Глава 13 – Сравнителна ефективност на системите за карбонизация
13.1. Индекси на ефективност на карбонизиращото оборудване
13.2. Влияние на характеристиките на дървесината върху методите за карбонизация
По целия свят дървото се превръща в дървени въглища чрез изненадващо разнообразие от системи. Изборът на оптимален метод за карбонизация е от интерес за всеки потенциален производител на дървени въглища. Погледът отблизо разкрива причините, поради които толкова много парчета карбонизиращо се дърво могат да съществуват едновременно, различни в детайлите, като разчитат на един и същ фундаментален принцип.
Повечето дървени въглища се произвеждат от дребни селски производители или за техните собствени местни нужди, или за ограничен пазар. Има сравнително малко международна търговия с дървени въглища и почти никаква конкуренция между производителите в един регион с тези в друг. Този факт има тенденция да изолира производителите на дървени въглища в различни страни и позволява значителните регионални различия да продължат.
Причината за карбонизирането на дървесината е друг фактор. От една страна, тези, които произвеждат дървени въглища за промишлеността, се интересуват от стремеж към максимална производителност и ефективност. В другия край на скалата са тези, които карбонизират дървесината, просто защото не могат да разделят дървесното гориво под формата на трупи за използване в домашното готвене по друг метод. Те имат напълно различен набор от насоки. Първата група има достъп до капитал и технология, втората може дори да не притежава ефикасна брадва или трион и трябва да избере метод, който изисква абсолютен минимум капиталови инвестиции. Ако това предполага разточително използване на ресурси или човешка работна сила, изглежда, че няма друга алтернатива за тях.
Традицията, въплътената мъдрост на селските общества, играе важна роля. Използването на установения метод, за който се знае, че работи успешно в дадено населено място, е логичният вариант за тези, които не могат да си позволят да поемат рискове поради несигурното си икономическо положение. Там, където социалните фактори са доминиращи, обикновено е много трудно да се въведе нова технология за производство на дървени въглища, освен ако социалните фактори не бъдат променени. Често се наблюдават опити за модифициране на технологията за производство на дървени въглища чрез предоставяне на помощ: суровини като верижни триони, нови пещи и т.н. Когато тези суровини вече не са налични, икономическата необходимост принуждава производителите да се върнат към традиционния, успешен метод с всичките му очевидни технически недостатъци. Следователно методите за карбонизиране не могат да бъдат оценени само въз основа на технически фактори; социалните фактори са еднакво важни.
Но добрата технология е важна в дългосрочен план за подобряване на социалните условия. Следователно, ако социалните фактори позволяват, трябва да се използват методи, които дават по-високи добиви на по-качествени въглища на по-ниска цена. Тези технически съображения са предмет на внимание в тази глава при сравняване на различните методи за превръщане на дървесина в дървени въглища.
13.1. Индекси на ефективност на карбонизиращо оборудване
Различните методи за карбонизиране са класифицирани (13). Следваният метод се основава на препратка 29, която дава полезна цялостна представа за диапазона от налични методи.
Първата основна разлика е между системите, които загряват дървесината чрез външни средства, използвайки дървесина, масло, газ и т.н., и системите, които позволяват изгаряне в ограничен мащаб да се случи вътре в карбонизатора чрез изгаряне на част от дървесния заряд и използване на тази топлина за изсушаване и карбонизиране на остатъка.
Фиг. 13. Класификация на системите за карбонизация
Този метод трябва да е най-ефективният, тъй като топлината се генерира там, където е необходима, като се използва евтино дървесно гориво. На практика е трудно да се контролира горенето и се изгарят допълнителни дърва, което намалява добива.
Непрякото (външно) нагряване позволява по-прецизен контрол, но предаването на топлината към заряда е трудно и неефективно и металните реторти са почти съществени. Страничните продукти могат да бъдат възстановени без замърсяване от продуктите на горенето. Хибриден метод загрява заряда на дървесината чрез преминаване на горещ газ през нея. Горещият газ се получава чрез изгаряне на гориво, което може да бъде дърво, петрол или газ. Необходим е прецизен контрол, за да се гарантира, че горещият газ не съдържа кислород, в противен случай част от дървесината ще бъде изгорена, вместо просто да бъде карбонизирана. Преносът на топлина от горещия газ към дървесината е доста ефективен и когато газовете се рециркулират под подходящ контрол, е възможно да се кондензират и събират странични продукти и горим дървесен газ.
Системите, използващи вътрешно генериране на топлина, могат да бъдат допълнително разделени по техния метод на изграждане. Трите открити възможности са пръст, която е най-ниска като цена, тухли или зидария с междинна цена и стомана, която е най-скъпата. Стоманените пещи се подразделят допълнително на преносими и стационарни типове.
Стоманените пещи имат две предимства: те могат да се местят лесно, което може да бъде много полезно, и се охлаждат бързо, което позволява по-кратко време на цикъла. Преносимостта обаче не винаги е ефективна идея, тъй като затруднява ефективното организиране и контролиране на производството, а стационарните тухлени пещи могат да се охладят доста бързо с помощта на суспензия от глина и вода (внимателно) чрез инжектиране на воден спрей в пещта. Въпреки че времената на цикъла все още са около шест до осем дни, в сравнение с два за стоманодобивните пещи, по-големият обем и много по-ниската цена на тухлените пещи ги правят предпочитани, освен когато преносимостта е от съществено значение.
Земните пещи и ями, дори когато работят ефективно, горят бавно и охлаждат бавно и замърсяват дървените въглища с пръст. Въпреки това, когато капиталът е ограничен или несъществуващ, те имат реални предимства.
Пещите, загрявани от външен източник на топлина, се подразделят на такива, които се нагряват чрез преминаване на горещи газове през заряда и такива, при които топлината се пренася през стените на ретортата. Повечето карбонизатори в това подразделение са от метал, но има едно изключение, пещта на Шварц, която все още се използва в търговската мрежа, която е от тухли и загрява заряда чрез натискане на горещ димен газ от огън, горящ дърва, построен отстрани на пещта. Теоретично отлично, тъй като нискокачественото дърво и кора могат да бъдат изгорени, на практика пещта страда в сравнение с тухлените пещи с вътрешно горене поради високата си цена на конструкцията, изискваща стоманени и чугунени компоненти, трудност при прецизно контролиране на огъня и запечатване на пещта за охлаждане, което води до изтичане на въздух и загуба на въглен.
Стоманените реторти, нагрявани през стените, не се използват много днес поради високата цена и присъщата ниска ефективност, но наскоро се появиха някои преносими и полупреносими експериментални реторти (14), напр. реторта Константин и реторта Ямайски маслен барабан. Стоманените реторти, нагрявани от циркулиращи газове, са ефективни, произвеждат дървени въглища с отлично качество и позволяват възстановяването на страничните продукти. Високите им капиталови разходи обаче ги правят непривлекателни, освен когато разходите за труд на традиционните системи надвишават високите капиталови разходи. Тези реторти се използват главно днес за производство на висококачествени въглища за металургична и химическа употреба. Използването им в промишлеността за дървени въглища някога изглеждаше привлекателно, но последните разработки в производството на желязо с висока чистота без въглен и промените в световната стоманодобивна промишленост, базирана на въглища, правят използването им проблематично, докато не бъде разработена версия с по-ниски капиталови разходи. Изглежда малко вероятно те да имат голям принос в производството на дървени въглища за домашна употреба в развиващите се страни.
След като са класифицирани различните типове карбонизатори, те могат след това да бъдат сравнени, като се използват различни изчислени индекси (29), като производство на единица вътрешен обем, единица площ заето пространство, единица инвестиран капитал и т.н. Тези изчисления се извършват най-добре за сравняване на типове в рамките на подразделение, когато основният тип необходим карбонизатор е избран на широки социални и технологични причини. На практика, що се отнася до развиващия се свят, изборът е ограничен до избор между шахти, земни пещи, тухлени пещи и стоманени пещи, всички с вътрешно отопление. Когато капиталът е ограничаващият ресурс и има налична дървесина, за предпочитане са земните пещи. Когато има известен капитал и трябва да се положат сериозни усилия за ефективно производство на качествени дървени въглища, тухлените пещи вероятно ще бъдат предпочитани. Стоманодобивните пещи могат да намерят приложение там, където мобилността е от толкова първостепенно значение, че преодолява високите капиталови разходи и разходи за ремонт.
13.2. Влияние на характеристиките на дървесината върху методите за карбонизация
13.2.1. Видове
13.2.2. Съдържание на влага
13.2.3. Дървен размер
Характеристиките на дървесната суровина оказват значително влияние върху избора и работата на карбонизиращото оборудване. Трите важни фактора са вида, съдържанието на влага и размерите на самата дървесина.
13.2.1. видове
Като цяло всички видове дървесина могат да бъдат карбонизирани, за да се получи използваем въглен. Съществува разлика в съдържанието на пепел в различните видове дървесина, но това обикновено не е значително. Кората обаче има неприемливо високо съдържание на пепел и структурата на дървения въглен е твърде ронлива, за да бъде полезна за повечето цели. Следователно, където е възможно, не трябва да се използва кора или количеството кора, заредено с дървото, трябва да бъде сведено до минимум.
Иглолистната дървесина обикновено произвежда по-мек, по-ронлив въглен от твърдата дървесина, но когато се предлага в количество на подходяща цена, те са добра суровина и могат да произвеждат всички видове въглища.
Когато е възможен избор на доставка на дървесина, като например когато се създават насаждения за осигуряване на дървесина, струва си да изберете вида и да управлявате скоростта му на растеж, за да оптимизирате свойствата на дървения въглен. Евкалиптовите видове произвеждат добър гъст въглен и са предпочитаните плантационни видове за целта. Трябва да се направят внимателни тестове, преди да бъдат засадени недоказани, малко известни видове.
Това, което има значение в дългосрочен план, е масата на продаваемия въглен, произведен за единица маса дървесна субстанция. Обемът на дървесината, отглеждана на хектар, е само груб индикатор за масата на произведената дървесна субстанция. Голямото нарастване на обема може да съответства на ниска плътност и следователно нисък добив на дървени въглища на единица обем дървесина. Освен това по-плътната дървесина обикновено произвежда по-плътен, по-малко ронлив въглен. Ето защо си струва да се направи изследване за определяне на това кои видове и какъв режим на управление осигуряват максимален добив на тегловно дървесно вещество от насажденията. Това е област на активни изследвания и все още не са налични категорични отговори. Но евкалиптите все още са предпочитаният род.
13.2.2. Съдържание на влага
Влагата в дървесината, заредена в пещта, трябва да се изпари чрез изгаряне на допълнителна дървесина и това намалява общия добив. Също така времето за завършване на цикъл на карбонизация се удължава, като по този начин се увеличават разходите. Обемът на неподправената дървесина също е по-голям от тази на сухата дървесина и по този начин опаковъчната част на пещта се намалява незначително, когато се използва зелена дървесина. Дървесината ще изсъхне на въздух без никакви разходи за отопление. Разходите за сушене на въздух са предимно финансови плюс загубата на дървесина поради гниене на гъбички и нападение от насекоми. Необходимо е да се постигне оптимален баланс на времето за сушене, така че максималното количество влага да се загуби в ранния период, когато загубата на вода е бърза. Финансовите разходи са по-малко и загубата на дървесина поради насекоми и гъби все още е ниска. Около три месеца сушене е приблизително оптимално, но това варира в зависимост от климата и вида на дървото. Ефективното сушене е трудно във влажните тропици.
13.2.3. Дървен размер
Скоростта на карбонизация е тясно свързана с размера на дървесината. Големите дървени парчета се карбонизират бавно, тъй като преносът на топлина във вътрешността на дървото е сравнително бавен процес. Стърготини, например, могат да бъдат бързо карбонизирани много бързо, но произведеният въглен на прах е с ниска пазарна стойност. От друга страна, стволовете с голям диаметър на плътните видове могат да се счупят при карбонизиране, правейки въглена по-ронлив, отколкото иначе. Проучванията показват, че дървени въглища с оптимални свойства за желязодобивната промишленост се произвеждат с дървени парчета с размери около 25-80 mm напречно на зърното. Дължината по зърното има малко влияние. (26).
При плантационно отгледана дървесина е възможна еднаквост в размера на дървесината, но естествените гори дават широк диапазон от размери. Рязането и цепенето на дърва е скъпо като труд, гориво и капитал и трябва да се избягва, когато е възможно. За карбонизиране на стволове с голям диаметър и смесени по размер заряди от дървесина бавните цикли са най-добри. Ямната система е оптимална. От зиданите пещи по-бавният цикъл, по-големите пещи са най-добри. Те са добре доказан метод за карбонизиране на гъста дървесина с голям диаметър (около 0,5 m) от естествени гори. Проблемите при карбонизирането могат да бъдат намалени чрез поставяне на блокове с голям диаметър в центъра на заряда. Металните пещи, които губят много топлина през стените и се охлаждат бързо, са неефективни при карбонизирането на дървесина с големи секции.
Разходите за разсичане на дърва са сериозни и растящи, тъй като разходите за гориво, труд и капитал се увеличават и това благоприятства използването на земни ями, могили и тухлени пещи. Освен това обикновено е по-лесно и по-бързо да се зареждат пещи с голяморазмерна дървесина, особено ако дължината й съответства на размера на пещта, ямата или могилата. Струва си да се проучи внимателно връзката между отглеждането, прибирането, сушенето и зареждането на пещта, за да се определят оптималните размери на дървесината както по дължина, така и по диаметър, така че общите разходи за обработка и карбонизиране да бъдат сведени до минимум и да има дървени въглища с оптимални свойства за крайна крайна употреба получено.
Бедните жители на селските райони, които не могат да си позволят триони и брадви, често превръщат дървесината с голям диаметър в дървени въглища, така че да могат да бъдат натрошени за използване при готвене. Когато се сравнява относителната ефективност на преобразуването на дървесината в дървени въглища и ефективността на изгаряне на камините за готвене на дърва и въглища, практиката има какво да похвали. Освен това въгленът е сух и може да се съхранява за неопределено време без влошаване. Изчисленията показват, че карбонизирането на дървесина с голям диаметър и изгарянето на дървени въглища е около два пъти по-ефективно термично от изгарянето на дървесината директно в открит огън за готвене. Освен това, без брадви, триони и клинове, дървото с голям диаметър е неизползвано и може да изгние, преди да може да бъде изгорено.
Сравнителна ефективност на системите за карбонизация
карбонизация
| Ivan Stoyanov |
|
| Smith |
|
| GALLIL |
|
|
РЕЗЮМЕ
Сравнителна ефективност на системите за карбонизация |
5.0
|
**************************************************
Можете да закупите дървени въглища - Mr. PER на:
- Пишете в WhatsApp като натиснете ТУК!
- Пишете ни във Вайбър като натиснете ТУК!
- ел. поща: [email protected]
- +359 886 66 79 79
- Интернет сайт: www.darvenivaglishta.bg
