвани в Обединеното кралство. Тази технология е пренесена в развиващите се страни в края на 60-те години на миналия век, по-специално чрез дейности в Департамента по горите на Уганда. За повече информация вижте също реф. 7, 8, 9, 10, 17, 18, 25, 34.
8.1. Налични проекти на транспортируеми метални пещи
Институтът за тропически продукти (TPI), научно звено на Администрацията за отвъдморско развитие, натрупа значителен опит в експлоатацията на транспортируеми метални пещи с различни конструкции както в Обединеното кралство, така и в много развиващи се страни. Институтът е разработил дизайн на пещ, който се счита за оптимален по отношение на икономичността на конструкцията, здравината и издръжливостта, лекотата на работа и максималната ефективност и производителност за ситуации в развиващите се страни.
Основните характеристики на проектираната от TPI пещ са:
– За изработката на долната част на пещта е използвана ламарина с дебелина 3 мм; За горната секция и капака е използвана ламарина с дебелина 2 m.- Двете основни секции на пещта са цилиндрични.
– 50 mm ъглови железни рафтове се използват за поддържане на горната част и капака. Те са заварени към вътрешната страна на най-горните джанти на двете основни цилиндрични секции.
– Осемте входни/изходни канала, разположени под долната част на пещта, са отворени. Осигурена е яка около отвора в горната повърхност на всеки канал за поддържане на комина по време на работа на пещта.
– Четири еднакво разположени отвора за изпускане на пара са предвидени в капака на пещта.
Няколко отклонения от горните характеристики могат да бъдат намерени в други версии на транспортируеми метални пещи. Някои производители на пещи използват по-тънки метални листове от препоръчаните в дизайна на TPI. За да се осигури максимален експлоатационен живот на една пещ, особено когато се работи небрежно, дебелината и видът на метала, използван в конструкцията на пещта, е от първостепенно значение. Долната част на пещта е подложена на най-големи топлинни напрежения и трябва да бъде изработена от стоманена ламарина с дебелина 3 мм. За горната част и капака е достатъчна дебелина от 2 мм. Използването на стомана Corten ‘A’ в конструкцията на пещта вместо мека стомана допълнително ще увеличи нейната издръжливост. Тази специална сплав има свойства, устойчиви на топлина и ръжда. Основната му цена е с около 10% по-висока от тази на меката стомана, но може да бъде по-висока, когато са необходими специални мерки за получаването й.
Пещ, широко използвана в горите на Обединеното кралство, има стесняваща се горна част, така че диаметърът на капака е значително по-малък от този на долната част. Това намалява теглото на капака, прави пещта по-лесна за сглобяване и добавя към цялостната твърдост на горната секция, без да влияе на работата на пещта. Той обаче не се използва в дизайна на TPI, тъй като заостреният участък би бил по-труден за конструиране в малки инженерни работилници, намиращи се в развиващите се страни, и намалява неговата мобилност върху горския под.
Детайлите на уплътненията между секциите са критични. Един дизайн на метална пещ използва канали вместо рафтове като опори за горната част и капака. Тези канали са заварени към вътрешната страна на най-горния ръб както на долната, така и на горната секции; те се пълнят с пясък по време на сглобяването, за да образуват уплътнение, когато горната част и капакът са поставени в тях. Каналите обаче събират дървесния катран, който кондензира по стените на пещта, а високите температури, постигнати по време на последните етапи на карбонизация, изпичат сместа дървесен катран/пясък в твърд бетон, което изисква много часове упорити усилия за почистване на каналите след всяка операция . В допълнение, секциите често се сливат заедно след охлаждане и ставите се повреждат, когато се използват метални лостове за разделяне на секциите. Друга сериозна грешка в дизайна е използването на капак с надхвърляне, където уплътнението се осъществява от вертикална метална пола, заварена към долната страна на капака. Ако след запалването на пещта се забележат някакви течове на фугата между капака и горната секция, е изключително трудно да се запечатат, тъй като капакът за надхвърляне не позволява на оператора да зареди допълнителна пръст или пясък във фугата. Тези проблеми не възникват при дизайна на TPI, тъй като ъгловите железни рафтове, използвани за поддържане на горната част и капака, не улавят катрана. Освен това местоположението на капака вътре в ръба на горната секция позволява на оператора да добави допълнителен пясък или пръст към фугата за уплътняване, както и когато е необходимо.
Някои метални пещи използват тръби с квадратно сечение като входни/изходни канали. На практика се оказа, че е по-удобно да се използват отворените базирани канали на TPI дизайна. Това е така, защото дървесният катран, който кондензира в комините по време на карбонизацията, се стича надолу в каналите, където се изпича до твърда смола от топлината. Когато каналите имат отворена основа, по-голямата част от катрана се абсорбира от почвата и всички останали могат лесно да бъдат отстранени поради свободния достъп до вътрешните повърхности. Също така, след продължителна употреба, краищата на входящите/изходните канали, поставени в пещта, се изкривяват от интензивна локализирана топлина, генерирана в тази зона от въздуха, срещащ заряда. Когато се използва тръбен канал с квадратно сечение, горната и долната страна се изкривяват навътре и това сериозно ограничава потока на въздух и изгорели газове през канала. Възстановяването на оригиналната форма е трудно, тъй като вътрешните повърхности на тръбата са недостъпни. От друга страна, изкривяването на отворен базиран канал може лесно да се коригира чрез обръщането му и преформатирането му с чук.
При някои конструкции комините се вкарват в канала през отвор, изрязан в горната повърхност. Основата на всеки комин има малък участък, изрязан, за да позволи на дима да влезе от канала. Тази практика може да ограничи изхода на газовете при случайно завъртане на комина и каналите не могат да се почистват лесно по време на работа на пещта.
Всички транспортируеми метални пещи включват известна армировка за защита на пещта по време на работа. Прекомерното укрепване обаче може да създаде проблеми, тъй като дори и най-здравата пещ може да се повреди, ако се разтовари небрежно от камион. Когато силно подсилена пещ е повредена, са необходими значителни усилия, за да се върне в първоначалната си форма. Това понякога може да се постигне с помощта на повдигащ крик между две дължини на дървен материал по диаметъра на повредената секция. Най-важното усилване, препоръчано за метални пещи, е използването на лента от ъглово желязо, непрекъснато заварена около външната страна на долния ръб на основната секция. Това ще даде двойна дебелина на метала в долния ръб на пещта, където топлинните напрежения са най-тежки. Освен това осигурява плоска повърхност, която разпределя тежестта на пещта върху входните/изходните канали. Ъгловите железни опорни рафтове, заварени вътре в горния ръб на основата и горната секция, осигуряват повече армировка, а плоска лента, заварена около вътрешната страна на долния ръб както на горната секция, така и на капака, осигурява останалото.
Не всички пещи включват отвори за изпускане на пара в капака. След запалването на пещта трябва да излязат големите количества пара, отделени по време на началния етап на процеса. Без отвори за изпускане на пара, капакът трябва да бъде отворен преди запалване и пуснат на място, след като зарядът започне да гори яростно. Като алтернатива пещта може да бъде претоварена и естественото потъване на заряда осигурява достатъчен период от време за излизане на парата, преди капакът да се намести в поддържащия си ръб. Очевидните опасности, представени от двете практики, пораждат известно безпокойство по време на програмите за първоначално обучение на оператори с ограничен опит. Портовете за изпускане на пара се оказаха по-приемливи при въвеждането на метални пещи в нови райони в развиващия се свят. Друго предимство е производството на дървени въглища от суровини с малки размери като скраб и кокосови черупки. За да се поддържа достатъчен газов поток през заряда по време на карбонизацията на тези материали, се препоръчва пещта да се запали отгоре през отворите за изпускане на пара на капака.
И накрая, някои от предлаганите в търговската мрежа пещи са оборудвани с шарнирни клапи и метални капачки на входните/изходните канали, които се използват за прекъсване на подаването на въздух към пещта при запечатване. Тези екстри увеличават капиталовите разходи на пещта и се оказват напълно ненужни. Шарнирните клапи стават неизползваеми само след няколко дни поради ръжда. Запечатването може да се постигне по-ефективно с помощта на пръст или пясък. В някои конструкции дръжките са предвидени от външната страна на цилиндричните секции на пещта. Въпреки че са необходими дръжки на капака на пещта на главните цилиндрични секции, те създават проблеми при търкалянето на тези секции от едно място на друго. Установено е, че пещта може лесно да се манипулира без използването на дръжки на двете цилиндрични секции.
8.2. Метална пещ за дървени въглища, изработена от маслени варели
Дървените въглища могат да се произвеждат в пещи, произведени от стандартни 45-галонови варели за масло. Този метод се прилага успешно при използване на бързо изгарящи суровини като дървен материал от кокосова палма, черупки от кокосови орехи и скраб. Въпреки това, когато се работи с гъста твърда дървесина, е трудно да се постигне пълна карбонизация и е вероятно полученият въглен да има високо съдържание на летливи вещества. Дори при материали с ниска плътност съдържанието на летливи вещества в произведения въглен е малко високо, въпреки че това не е основен недостатък за местно битово гориво. Ако дървените въглища трябва да се произвеждат за износ обаче, използването на подходящи метални пещи ще позволи да се постигне високото качество, изисквано от търговията.
Един човек може да управлява група от до 10 маслени варели. Процесът включва период на карбонизация от около два до три часа, последван от период на охлаждане от около три часа. Опитен оператор може да завърти десет барабана два пъти на ден, за да произведе обща продукция от до 30 кг дървени въглища от всеки барабан. Това означава, че операция от един човек, използваща 10 пещи, може да произведе 1½ тона дървени въглища за 5 дни седмица, ако се достави с подходящо подготвена дървесина.
В сравнение с традиционните методи на производство, ефективността на преобразуване, получена в маслени барабанни пещи, е сравнително висока с отчетени добиви до 23% (суха основа). (8) Основният недостатък на метода е, че суровината трябва да е с дължина под 30 cm, с максимален диаметър 5 cm, за да се постигнат задоволителни резултати. Това означава значително количество труд при подготовката на суровината. Също така варели с използвано масло понякога са трудни и скъпи за получаване. Барабаните са склонни да изгарят доста бързо поради използвания тънък метален край, който трябва да се сменя доста често.
8.3. Предимства и недостатъци на транспортируемите метални пещи
Основните предимства на транспортируемите метални пещи в сравнение с традиционния метод със земна яма или скоба са:
– Суровината и продуктът са в запечатан контейнер, осигуряващ максимален контрол на подаването на въздух и газовите потоци по време на процеса на карбонизация.- Неквалифициран персонал може да бъде обучен бързо и лесно да работи с тези агрегати.
– Необходима е загуба на надзор на процеса в сравнение с необходимото постоянно присъствие с ями и скоби.
– Средна ефективност на преобразуване от 24%, включително фини частици (на база сухо тегло), може да бъде постоянно постигната. Ямките и скобите дават непостоянни, често по-ниски добиви.
– Всички въглища, произведени в процеса, могат да бъдат възстановени. При традиционните методи (ями и могили) част от произведените дървени въглища се губят в земята, а тези, които се възстановяват, често са замърсени с пръст и камъни.
– Транспортируемите метални пещи, ако са проектирани да отделят вода от капака, могат да се експлоатират в райони с големи валежи, при условие че мястото има адекватен дренаж. Традиционните методи за производство на дървени въглища са трудни за работа във влажни условия.
– С максимален контрол на процеса може да се карбонизира по-голямо разнообразие от суровини. Те включват иглолистна дървесина, храсталаци, дървен материал от кокосова палма и черупки от кокосови орехи.
– Общият производствен цикъл с метални пещи отнема два до три дни.
Недостатъците на използването на метални пещи в сравнение с традиционната земна яма или метод със скоби са:
– Трябва да се получи начален капитал за покриване на разходите за производство на пещите. Трябва да има основни умения и оборудване за механична работилница, а стоманата, използвана в конструкцията на пещта, често трябва да се внася.- За по-лесно опаковане и максимална ефективност е необходимо известно внимание при подготовката на суровината. Дървесината трябва да бъде нарязана и/или нацепена на размер и подправена за период от най-малко три седмици.
– Преносимите метални пещи може да се окажат трудни за преместване в много хълмист терен, въпреки че по-нежните склонове могат лесно да бъдат пресечени.
– Животът на металните пещи е само две до три години.
Предимствата на използването на транспортируеми метални пещи в сравнение с фиксирани инсталации, включително пещи, произведени от тухли, са:
– Транспортируемите метални пещи могат лесно и често да се разглобяват и да се търкалят по дъното на гората, за да последват търговски добив на дървен материал, изтъняване на насаждения или операции по разчистване на земя. Това означава, че може да се избегне трудоемкото и скъпо транспортиране на дървесината до централизирана преработка.- Общият производствен цикъл за тези агрегати е приблизително една седмица, в сравнение с два до три дни за металните пещи.
Недостатъците на използването на метални пещи в сравнение с пещите, изградени от местни тухли, са:
– Разходите за производство на транспортируема метална пещ обикновено са по-високи от тази на тухлена пещ със сравнима производителност. Това се дължи главно на цената на суровината. Чуждестранна валута е необходима в случаите, когато стоманата трябва да бъде внесена. Необходими са умения за работа с ламарина и работилница за изработка и поддръжка.- Поради по-високата топлоизолация на стените на тухлената пещ, по-малко от заредената дървесина се изгаря по време на процеса на карбонизация и обикновено се постига малко по-висока ефективност на преобразуване от тази, получена с транспортируеми метални пещи. Тухлените пещи могат да карбонизират дърво с голям диаметър и е необходимо по-малко напречно разцепване.
– Възстановяването на странични продукти от килограми транспортируем метален въглен не е осъществимо. Когато се използват тухлени пещи, има възможности кондензиращите се катрани да бъдат възстановени.
– Надзорът на управлението и логистичната подкрепа се предоставят по-лесно в ситуация на централизирана обработка, където работят батерии от статични пещи, изградени от тухли.
снимка. 26. Метална транспортна настолна пещ. снимка. TPI
8.4. Производство на метална пещ TPI
Пещта се състои от две взаимосвързани цилиндрични секции и коничен капак. Капакът е снабден с четири еднакво разположени отвора за изпускане на пара, които могат да бъдат затворени с тапи, ако е необходимо. Пещта се поддържа на осем канала за вход/изход на въздух, разположени радиално около основата. По време на овъгляването четири димни комина се монтират върху алтернативни въздушни канали.
Пещта може да бъде изградена на място в обикновен цех за ламарина. Ако е налична, трябва да се използва стоманена ламарина Corten ‘A’ с дебелина 3 mm вместо мека стомана, тъй като нейните свойства за устойчивост на топлина и ръжда ще удължат експлоатационния живот на пещта.
8.5. Транспортиране и местоположение на пещите
Пещите могат да бъдат лесно с помощта на камион с плосък връх. За транспортиране на пещта в задната част на пикап, двете цилиндрични секции могат да бъдат вградени заедно – чрез вмъкване на горната секция в долния ръб на основната секция – и претъркаляни върху задната част на превозното средство с помощта на дървена рампа. Коничният капак може да се постави вътре в цилиндрите и товарът трябва да бъде здраво заклинен и завързан, за да се предотврати търкаляне.
Трябва да се внимава при разтоварване на цилиндричните секции от превозни средства. Ако секциите се изпуснат настрани, тогава е вероятно изкривяване и ще възникнат трудности, когато се правят опити за сглобяване на секциите по време на употреба. Леко изкривяване може да се толерира, но силното изкривяване трябва да се коригира с помощта на крик за кола и две дължини на дървен материал, поставени напречно на диаметъра на повредената секция.
За икономия на труда се препоръчва две или повече пещи да работят като група на разумно пешеходно разстояние една от друга. Това позволява на операторите да разтоварват и зареждат една единица, докато другите пещи са в етап на карбонизация или охлаждане.
За да се избегне ненужното пренасяне на дърва, пещите трябва често да се пренасят на нови места в близост до доставките на дърва. Отделните секции на пещта могат да се търкалят от двама или трима мъже, обикновено с двама мъже, които бутат отзад и един човек, който ръководи секцията отпред. Препоръчват се дървени лостове за обръщане на отделните секции настрани, преди да ги навиете на нова позиция. Превъртането на секциите е много по-лесно от плъзгането им хоризонтално, дори когато става въпрос за разстояния от само 1 или 2 метра. Задачата за манипулиране на тези пещи на горската почва става значително по-лесна с придобиване на опит.
8.6. Избор и подготовка на обект
Трябва да се избере добре дренирана и грубо подравнена площ с диаметър приблизително 3 метра в непосредствена близост до запасите от дърва. Пъновете и големите коренови системи трябва да се избягват и прекомерният подраст трябва да се отстрани от избраната зона и земята да се утвърди, като се утъпква. В близост до площадката трябва да има насипна пръст или пясък, за да се затвори подаването на въздух към пещта по време на работа. Предпочита се пясъчна или глинеста почва и, ако няма такава, трябва да се набави пясък от близкия поток за първоначалните операции. Този материал може да се използва повторно и скоро ще увеличи обема си, тъй като прахът от дървени въглища и дървесната пепел, произведени по време на последователни операции, се включват в него.
8.7. Подготовка на суровината
Дървесината трябва да бъде отсечена, нарязана и подредена най-малко три седмици преди пещ, ако трябва да се получи максимален добив на дървени въглища. Сухата дървесина се нуждае от по-малко време за овъгляване и повишава ефективността на преобразуването на процеса. Най-подходящият размер на дървото е между 450-600 мм дължина и до 200 мм в диаметър. Могат да бъдат включени клони с дължина до 900 mm, при условие че диаметрите им не надвишават 130 mm и плътността на пакетиране в пещта не е значително намалена. Могат да се използват трупи с диаметър, близък до 300 mm, при условие че са нарязани на дължини, не по-големи от 300 mm. Дървесината с диаметър по-голям от 300 мм трябва да се нацепи преди употреба.
Клони с диаметър по-малък от 40 mm не трябва да се смесват в една и съща шихта с дървен материал с максимален диаметър. Този материал трябва да бъде зареден с друга малка до средна дървесина. Приблизително 7 подредени кубични метра дърва са необходими за запълване на пещта.
8.8. Метод на работа на пещта TPI
8.8.1. Необходими инструменти за работа от 2-3 човека:
8.8.2. Сглобяване и зареждане на пещта
8.8.3. Запалване на пещта.
8.8.4. Намаляване на тягата
8.8.5. Контрол на овъгляването
8.8.6. Разтоварване на пещта
8.8.7. Пакетиране на дървени въглища
8.8.1. Необходими инструменти за работа от 2-3 човека:
Верижен трион или напречен трион
Лопати или лопати (2) Клинове за брадва (2) Чук за шейна Дървен прът
или дъска Сито улей Чували Игла и връв Термоустойчиви ръкавици
8.8.2. Монтаж и зареждане на пещта
(a) Долната част на пещта се търкаля върху подготвената площадка и се спуска в работно положение. Като се използва дървен прът като лост, осемте канала за вход/изход на въздух се вкарват с отворената страна надолу радиално под долната секция на еднакви интервали. Еднакво разстояние ще бъде лесно постигнато, ако първите четири канала се вмъкнат на интервали от 90°, а останалите четири се вмъкнат между тях.
снимка. 28. Монтаж на метална пещ. снимка. TPI
Въздушният канал трябва да стърчи на минимум 250 mm в пещта, за да се предотврати прегряване на стената на пещта. Поддържащата яка в горната част на канала не трябва да се накланя навътре към стената на пещта, в противен случай ще бъде трудно да се позиционират комините, след като пещта е сглобена. Когато входните/изходните канали са на място, е необходимо да се провери дали са напълно чисти от всякакви препятствия.
(b) Дъното на пещта се зарежда с дърва, като се уверите, че краищата на входните/изходните канали и пространствата между тях не са блокирани. За да се постигне това, зарядът се поддържа от „стрингери“, които са парчета кордово дърво със среден диаметър (150 mm), подредени радиално като спиците на колело.
(c) Във всеки квадрант на основата на пещта сухата дървесина за разпалване, заедно с всякакви запалими отпадъци (хартия, масло за картер и т.н.) се поставя между струните от ръба на дъното на пещта до центъра, за да се осигурят четири точки за осветяване .
(d) Мост от дървесина с малък/среден диаметър и марки (ненапълно овъглена дървесина от предишно изпичане) сега се поставя през струните над подпалките във формата на кръст. Основният слой на пещта е завършен чрез свързване на останалите открити греди с дървен материал с малък/среден диаметър.
Чрез поддържане на първия слой дървесина над земята върху струни, под заряда се образуват въздуховоди, които ще позволят на огъня да се разпространи по-бързо в центъра на пещта.
снимка. 31. Операция за дървесина. снимка. TPI
(д) Долната част на пещта се зарежда с последователни слоеве дървесина, като се запълват възможно най-много празнини и се поставя дървеният материал с по-голям диаметър към центъра на пещта. Когато долната секция е пълна и всички повърхности на фугите на пещта са изстъргани, горната цилиндрична секция се търкаля отстрани. След това горната секция се избутва нагоре към носещия рафт на основната секция.
(f) Зареждането на дървесината продължава, докато зарядът образува конична форма над ръба на горната секция, но в същото време ще позволи на капака да бъде разположен в ръба безпрепятствено. След това капакът се навива покрай пещта и се избутва нагоре върху поддържащия рафт. Двама опитни мъже могат да заредят пещта за около два часа.
8.8.3. Запалване на пещта.
(a) След като се уверите, че и четирите отвора за изпускане на пара в капака са отворени, към четирите точки на запалване се прилага пламък. Когато има преобладаващ вятър, зоната на пещта от наветрената страна ще изгори по-бързо. За да се позволи това, осветителните точки, обърнати към вятъра, не се осветяват, докато подветрената страна на пещта не светне добре.
снимка. 32. Осветителни точки. снимка. TPI
(b) Пещта се оставя да гори свободно за около 30 минути, докато долната част на всяка точка на осветяване стане толкова гореща, че е неприятно да стоите близо до пещта* През този период от четирите порта ще се отделят обилни количества пара в капака на пещта. Докато това се извършва, фугите между главните секции на пещта се запълват с пясък или пръст и четирите димни комина се поставят на място над носещите яки на всеки алтернативен въздушен канал.
8.8.4. Намаляване на течението
Когато всеки сектор на пещта достигне необходимата температура, пространствата между входните/изходните канали се покриват с пясък или пръст. Когато всички пространства между каналите са покрити, краищата на четирите канала, поддържащи димните комини, се запечатват. Отворите за изпускане на пара вече са затворени, така че димът да се изтегля от основата на пещта от четирите комина. Когато тягата е намалена, въздухът влиза в пещта само през входящите канали, откъдето тече нагоре през центъра на зареждането. Горивните газове се изтеглят надолу по външния ръб на пещта и се изпускат през димните комини. Тъй като въздухът и отработените газове протичат в противоположни посоки, това състояние е известно като обратна тяга.
снимка. 34. Въздухът и отработените газове протичат в пещта. Снимка TPI
8.8.5. Контрол на овъгляването
(a) Всеки комин трябва да отделя колона плътен бял дим 15-30 минути след насърчаване на обратната тяга. През целия период на карбонизация е препоръчително да се гарантира, че се поддържат равномерни температури около обиколката на пещта. Контролът е по-лесен, когато пещите работят на защитени места. Ако има силен преобладаващ вятър, температурният профил в пещта може да стане небалансиран и тогава ще е необходимо частично или напълно да се блокират един или два от входовете за въздух от наветрената страна. Когато работите във влажни условия или с прясно отсечена мокра дървесина при ветровити условия, може да са необходими по-екстремни усилия за балансиране на пещта по време на началните етапи на карбонизация. При тези условия големи количества вода ще се изпарят от почвата и дървото от най-горещата страна и ще кондензират в по-хладните области на пещта. Тази вода вероятно ще потуши всички останали пожари в точките на осветление и допълнително ще понижи температурата в тези зони.
За да се коригира тази ситуация, входовете за въздух от горещата страна на пещта трябва временно да бъдат блокирани и пространствата между входните/изходните канали от по-хладната страна да бъдат открити, за да се позволи на повече въздух да навлезе в тази област на пещта. Това действие ще насочи огъня към по-хладната страна на пещта и след като температурата в тази зона се повиши достатъчно, пространствата между каналите могат да бъдат запечатани отново. След това може да се следва нормалният метод за контролиране на подаването на въздух към пещта.
Важно е горящата пещ никога да не се оставя без надзор, когато пространствата между входните/изходните канали са непокрити, тъй като може да се получи сериозна повреда на пещта.
Когато се използва мокра дървесина или когато пещта работи при мокри условия, периодът на овъгляване е вероятно да се удължи до общо 48 часа. Поради увеличеното количество дървесина, изгорена вътрешно за прогонване на излишната влага, трябва да се очакват по-ниски добиви на дървени въглища.
(b) По време на овъгляването определено количество катран се отлага в изходните канали и димните комини. Този катран ограничава потока на отработените газове от пещта и трябва да се отстрани, когато има забележимо намаляване на количеството дим, излизащ от някой от комините. За да се постигне това, купчината се повдига от носещата яка на изходящия канал с помощта на чифт термоустойчиви ръкавици или стар чувал и всички препятствия вътре в комина се отстраняват. В същото време през канала в центъра на пещта трябва да се вкара дълга пръчка, за да се гарантира, че няма вътрешно ограничение.
Известно време по време на периода на карбонизация (обикновено 8-10 часа след запалването) димните комини трябва да се преместят към съседните въздушни канали, за да се превърнат входните отвори за въздух в изходящи отвори за дим и обратно. Това създава по-равномерно изгаряне и намалява образуването на пепел в зоните, където въздухът влиза в пещта.
(c) Овъгляването е завършено, когато цветът на дима от всички комини придобие синкав цвят и стане почти прозрачен. Това обикновено се случва около 16 до 24 часа след запалването. На този етап цялата повърхност на пещта трябва да е много гореща (150-200 C), така че петно от вода, нанесено върху стената на пещта, да се изпари веднага с плюещ звук. Когато се достигне този етап, пещта е напълно затворена за охлаждане.
Пещта се запечатва чрез премахване на димните комини и пълно блокиране на всички въздушни канали с пръст или пясък. Ако е необходимо, се добавя допълнителна пръст или пясък към фугите на основните секции на пещта и отворите за изпускане на пара, за да се гарантира, че те са напълно запечатани и че не може да навлиза въздух. Пещта се оставя да се охлади между 16 и 24 часа преди отваряне и разтоварване. Охлаждането ще бъде значително подпомогнато, ако вали дъжд.
8.8.6. Разтоварване на пещта
(a) Пещта не трябва да се отваря, докато съдържанието й не е студено и външната повърхност на пещта не е хладна на допир. Действието на пряката слънчева светлина може да скрие това и температурата във вътрешността на пещта може да бъде по-лесно оценена чрез опипване на повърхността на долната част в зона, засенчена от слънцето. След това трябва да се оцени температурата на останалата повърхност на долната секция, за да се гарантира, че няма “горещи точки”. Ако съдържанието на пещта е все още горещо след период на охлаждане от 24 часа, тогава не е постигнато пълно запечатване от външния въздух и трябва да се положат усилия, за да се постигне това. Освен това, ако пещта се отвори и се види, че част от дървените въглища все още са запалени, пещта трябва да се затвори отново за допълнителен период на охлаждане.
Въгленът трябва да се отстрани незабавно, уплътнението на пещта е счупено дори когато съдържанието изглежда напълно студено. Всяко забавяне може да доведе до локализирани пожари, запалващи дървените въглища, и в допълнение към тази загуба може да настъпи сериозна повреда на пещта.
(b) По време на карбонизацията дървесината ще бъде намалена до около половината от първоначалния си обем и ще бъде възможно да се отстранят капакът и горната част, след като пещта се охлади, оставяйки въглищата в долната част. Капакът се отстранява с минимално усилие, като се повдигне едната страна от поддържащия рафт и се пъхне края на дълъг клон или дъска в получената цепка. След това това парче дърво може да се използва като рампа, върху която капакът се плъзга леко към земята. Същият метод се използва за отстраняване на горната част на пещта.
(c) За да се премахне долната секция, входните/изходните канали първо се отстраняват от едната страна на пещта с помощта на лост. Чрез прилагане на лоста към противоположната страна, долната част може да се наклони настрани, оставяйки дървените въглища свободни за товарене в чували. Кофа с вода или известно количество пясък или пръст трябва да има под ръка, докато разтоварвате пещта, за да потушите всякакви малки пожари.
8.8.7. Пакетиране на дървени въглища
За да се ускори тази операция, трябва да се използва сито за отделяне на големите парчета въглен от фините частици и праха. Конструкцията на ситовия улей е показана на фигура 11.
Препоръчва се долната част на пещта да бъде разположена откъм подветрената страна на дървените въглища и да се използва за поддържане на ситовия улей. Това не само ще увеличи стабилността на ситото, но ще намали количеството прах, достигащо до оператора.
Ако е необходимо, може да се използва и свободностоящ улей за сито. Двама мъже могат да го разтоварят и да напълнят чувалите с дървени въглища за около час.
Фиг. 11. Ситов улей за товарене на дървени въглища в чували
8.9. Алтернативен метод на работа
8.9.1. Зареждане
8.9.2. Осветление
8.9.3. Намаляване на течението
Запалването на пещта отгоре е метод, който е особено подходящ за карбонизация на дребно дърво или черупки от кокосови орехи, тъй като осигурява достатъчен газов поток през заряда.
8.9.1. Зарежда се
Пещта се зарежда, както е описано по-горе, без разпалване между струните в основата. Вместо това дървата за разпалване се поставят във вдлъбнатина с дълбочина 250 mm върху заряда, която след това се покрива с последен слой дървесина.
При карбонизиране на кокосови черупки не се изисква използването на стрингери. Трябва да се внимава материалът на корпуса да не блокира краищата на входните/изходните канали вътре в пещта. За да се постигне това, върху края на всеки канал се поставя плоско парче дърво (например парче ребро от мъртва палмова листа), преди да се покрие с черупки.
8.9.2. Осветление
Огънят се запалва в горната част през един от четирите отвора за изпускане на пара и зарядът се оставя да изгори с напълно свободен достъп на въздух в основата на пещта. Димът ще излиза през четирите порта в капака. Този етап се оставя да продължи около два часа, докато цялата горна част на пещта стане твърде гореща, за да се докосне с голи ръце.
8.9.3. Намаляване на течението
Когато горната част е достатъчно гореща, пространствата между входните/изходните канали се покриват с пясък или пръст и комините се поставят на място. Отворите за изпускане на пара са запечатани. Обратната тяга и контролът на подаването на въздух към пещта се постигат както при нормалния метод на работа, описан по-горе.
8.10. График за търговска експлоатация
Двама опитни мъже могат да управляват две транспортируеми метални пещи, произвеждащи 23 тона дървени въглища на седмица. В зависимост от местните условия и съоръжения може да се наложи помощ при рязане на дървесината и преместване на пещите, а в някои случаи може да се наложи използването на трети човек, за предпочитане оператор с верижен трион.
Опитът показва, че най-успешните търговски начинания, включващи използването на транспортируеми метални пещи, са тези, които предлагат максимални стимули за операторите. Пример за това е кооперация, управлявана от собственик/оператори на пещи, където членовете получават по-голямата част от приходите от продажбата на дървени въглища.
Предлаган 5-дневен седмичен работен план е описан по-долу. Могат да бъдат направени промени в този график, за да се позволят вариации в дневното работно време и 6-дневна работна седмица. Освен това, ако могат да бъдат направени мерки за някой, живеещ близо до производствената зона, да предприеме период от половин час леко дежурство, за да запечата пещта през уикенда, тогава могат да се постигнат допълнителни операции.
| понеделник | 08.00-10-00 | Пещ 1 и Пещ 2 | Разтоварете двете пещи. | |
| 10.00-12.00 часа | Пещ 1 | Заредете пещта с дърва. | ||
| 12.00-13.00 часа | Пещ 1 | Запалете пещта и намалете течението. | ||
| 13.00-17.00 часа | Пещ 1 | Контролирайте овъгляването. Смяна и почистване на стекове в 16.30. | ||
| Пещ 2 | Заредете пещта с дърва. | |||
| вторник | 08.00-08.30ч | Пещ 1 | Сменете и почистете стекове. | |
| 08.30-11.00 часа | Подгответе дървесина за бъдещи операции. | |||
| 11.00-12.00 часа | Пещ 2 | Запалете пещта и намалете течението. | ||
| 12.00-17.00 часа | Пещ 2 | Контролирайте овъгляването. Смяна и почистване на стекове в 16.30. | ||
| Пещ 1 | Изключете пещта, когато овъгляването приключи. Подгответе дървесина за бъдещи операции. |
|||
| сряда | 08.00-08.30ч | Пещ 2 | Сменете и почистете стекове. | |
| 08.30-14.00ч | Подгответе дървесина за бъдещи операции. | |||
| 14.00-15.00 часа | Пещ 1 | Извадете дървени въглища от пещта. | ||
| 15.00-17.00 часа | Пещ 1 | Започнете да зареждате пещта с дърва. | ||
| Пещ 2 | Изключете пещта, когато овъгляването приключи. | |||
| четвъртък | 08.00-10.00 часа | Пещ 1 | Завършете зареждането на пещта с дърва. | |
| 10.00-11.00 часа | Пещ 1 | Запалете пещта и намалете течението. | ||
| 11.00-13.00 часа | Пещ 2 | Извадете дървени въглища от пещта. | ||
| Пещ 1 | Контролирайте овъгляването. | |||
| 13.00-15.00 часа | Пещ 2 | Заредете пещта с дърва. | ||
| Пещ 1 | Контролирайте овъгляването. | |||
| 15.00-16.00 часа | Пещ 2 | Запалете пещта и намалете течението | ||
| 16.00-17.00 часа | Пещ 1 | Сменете и почистете стекове | ||
| Пещ 2 | Контролирайте овъгляването. | |||
| петък | 08.00-09.00 часа | Пещ 1 и Пещ 2 | Сменете и почистете стекове. | |
| 09.00-13.00 часа | Пещ 1 | Изключете пещта, когато овъгляването приключи. Подгответе дървесина за бъдещи операции. |
||
| Пещ 2 | Смяна и почистване на стекове в 12.30. | |||
| 13.00-17.00 часа | Подгответе дървесина за бъдещи операции. | |||
| Пещ 2 | Затворете пещта, когато овъгляването приключи. | |||
8.11. Най-често срещаните неизправности в работата
(a) Неуспешно поставяне на входните/изходните канали достатъчно под долния ръб на долната част на пещта по време на монтажа. Високата температура, произведена във вътрешния край на въздушния канал, причинява сериозни щети на стената на пещта, ако не се поддържа необходимото разстояние между горещата зона и стената на пещта.
(b) Невъзможност за постигане на достатъчен газов поток през системата чрез неотстраняване на отлаганията от катран от изходните канали и комините. Това води до ниски температури в пещта и продължителни периоди на овъгляване.
(c) Прекомерно дълги периоди, разрешени за охлаждане на пещта, което намалява броя на възможните операции през работната седмица.
(d) Нежелание да се премести пещта по-близо до наличната дървесина, което води до загуба на време и усилия за пренасяне на дървата до пещта.
(e) Недостатъчно количество дървесина, налична в зоната в близост до пещта за зареждане веднага след завършване на предишната операция.
(f) Практиката да се позволи да се развият големи пожари до повърхността на стената на пещта по време на етапа на запалване. Това обикновено ограничава притока на въздух под пещта и предотвратява бързото разпространение на огъня към центъра на заряда. Може също така да причини сериозни щети на стената на пещта. След като подготвената подпалка бъде запалена вътре в пещта, обикновено е необходим максимален въздушен поток.
(ж) Трудоемката и отнемаща време практика на ръчно събиране на дървените въглища в чували вместо използване на лопати и сито. Прекомерното време, изразходвано за разтоварване на пещта, причинява забавяне на зареждането и запалването на следващата операция.
8.12. Добив на дървени въглища
Теглото на дървените въглища, произведени при всяка партидна операция на транспортируема метална пещ, е свързано с няколко физически фактора. Основните фактори, които допринасят за максималните добиви са:
– висока плътност на дървесината
– ниско съдържание на влага в дървесината
– сухи условия на работа и сухо и добре дренирано място за пещта
– висока плътност на опаковане на шихтата, получена с правилен размер и форма на суровината.
На практика рядко се установява, че всички тези условия могат да бъдат организирани и следователно докладваните добиви и ефективност на преобразуване варират в значителна степен. (7, 10, 18, 31).
Програмите за обучение на TPI в седем страни дават среден добив на дървени въглища, включително глоби, от 26% на суха база. Максималното тегло на дървени въглища, получено от една операция, е наблюдавано в Гвиана, където са произведени 1 083 kg въглища от 3 852 kg (сухо тегло) заготовки с правилен размер от твърда дървесина с висока плътност. Съдържанието на влага в използваната дървесина е приблизително 25% (мокра основа). Това показва ефективност на преобразуване (на база сухо тегло) от 28,12%. По-висока ефективност на преобразуване е получена в сухия крайбрежен район на Еквадор, където е наблюдавано възстановяване от 31,40%.
Обратно, най-ниското тегло на дървени въглища, получено от една операция, е от дървесни отпадъци от мека дървесина в Судан. Произведени са 297 kg дървени въглища от приблизително 1 568 kg (сухо тегло) дървен материал. Това показва ефективност на преобразуване от 18,94%. Съдържанието на влага в прясно нарязания дървен материал е приблизително 57% (мокра основа).
8.13. Срок на експлоатация на транспортируеми метални пещи
Дълготрайността на пещите зависи до голяма степен от грижата и опита, проявени от операторите. Ако пещите не се експлоатират от собствениците, а от случайни работници, тогава стимулът за предотвратяване на оперативни щети намалява. Необучените оператори също могат да намалят експлоатационния живот на пещта.
Досегашният опит показва, че може да се очаква тези пещи да оцелеят при непрекъсната работа за период от три години. След това време долният цилиндър обикновено се нуждае от подмяна или съществен ремонт. Горната част и капакът не са подложени на същото количество топлинен стрес като долната част. При условие, че е положено внимание при транспортиране и сглобяване, трябва да се очаква по-дълъг период на употреба. В Западна Африка пещ, проектирана от TPI, в непрекъсната работа след период от две години показа само незначителни признаци на изкривяване в долната част на долната част. Горната част и капакът останаха в първокласно състояние.
Компонентите на пещта, които страдат най-много при употреба, са 8-те входни/изходни канала. Високите температури, изпитвани във вътрешните краища на канала, изкривяват метала в тези локализирани зони. Каналите трябва редовно да се променят и почти сигурно ще трябва да се сменят след период от три години непрекъсната употреба.
Метални пещи
Метални
| Smith |
|
| Ivan Stoyanov |
|
| GALLIL |
|
|
РЕЗЮМЕ
Метални пещи |
5.0
|