Глава 6 – Правене на дървени въглища в земни могили
6.1. Видове могили
6.2. Изработване на типична могилна или земна пещ
6.3. Пещ Casamance
6.4. Събиране на катран от пещта Casamance
6.5. Разходи за дървени въглища, произведени от земната могила в Казаманс (от опит в Сенегал)
6.6. Шведската земна пещ с комин
Алтернативата на изкопаването на яма е да подредите дървата над земята и да покриете купчината с пръст. Този метод също е много стар и се използва широко в много страни. Човек намира много варианти на основния метод. В някои страни са направени проучвания за оптимизиране на дизайна. Работата на Швеция в тази област преди няколко години е забележителна. По същество процесът е същият като в ямата – дървото, което трябва да се карбонизира, е затворено зад херметичен кладенец, направен от пръст, универсално достъпен материал, където и да се отглежда дървесина. Земната могила е предпочитана пред ямата, когато почвата е камениста, твърда или плитка, или нивото на водата е близо до повърхността. За разлика от това ямата е идеална, когато почвата е добре дренирана, дълбока и глинеста. Могилата също е по-практична в селскостопански зони, където източниците на дърва за огрев могат да бъдат разпръснати и е желателно дървените въглища да се правят близо до село или друго постоянно място. Мястото на могила може да се използва отново и отново, докато ямите обикновено се използват няколко пъти и след това се изкопават нови, за да се следва ресурсът от дървен материал. Освен това, когато нивото на подземните води е близо до повърхността или дренажът е лош, ямите не са практични. Многократното изкопаване на ями също нарушава обработката на културите или пасищата. Дървесината за гориво, която трябва да се карбонизира, в могила може също да се събира бавно в продължение на месеци, да се подрежда на място и да се оставя да изсъхне добре, преди да се покрие и изгори. Това се вписва добре в начина на живот на дребен фермер, който може да събира дървени отпадъци, клони и трупи и да ги подрежда внимателно, за да оформи могилата. След няколко месеца, в зависимост от сезона, цените на дървените въглища и така нататък, той покрива могилата с пръст и изгаря въглените. По този начин се получава малък паричен доход, който не изисква първоначални парични разходи.
6.1. Видове могили
Системата за могила или земна пещ е многофункционална. Той е подходящ за спорадично производство на дървени въглища в малък мащаб и все пак е адаптивен и за широкомащабно производство. През 1940 г. вече несъществуващата промишленост за производство на дървени въглища в Швеция произвежда повече от 80% от своите въглища по този начин. Могилната система беше подобрена в Швеция чрез изследвания, като основните подобрения бяха оптимизирането на димоотводната система и използването на външен комин за подобряване на циркулацията на газ. (2).
В някои части на Африка се използва хибридна система, съдържаща елементи от земна могила и яма. Правоъгълна купчина равномерно напречно нарязани трупи е подредена върху решетка от кръстосани трупи, за да се позволи циркулация на газ. Обемът на купчината обикновено е около 5-8 кубически метра. След това завършената купчина се запечатва зад земни стени, направени чрез набиване на пръст между натрупаната дървесина, покрита с листа, и поддържаща стена от фиданки или дъски, държани от колове. Горната част на купчината се покрива с листа и пръст, както при системите за изгаряне в ями. В страничната стена се оставя отвор за запалване на горенето и когато този огън се установи добре, стената се затваря с пръст и дъски по същия начин. Отворите за въздух се отварят в основата на купчината и се използват за контролиране на скоростта на горене.
Правени са опити за използване на модифицирана форма на тази система в по-голям мащаб, като се използва оборудване за земни работи. Големите трупи се навиват в плитък изкоп, а други трупи се навиват и натрупват отгоре с помощта на булдозер. Листата се разпръскват върху купчината и земята се насипва с булдозер върху купчината, за да покрие дървата за огрев. Огън се запалва в една или повече точки и, когато гори добре, огнените точки се покриват със земя. Системата е успешна, когато няма изтичане на въздух в капака. На практика слабите добиви на дървени въглища са често срещани, тъй като е трудно с големи трупи, навити на място, да се получи добре натъпкана купчина, циркулацията на газ е непостоянна и се получават големи количества некарбонизирана дървесина. Запечатването на пилотите е трудно и понякога опасно за ремонт от оператора. Резултатът е, че изтичането на въздух не се контролира и въгленът се превръща в пепел в някои части на купчината, преди останалата част да бъде карбонизирана правилно. Допълнителен проблем е, че освен ако операциите на тежкото земекопно оборудване не се управляват добре с подходяща поддръжка и резервни части, оперативните разходи са склонни да излязат извън контрол и цялата операция става нерентабилна. По правило е трудно да се комбинира оборудване с високи капиталови разходи с технологично примитивна система за изгаряне на дървени въглища и да се очаква операцията да бъде печеливша като цяло, освен ако качеството на управление не е първокласно.
Проблемът с получаването и поддържането през целия период на изгарянето на ефективно уплътнение срещу въздуха и добрата циркулация са основните фактори, ограничаващи размера на системите за изгаряне на ями и могили. Трудно е да се открият течове в покритието, а при много големи ями и могили е трудно да се поправят.
6.2. Изработване на типична могилна или земна пещ
Типичната селска могила за изгаряне на дървени въглища е около четири метра в диаметър в основата и около 1 до 1,5 м височина, приблизително сплескана полусфера. Около шест до десет входа за въздух са направени в основата, а отвор в горната част с диаметър около 20 см позволява излизането на дим по време на горене. Всички отвори трябва да бъдат запечатани с пръст, когато изгарянето приключи и могилата се остави да изстине.
Пространство с диаметър около 6 метра се разчиства, подравнява и уплътнява. Трябва да е добре дренирана. Стълб с височина около 2 метра понякога се издига в предложения център на купчината дърва за огрев, за да помогне при подреждането на дървесината, да осигури стабилност на купчината и да осигури опора за оператора, когато купчината е покрита с пръст и горната част дупка за дим, направена, а по-късно, когато купчината е запалена. Стълбът обикновено се отстранява преди запалването, за да се осигури централен отвор през купчината.
Решетка от кръстосани малки трупи с диаметър около 10 см първо се полага на земята радиално, за да се образува кръг с диаметър около 4 метра. Дървесината, която ще бъде карбонизирана, след това се натъпква плътно върху тази платформа, чиято цел е да позволи на огъня и горещия газ да циркулират правилно. По-дългите парчета дърва за огрев (с дължина до 2 метра) се подреждат вертикално, опирайки се на централния стълб. По-късите трупи се поставят вертикално към периферията, така че да развият повече или по-малко правилен профил. Празнините между трупите се запълват с малко дърво, за да се направи купчината възможно най-плътна. Повърхността на купчината се напълва с малки дърва за огрев, ако е необходимо, за да се даде възможно най-равномерен профил и да се осигури добра опора на земното покритие. Добра практика е да оставите натрупаните дърва да изсъхнат възможно най-дълго и да покривате купчината при сухо време. За да се уплътни купчината, върху купчината първо се разстилат слама, листа, едра трева и др., а след това пръст или пясък върху този слой. За предпочитане е песъчлива или глинеста почва, която има слабо свиване при изсушаване. Трябва да се избягват много пластични глини с изразена тенденция към напукване и свиване при сушене и нагряване. Фините въглища могат да се смесват със земята. Дебелината на покритието ще варира в зависимост от гладкостта на дървената купчина, но около 10-20 см е типично. Покритието трябва да се провери, за да се запечатат всички пукнатини и да се провери дали въздушните отвори в основата на могилата остават отворени.
Ако е необходимо, земното покритие се оставя да изсъхне около един ден и след това може да се започне изпичане. Лопата с горящи дърва и дървени въглища се поставят в дупката в горната част на купчината и това запалва дърва за разпалване, поставени върху купчината дърва. Гъст бял дим излиза отгоре, което показва, че огънят е завладян. След няколко дни димът става синкав и накрая става практически бистър. Времето, необходимо за пълно изгаряне, зависи от съдържанието на влага в дървата за огрев и равномерността на циркулацията на газа вътре в купчината. Операторът трябва да усети студени или горещи точки по стените и да отвори или затвори вентилационните отвори под тях. Червената топлина не трябва да се вижда през тях на нито един етап. Ако това се появи, вентилационният отвор трябва да се затвори. Пукнатините, които могат да се образуват в покритието, трябва да бъдат запълнени с мека пясъчна почва. Когато се прецени, че изгарянето е приключило, отворът в горната част и всички отвори в основата трябва да бъдат внимателно затворени с тухли или камъни, запечатани с глина. Могилата ще изстине за около два или три дни, ако е малка.
Когато земната пещ се охлади, тя може да се отвори. За гасене на евентуални пожари трябва да има около 100 литра вода. Тъй като високата производителност обикновено не се свързва със земни могили, те обикновено могат да бъдат оставени достатъчно дълго, за да изстинат напълно, преди да бъдат отворени.
Напълно изгорелите дървени въглища на буци се отделят от глобите и “марките” и се поставят в биаси или кошници за продажба. Изгорялата пръст от купчината може да се остави настрана и да се рециклира за покриване на нови могили, след като е изветряла.
Добивите на дървени въглища варират в зависимост от уменията за изгаряне, сухотата на дървата и херметичността на могилата. Добивите от 1 тон дървени въглища от 4 тона въздушно суха дървесина представляват добра практика. По-чести са добиви от 1 тон от 6 тона дърва за огрев.
Този тип могили е модифициран чрез вмъкване на централен комин, направен от стари варели за масло, заварени заедно. Експериментите, проведени с тази модифицирана система в Сенегал, показаха добри резултати. Коминът подобрява циркулацията на газ, което намалява количеството на марките и ускорява карбонизацията. По-малко марки означава подобрен добив на дървени въглища. Тази модифицирана земна пещ, наречена пещ Casamance, е показана на фиг. 3 и описани в следващия раздел.
6.3. Пещ Casamance
Основата е съставена от два слоя малко и средно дърво (16). За първия слой дървото е равномерно разположено радиално около централната точка на основата, а за втория слой дървото е разположено тангенциално напречно на първия слой. Основата играе важна роля, тъй като осигурява въздушен поток в могилата.
Слоевете, съставени от големи заготовки (диаметър 40 см) са подредени до 50 см от края на основата, започвайки от центъра.
Средно големите заготовки (20-40 см) ги обграждат и придават здравина на могилата. Те покриват почти цялата останала част от основата.
Последният пръстен е съставен основно от късо дърво (20-40 см в диаметър), подредено във външния край на основата. Диаметърът на основата варира според обема на могилата.
За могила от 30 m³ е необходима основа с радиус от поне 3 m.
За могила от 90 m³ е необходима основа с радиус от поне 4 m.
За могила от 100 m³ е необходима основа с радиус от поне 5 m.
Могилата е покрита с трева и храсти и след това пясък или глинеста почва. Коминът се поставя на ръба на пилота, както е показано на диаграмата, като основният му отвор е свързан с основата на пилота. Мястото на могилата трябва да се почисти с гребло и да се изтръгнат корени и пънове.
Фиг. 3. – Пещ Casamance, 100 steres
Правила за карбонизация
След като огънят започне, е необходим постоянен надзор от горелките (3), докато карбонизацията приключи. Могилата се запалва в централната дупка чрез хвърляне на живи въглени. Когато огънят започне (15 до 20 минути), централната дупка трябва да се затвори. На всеки 3 до 4 метра около основата на могилата трябва да се отварят вентилационни отвори. Никога не трябва да се прави дупка близо до комина, тъй като това само ще намали тягата в останалата част от купчината. Ако от комина не излиза дим, в него трябва да се запали малък огън, за да се издуха.
С напредването на карбонизацията могилата потъва прогресивно и могат да се появят дупки, които трябва незабавно да бъдат блокирани с трева и пясък. Коминът трябва да се отстрани, ако страната, на която е разположен, изглежда напълно карбонова.
Различните етапи на карбонизация са:
– Загряване: от температурата на околната среда до 100°C- Дехидратация: между 100 и 120°C
– Екзотермичен етап, който започва при 270°C, достигайки 500 до 700°C, когато карбонизацията е завършена.
– Охлаждане, при което коминът се отстранява и могилата се затваря херметически.
След охлаждане могилата се отваря с помощта на гребла, започващи от основата. Отворът трябва да се затвори след отстраняване на част от въглена и тази процедура трябва да продължи до приключване на операцията.
Пресните въглища от могилата трябва да бъдат покрити с пясък, за да се предотврати запалването. Това избягва загуба на качество, причинена от гасенето му с вода. В торби трябва да се слагат само дървени въглища на бучки: марките и глобите трябва да се изхвърлят. Торбите се затварят с канап, на който за контрол се закрепва картонен етикет, указващ теглото и номера на могилата.
Марките трябва да бъдат карбонизирани в следващата пещ. Карбонизацията е към своя край, когато димът започне да намалява и става син. От този момент горят самите дървени въглища, откъдето идва и необходимостта от изтегляне на комина и херметичното затваряне на могилата. По време на етапа на екзотермично разлагане страничните продукти се събират като кондензат от основата на комина. Кондензатът е смес от дървесен катран и пиролигинова киселина. (Вижте раздел 4). Могилата Casamance се основава на обърната тяга, т.е. въздухът влиза от дъното на вентилационните отвори и топъл газ, вместо да излиза от върха, тече надолу и през комина, който е свързан с основата на могилата. По време на етапа на охлаждане въглищарите трябва да започнат изграждането на следващата могила, започвайки с изграждането на основата.
6.4. Събиране на катран от пещта Casamance
Събирането на кондензат от основата на комина на пещта Casamance има определени проблеми, които не могат да бъдат пренебрегнати. Теоретичният обем, който може да се кондензира, е значителен и се състои главно от вода без стойност. От 100 стери дървесина (голяма пещ Casamance) могат да бъдат произведени около 21 метрични тона кондензат. Това ще изисква около сто бурета с масло, за да го побере. Кондензатът е предимно безполезна вода, която е корозивна и замърсява околната среда поради съдържанието на оцетна и сродни киселини. Може да се съберат около два метрични тона катран, който ще напълни около 10 варела, ако приемем, че нито един не е изгорен по пътя си към комина. На практика е от съществено значение да се позволи на цялата вода и киселинни вещества да преминат през комина като пари и да излязат във въздуха по нормалния начин. Разреждането в атмосферата намалява техните замърсяващи и дразнещи ефекти. Това се постига чрез поддържане на комина горещ и избягване на студени ветрове. Губи се малко катран, но това е неизбежно с такава проста система; в противен случай събирателната яма ще бъде наводнена от кондензат и зоната ще бъде сериозно замърсена. Когато студените атмосферни условия на работа причиняват прекомерна кондензация на вода, долната част на комина трябва да се изолира или да се изгради тухлен комин. Поддържането на комина горещ, т.е. около 100°C, осигурява постоянна тяга, която позволява правилна циркулация на газовете в пещта с добра карбонизация. Катранът все още ще бъде кондензиран. За повече информация относно събирането и обработката на кондензат от карбонизация на дървесина, вижте глава 12.
6.5. Разходи за дървени въглища, произведени от земната могила в Казаманс (от опит в Сенегал)
Дадените данни са за могила с размер 100 m³.
Разходи и цени във франкове CFA (през 1978 г. 1 щатски долар = приблизително 310 F.CFA)
1 астер дърва за огрев дава 120 kg дървени въглища.
Работна сила: 3 горелки на могила.
Производствена себестойност за 12 000 кг. от дървени въглища
|
% от общото |
||
| 100 стера дърва за огрев при 550 F.CFA на стер | 55 000 | 28,0 |
| Труд, включително опаковане | 77,040 | 39.2 |
| Зареждане на камиони на площадката на пещта при 250 F.CFA/тон | 3000 | 1.5 |
| Транспорт до главно депо | 10,449 | 5.3 |
| Разтоварване в главно депо | 2200 | 1.1 |
| Чанти | 15 000 | 7.6 |
| Данък от 1,5 F.CFA кг. | 18 000 | 9.2 |
| 180,689 | 91.9 | |
| плюс непредвидени разходи от 10%, цена без данък | 16 000 | 8.1 |
| Цена на дървени въглища в депо = 16,40 F.CFA/kg. | 196,689 | 100% |
Транспорт до основните пазари:
а) до Зигиншор (1,81 F.CFA кг): 18,21 F.CFA кг
б) до Дакар (8,00 F.CFA кг): 24,40 F.CFA кг
Печалби и загуби от продажби в
a) Ziguinchor: пазарна цена F.CFA 20/kg
Печалба = +1,79 F/kgb) Дакар: пазарна цена F.CFA 22,5/kg
Загуба = 1,9 F/kg
6.6. Шведската земна пещ с комин
Индустрията за желязо на дървени въглища в Швеция (2, 23) доведе дизайна и работата на големи пещи от могилен тип до високо ниво на съвършенство. Основните подобрения бяха използването на външен комин, свързан с димоотвод, изграден под купчината, и приемането на кръгъл план на основата за купчината, което намали загубата на топлина по време на карбонизацията и подобри циркулацията на газа.
Фиг. 4
A – дърва за гориво
B – зона на карбонизация
C – зона на дървени въглища
Въпреки че преди това тези пещи са произвеждали много големи количества дървени въглища за производството на топене на желязо, те са били заменени в производството на желязо с дървени въглища от системите за пещи за тухли, използвани в Бразилия, Аржентина и Югоизточна Азия.
Пещта е изградена по следния начин:
Дъното на основата е покрито с трупи, образуващи решетка или кошара, върху която дървата са натрупани вертикално. Решетката образува свободно пространство между дъното и дървесния заряд, през което преминава въздухът, необходим за процеса на карбонизация. Натрупаната дървесина се покрива с листа и трева и след това с пръст с дебелина около 20 см. Купчината има външен куп, изработен от стоманени варели, който е свързан с купчината чрез изрязан в земята димоотвод, минаващ под купчината и покрит с кръгли лог. Купчината има множество вентилационни отвори, разположени около кръглата основа.
Процесът на карбонизация започва чрез вкарване на горелка в горивния димоотвод срещу комина. Съобщава се, че този тип купчини са лесни за работа за производство на дървени въглища с добро качество с добив от 55% дървени въглища към дървесина по обем. Обемът на купчината варира от 100 до 250 m³ дървесина. Целият цикъл отнема 24 дни; четири дни за зареждане, шест дни за карбонизация, десет дни за охлаждане и четири дни за разреждане. Поради високата температура на карбонизация, приблизително 550°C, и бавния процес, дървените въглища, произведени в шведски земни пещи, имат висок дял на фиксиран въглерод, ниско летливо вещество и следователно ниска обемна плътност, 130 до 160 kg/m³ за дървени въглища направени от иглолистни дървета. Поради ниското си съдържание на летливи вещества има много ниска склонност към самозапалване. Въпреки това, използването на земни пещи за широкомащабни търговски операции за производство на металургични въглища вече не се счита за осъществимо поради следните причини: Пещта трябва да бъде напълно реконструирана след всеки цикъл. Производственият цикъл от 24 дни е твърде дълъг. Работата с пещта, макар и по принцип проста, изисква значителни умения, опит и дори известна степен на артистичност. Навсякъде, където се иска простота на конструкцията и експлоатацията, гъвкавост и мобилност, простите пещи с тухлени кошери дават добри добиви с простота на работа и скорост на работа.
Правене на дървени въглища в земни могили
дървени въглища
|
РЕЗЮМЕ
Правене на дървени въглища в земни могили |
|
**************************************************
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
