Пиролизные печи для производства древесного угля: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

Печь для изготовления древесного угля.

      Оборудование углевыжигательное пиролизное, печь (установка) углевыжигательная пиролизная марки УП-эко(UP-eko) для изготовления древесного угля и древесноугольного брикета пини кей компании VSK-Carbon    

Изготовление древесного угля – всегда была и есть довольно привлекательная бизнес идея. Для старта не нужны серьезные инвестиции, а востребованность продукции дает возможность быстро отыскать потребителей на внутреннем рынке или за границей. Для того, чтобы разместить требуемое оборудование состоящее из трех печей марки УП-эко 10, достаточно 200 кв.м открытой площади и 100м2 склада. Одна печь для производства древесного угля обслуживается бригадой из 1- 2 человек а 3 печи обслужит 4 человека.
Практика производства древесного угля учитывает, что для производства качественной и востребованной продукции необходимо иметь  надежное производственное оборудование — углевыжигательную пиролизную печь — установку, без которой невозможно произвести качественный древесный уголь или древесноугольный брикет пини кей. Существует довольно много разновидностей  пиролизных установок, печей которые представлены на рынке, однако следует знать, что основными критериями выбора являются: производительность, экологическая безопасность, длительность работы без ремонта,  ремонтопригодность (средства и время затраченные на ремонт),качество получаемого угля и конечно цена на печь или установку.

Компания  VSK-Carbon является разработчиком именно такого оборудования и пиролизных технологий , изготавливает именно такие углевыжигательные пиролизные установки  печи   марки  УП-экоНаши    углевыжигательные пиролизные печи УП-эко  — экологически безопасные, бездымные, трех контурного обогрева реторты, утепленные со всех сторон, с отбором, конденсацией и дожигом  всех пиролизных паров и газов.  Многие производители древесного угля используют наше оборудование для обжига топливного  брикета pini kay

, получая из него  древесный уголь нового поколения, уголь  длительного горения,  высокого качества так называемый     « Древесноугольный брикет пини кей или  угольный брикет пини кей для гриля, барбекю, мангала, хоспера, тандыра и т.д.».
       Уникальность установки заключается в том, что она работает в замкнутом цикле, без выбросов в атмосферу пиролизных газов, с их последующей конденсацией и дожигом в своей топке в щадящем для металла режиме.  Это дает возможность экономить средства на ремонтах печи (первый ремонт топки через год) и на дровах предназначенных для топки  не малые средства до 50%.  Разработанная  и применяемая нами система отбора газов  на наших пиролизных печах  дает возможность получать высоко качественный древесный уголь  при пиролизе  древесины и  топливного брикета pini kay. Ни в каком из видов угля не остаются пиролизные остатки.   Выход древесноугольного целого обожженного  бруска
Пини Кей составляет 99,9% по любому сырью.   Печи  изготавливаются с разным объемом загрузки сырья и разной конфигурации 5,  10, 25 м3 круглой формы  и 18 м3 прямоугольные. Выход готовой продукции древесного угля составляет: по дровам -30-35%;  по топливным брикетам пини кей     40% -45% соответственно за цикл, в зависимости от вида, качества и количества загружаемого сырья. Полный цикл составляет от 1.5  до  3 суток в зависимости от объема загрузки реторты по дровам и 20 — 24 часа по топливным брикетам pini kay. Расход дров для топки до 1-3 м3 на цикл по дровам и 0,4 — 0.5 м3 по брикетам. Обслуживающий персонал 1- 2 человека. При эксплуатации не требуется электроэнергия. Мобильная при перемещении .  В наших печах по желанию заказчика,  можно вмонтировать не дорогое приспособление  по отбору теплоносителя,   горячего воздуха,    или горячей воды,&nbsp.

К примеру, что бы получить 1 тонну древесного угля на печи марки

УП-ЭКО 10, надо использовать 6.5 м3  дров. Из них 5.5 м3 а это примерно по дубу составляет 3.96 тон дров, идет на переугливание и 1.0 м3 дров идет на топку. Выход по углю составляет 30%. Процесс пиролиза займет примерно до  2 суток плюс сутки остывание. Через двое -трое суток мы получаем 1250 кг высококачественного древесного угля ресторанного типа из твердых пород древесины. 

К примеру, что бы получить 1 тонну древесноугольного брикета пини кей (pini kay) на печи марки УП-эко 10, надо переуглить 2.6 тон топливного брикета пини кей. А также использовать 0.2 м3 обыкновенных дров самого низкого качества. Весь производственный процесс  занимает 22 -24 часов, плюс сутки на остывание. А печь УП-эко 25 за тоже время и с использованием 0.5 м3 древесины как топливо, выдает древесноугольного брикета pini kay 

2,4 тонны из 6 -7 тон брикета.

   Всех своих покупателей мы обеспечиваем технической документацией (технический паспорт на печь,инструкцию по эксплуатации печи и др.) дающей право получить регистрацию своего производства в органах государственного контроля. Обучаем персонал, при потребности производим пуско — наладочные работы с выездом на место.

Пиролизные печи малого объема | Корпорация «Лес Вологодчины»

Данное оборудование рассчитанное на производство древесного угля в небольших количествах, которого достаточно для удовлетворения нужд небольшого частного хозяйства, кафе, ресторанов, шашлычных и других предприятий, где есть потребность в древесном угле. Пиролизные печи используются на небольших лесопилках и деревообрабатывающих предприятиях с целью утилизации некондиционной древесины.

Принцип производства древесного угля в пиролизных печах практически не отличается от работы крупногабаритных углевыжигательных печей промышленного назначения. Такие печи работают на дровах и крупных отходах лесозаготовительных и лесоперерабатывающих предприятий. Печи оборудованы дожигом пиролизных газов, системой быстрого охлаждения,  что делает процесс производства древесного угля безопасным и экологически чистым. Все пиролизные печи изготовлены с применением жаропрочной стали, что значительно увеличивает срок эксплуатации. 

Преимущества пиролизных печей малого объема:

  • компактные размеры;
  • низкая цена;
  • мобильность;
  • небольшой объем сырья для одного цикла работы;
  • надежность и простота конструкции;
  • простота работы и обслуживания печи;
  • экологическая безопасность.

 

 

Характеристики пиролизных печей  малого объёма

Марка печи

ПУ-1/1

ПУ-3/1

ПУ-3/2

Малютка

Полезный объём пиролизной камеры

1 м3

3 камеры по 1 м3

3 камеры по 2 м3

7 м3

Загружаемый объём сырья

0,6 м3

0,6 м3 в каждую камеру

1,2 м3 в каждую камеру

3 м3

Выход угля

90 кг

270 кг

540 кг

450 кг

Количество циклов за один месяц (в зависимости от влажности сырья)

9-12

9-12

9-12

9-12

Теплоноситель

внутренний

внешний

внешний

внутренний

Система дожига пиролизных газов

+

+

+

+

Утеплитель базальтовый Вайред мат Rookwol 40

+

+

+

+

Внешние габариты камеры Д*Ш*В, мм

1200*1200*1500

3 камера размер каждой 1200*1200*1500

3 камеры размер каждой 1500*1500*1500

2700*2000*2200

Территория для установки, мм

4000*3000

6000*6000

6000*6000

6000*4000

 

   

Также Вы можете заказать у нас:

— Углевыжигательные печи с дожигом пиролизных газов больших объемов>>>;

Шредер для измельчения угля>>>;

Дровоколы>>>  и дровокольно распиловочные линии>>>.

Наше качество-Ваша уверенность!

производство древесного угля

Печи углевыжигательные (Пиролизные печи)
Для производства древесного угля
(Российское производство)

Печь углевыжигательная производительность  3 м3

Печь углевыжигательная производительность  12 м3

Краткая характеристика режимов пиролиза

Печь углевыжигательная производительность  3 м3

Технические характеристики коротко:
Объем загружаемого сырья: березы 2,5-3 м3.
Выход конечного продукта: 210-250 кг.
Время цикла: 28 часов.

Габариты установки:
длина-5700 мм(c пандусом),
ширина-1700 мм,
высота-2650мм (без дымовой трубы)

Печь для производства древесного угля состоит из:

    • Топочного блока, который служит для сушки и разогрева древесины, находящейся в углевыжигательном блоке
    • Углевыжигательного блока, в который загружается древесина в размере 2,5-3куб. м (береза).
    • Процесс углевыжигания длится 28 часов, в результате выход конечного продукта составляет 210-250 кг, в зависимости от исходного сырья.
      Для слива конденсата в нижней части углевыжигательного блока предусмотрен сливной кран.
      Загрузка осуществляется в ручную, в предварительно установленный загрузочный ящик.
      В верхней части  углевыжигательного блока расположен предохранительный клапан.
    • Основания ,которое служит для крепления топочного и углевыжигательного блока.
    • Пандуса, который служит для выгрузки ящика с конечным продуктом (углем).

    Процесс производства угля состоит из следующих этапов:
    1.Режим сушки
    Сушка выполняется путем естественной циркуляции теплоносителя -дымовых газов с температурой равной 140-160С° через пакет дров, помещенных в углевыжигательный блок. Продолжительность периода сушки зависит от исходной влажности древесины. Теплоноситель нужных параметров получают путем сжигания древесных отходов в топочном блоке. Температура теплоносителя ограничивается уровнем, при котором еще не происходит пиролиз сырья, а лишь удаляется абсолютно большая часть исходной влаги, с 45-55% до 4-5%. На данной стадии из древесины выделяются в основном пары воды со следами эфиров и кислот.
    2.Режим пиролиза
    2.1.Режим эндотермического пиролиза
    При дальнейшем нагревании древесины температурный диапазон составляет 150-300С°. На этой стадии исходное сырье полностью обезвоживается и переходит в полуобугленное состояние- бурую древесину. При этом выделяются простые газы и основная часть спиртов и кислот, а так же часть смол. При температуре близкой к 300°С начинается стадия экзотермического пиролиза, которая характеризуется самопроизвольным повышением температуры в углевыжигательном блоке без увеличения подвода тепла извне.
    2.2.Режим экзотермического пиролиза
    Экзотермический пиролиз происходит при температуре 300-400°С.. На этой стадии бурая древесина превращается в древесный уголь 65-75%-ным содержанием нелетучего углерода. Оптимальный температурный диапазон составляет 350-380°С , максимум с учетом погрешностей измерения и регулирования системы подачи теплоносителя -400°С
    3.Охлаждение угля
    При окончании прокаливания уголь охлаждается до температуры, при которой исключается самопроизвольное его возгорание при контакте с воздухом.
    Конечная температура охлажденного угля должна быть не более 85°С,желательно иметь ее на уровне 40°С.
    В качестве сырья для производства угля используется береза. Рекомендуемый диаметр дров от 60 до 200 мм и относительной влажностью до 55%
    Общие габариты комплекса : длина-5700 мм(c пандусом),ширина-1700 мм, высота-2650мм (без дымовой трубы)

    Печь пиролизная (углевыжигательная) производительность  12 м3

    Технические характеристики коротко:
    Объем загружаемого сырья: березы 10-12 м3.
    Выход конечного продукта: 1200-1400 кг.
    Время цикла: 68-72 часов.

    Габариты установки:
    Топочный блок 1500*800*1000
    Углевыжигательный блок-бочка 2400*6000

    Печь для производства древесного угля состоит из:

    • Топочного блока, который служит для сушки и разогрева древесины, находящейся в углевыжигательном блоке
    • Углевыжигательного блока, в который загружается древесина в размере 12 куб. м (береза).
    • Основания ,которое служит для крепления топочного и углевыжигательного блока.

    Процесс производства угля состоит из следующих этапов:

    1.Режим сушки
    Сушка выполняется путем естественной циркуляции теплоносителя -дымовых газов с температурой равной 140-160С° через пакет дров, помещенных в углевыжигательный блок. Продолжительность периода
    сушки зависит от исходной влажности древесины. Теплоноситель нужных параметров получают путем сжигания древесных отходов в топочном блоке. Температура теплоносителя ограничивается уровнем, при котором еще не происходит пиролиз сырья, а лишь удаляется абсолютно большая часть исходной влаги, с

    45-55% до 4-5%. На данной стадии из древесины выделяются в основном пары воды со следами эфиров и кислот.
    2.Режим пиролиза
    2.1.Режим эндотермического пиролиза
    При дальнейшем нагревании древесины температурный диапазон составляет 150-300С°. На этой стадии исходное сырье полностью обезвоживается и переходит в полуобугленное состояние- бурую древесину. При этом выделяются простые газы и основная часть спиртов и кислот, а так же часть смол. При температуре близкой к 300°С начинается стадия экзотермического пиролиза, которая характеризуется самопроизвольным повышением температуры в углевыжигательном блоке без увеличения подвода тепла извне.
    2.2.Режим экзотермического пиролиза
    Экзотермический пиролиз происходит при температуре 300-400°С.. На этой стадии бурая древесина превращается в древесный уголь 65-75%-ным содержанием нелетучего углерода. Оптимальный температурный диапазон составляет 350-380°С , максимум с учетом погрешностей измерения и регулирования системы подачи теплоносителя -400°С
    3.Охлаждение угля
    При окончании прокаливания уголь охлаждается до температуры, при которой исключается самопроизвольное его возгорание при контакте с воздухом.
    Конечная температура охлажденного угля должна быть не более 85°С,желательно иметь ее на уровне 40°С.
    В качестве сырья для производства угля используется береза. Рекомендуемый диаметр дров от 60 до 200 мм и относительной влажностью до 55%.

    Весь процесс состовляет 68-72  часов

    Выход готовой продукции состовляет 1200-1400 кг,(в зависимости от исходного сырья)

    Габаритные размеры:
    1.Топочный блок 1500*800*1000
    2.Углевыжигательный блок-бочка 2400*6000

    Краткая характеристика режимов пиролиза

    Технология получения древесного угля методом пиролиза – нагреванием без доступа воздуха, включает в себя несколько основных стадий:

  1. Сушка древесины.
  2. Пиролиз древесины.
  3. Охлаждение угля.

Характеристики этих стадий определялись по результатам предварительных расчетных и проектных работ по промышленным агрегатам (камерам) углежжения и на основе предшествующего опыта по углежжению.
Все стадии технологического процесса совмещены в одной камере пиролиза с последовательным прохождением всех операций. Объем камеры 12 куб. м. Общая длительность процесса 68-72 часов. Сырьем для производства угля является лес лиственных пород, относительной влажностью до  65%.


Режим сушки

Сушка выполняется путем принудительной циркуляции теплоносителя – дымовых газов (продуктов сгорания генераторного газа) с температурой t0 = 140…160 ºС через пакет древесины, помещенной в камеру углежжения. Продолжительность периода сушки зависит от исходной влажности древесины. Теплоноситель нужных параметров получают путем сжигания древесных отходов с последующим смешиванием дымовых газов с окружающим воздухом до  заданной температуры в смесительной камере. Температура теплоносителя ограничивается уровнем, при котором еще не происходит пиролиз сырья, а лишь удаляется абсолютно большая часть исходной влаги, с 45…65% до 4..5%. На данной стадии из древесины выделяются в основном пары воды со следами эфиров и кислот.

Режим эндотермического пиролиза

При дальнейшем нагревании древесины в камере углежжения внешним теплоносителем возрастает внутренняя энергия молекул, что приводит к разрыву молекулярных связей и к началу образования новых веществ – спиртов, кислот, смол и других продуктов. Температурный диапазон – 150…300ºС. На этой стадии исходное сырье полностью обезвоживается и переходит в полуобугленное состояние – бурую древесину. При этом выделяются простые газы и основная часть спиртов и кислот, а так же часть смол. При охлаждении продуктов пиролиза этой стадии образуется смесевой пироконденсат с относительно низкой теплотворной способностью (300…500 ккал/кг) и неконденсируемые газы (СО, СО2, и остатки паров Н2О). При температуре близкой к 300ºС начинается стадия экзотермического пиролиза, которая характеризуется самопроизвольным повышением температуры в камере углежжения без увеличения подвода тепла извне.

 

    1. Режим экзотермического пиролиза
    2.  

На стадии экзотермического пиролиза с температурой регулируемой в пределах 300…400ºС происходит дальнейшее химическое разложение бурой древесины, которое сопровождается выделением тепла и повышением температуры в камере пиролиза выше температуры теплоносителя (дымовых газов). На этой стадии бурая древесина превращается в древесный уголь с 65…75%-ным содержанием нелетучего углерода. Продолжается образование и выделение в парогазовой фазе кислот, спиртов и преимущественно смол, а также неконденсирующихся газообразных продуктов: СО2, СО, Н2, СН4, С2Н2. Подаваемые в камеру углежжения дымовые газы должны иметь температуру несколько ниже оптимальной температуры реакции, что обеспечивает отвод тепла из зоны пиролиза и поддержание устойчивого теплового режима. Оптимальный температурный диапазон процесса – 380…400ºС, максимум с учетом погрешностей измерения и регулирования системы подачи теплоносителя – 425ºС.

    1. Охлаждение угля

При окончании прокаливания угль охлаждается до температуры, при которой исключается самопроизвольное его возгорание при контакте с воздухом.
Конечная температура охлажденного угля должна быть не более 85ºС, желательно иметь ее на уровне 40ºС.

Состав рабочего древесного топлива

Состав древесного рабочего топлива и его низшая теплота сгорания в зависимости от величины относительной влажности приведены в таблице

Если Вы ищете специфическое оборудование,
мы готовы выполнить Ваш ндивидуальный заказ


Углевыжигательная печь в Челябинске

Включить слайдшоу

Печь «Мадерум» по производству древесного угля относятся к стационарным установкам непрерывного действия с вертикальными стальными съемными ретортами.


Печь предназначена для производства древесного угля по ГОСТ 7657-84 (уголь древесный) с содержанием углерода до 90 % из любых пород древесины и отходов ее переработки. Также  возможно переугливание шпал и брикетов типа «пини-кей».

Дожигание пиролизных газов производится в топке. Процессы сушки и пиролиза в установке совмещены.


Установка не нуждается в квалифицированной рабочей силе, так как очень проста в эксплуатации. Она экологически безопасна: в печи предусмотрено полное сжигание продуктов пиролиза.


Экономична, не требует крытых площадок, не притязательна к рельефу и инженерно-геологическим условиям.


Процесс эксплуатации
Печь для выжигания угля «Мадерум» состоит из трех камер: сушильной, пиролизной и топочной, десяти реторт, шесть из которых располагаются в сушильной камере, четыре в пиролизной,, системы газосборников  и труб отвода газа от реторт к топочной камере, площадки обслуживания, трапы. Так же для работы необходим грузоподъемный механизм.


Запуск установки
Исходное сырье (древесина, брикеты) укладывается в реторты, которые устанавливаются в пиролизную и сушильную камеры. Сырьем для производства угля, а так же для поддержания огня в топке являются обыкновенные дроваили отходы лесопиления, фракционным составом не менее 50 мм. в сечении. Для получения качественного угля используется твердолиственных пород древесны (береза, бук, граб, дуб, ясень). 

Затем разжигаются дрова в топочной камере. После прогрева реторт до заданной температуры в пиролизной камере начинается процесс бескислородной перегонки древесины (пиролиз). При этом выделяются пиролизные газы, которые идут на поддержание процесса горения в топке. С этого момента расход дров в топке становится минимальным и необходимое тепло образуется за счет сжигания пиролизных газов в топке печи.

Последующая эксплуатация

Сушильная камера предназначена для нагрева реторт и сушки древесины. После того как древесина высохла, реторту перемещают в пиролизную камеру, а на ее место ставят новую с сырой древесиной. Таким образом, установление реторт происходит в последовательном порядке со сдвигом во времени, за счет чего процесс пиролиза идет непрерывно. 
Обслуживание печи и операции по установке и выемке реторт осуществляется с использованием специальных площадок, трапов и грузоподъемных механизмов.

 

 

Технические и эксплуатационные характеристики печи «Мадерум»:

Габариты:

 

Высота, мм

 2200
Длина, мм  7800

Ширина, мм

 2450
Вес без реторт, тн  35
Количество реторт в комплекте  24
Производительность по древ. углю до т./мес.   40
Сырье необходимое для производства 1 т угля (по березе), м3  7.5
Электроэнергия необходимая для работы грузоподъемного механизма в течение 15-20 минут в час.
Рабочие чел./смена  2

 

Купить уголь в Челябинске >>

Печь для производства древесного угля

Мы изготавливаем и продаем печи, которые производят древесный уголь!
Наша печь для производства древесного угля

Производство древесного угля в Беларуси в наше время имеет широкие перспективы развития. На сегодняшний день существует высокий экспортный потенциал продукции в страны Европы и Ближнего Востока. Мы продаем оборудование для организации собственного производства (печь для производства древесного угля).

Сырьем для печи по производству древесного угля служит не только дровяная древесина, но и отходы деревообработки:
горбыль, пни, древесина испорченная короедом и прочее. Сырье для производства древесного угля

Это редкий вид деятельности, в котором решается вопрос переработки отходов вместе с получением экспортного продукта. Большинство существующих производств входе эксплуатации печей по производству древесного угля используют только ручной труд. Это создает очень высокую трудоемкость процесса и тяжелые условия труда.

Мы предлагаем печь для производства древесного угля с механической загрузкой сырья и выгрузкой готовой продукции. Печь снабжена комплектом сменных контейнеров, это позволяет работать с ней вилочным погрузчиком.

Производство древесного угля
Такая конструкция печи производящей уголь помогает решить целый ряд важных вопросов:

1). Существенное повышение производительности! Ведь при ручной работе выгрузка и загрузка печи занимала две рабочих смены! Механическая загрузка нашей угольной печи занимает не более двух часов.

2). При ручной выгрузке внутри печи подымается облако угольной пыли! Рабочий не получает достаточную защиту от пыли, так как средства индивидуальной защиты ее не обеспечивают.

3). Работа погрузчика позволяет спланировать производственный участок любым удобным образом. Уже нет необходимости выгружать сырьё в непосредственной близости от печей. Склад готовой продукции можно располагать на удалении от места производства! Нужен навес или закрытое помещение.

4). Разделение участков хранения и производства существенно повышает пожарную безопасность предприятия. Это обеспечит безопасность вашего угольного производства и позволит избежать проблем с контролирующими пожарную безопасность органами.

Покупая печь по производству древесного угля вы получаете печь транспортных габаритных размеров. Также она снабжается строповочными петлями. Все выступающие за габариты узлы выполнены съемными, поэтому перевозка осуществляется обычным грузовым транспортом без получения спецразрешений. Это повышает мобильность производства, смена площадки базирования не повлечет за собой существенных затрат.

Погрузка печи по производству угля

Система дожига пиролизных газов существенно снижает количество выбросов в атмосферу, а также позволяет уменьшить количество сырья необходимого для топки печи.

Производство древесного угля

Приобретая у нас печь для производства древесного угля вы получаете не только собственный мини-завод, но и наше сопровождение и помощь от запуска производственного процесса до вывода продукции на экспорт!

Обращаем внимание, что наши печи могут быть легко перенастроены с производства древесного угля на функцию сушки дров.

Условия сотрудничества

Печи углевыжигательные для производства древесного угля. Углевыжигательная печь сделать самому своими руками

Древесный уголь – один из самых древних видов топлива. Он используется не только для приготовления пищи и обогрева дома. Он применяется в химической и металлургической промышленности, в животноводстве и строительстве, медицине и фармакологии. Сегодня основная часть древесного угля изготавливается на мелких предприятиях. Производство древесного угля и его продажа – прибыльный бизнес в районах, где растут леса, и организовать его можно даже на собственном загородном участке.

Процесс углежжения

В качестве древесного сырья используются не только дрова различных пород дерева, но и отходы деревообрабатывающего или мебельного производства: сучки, пеньки, опилки. В болотистых местностях используется торф.

Древесина в процессе обугливания проходит три стадии: предварительную сушку, термическое разложение и охлаждение.

Первоначальная сушка и нагрев сырья в камере происходит за счет тепла, подаваемого извне. Собственный процесс выделения тепла (химическая экзотермическая реакция) начинается, когда температура древесины достигает 280°C. Дальше подвод тепла уже не нужен.

Готовый уголь после выжига охлаждается до температуры, при которой невозможно самовозгорание угля, то есть ниже 40°C.

В течение первых суток в смеси дымовых газов и продуктов обугливания еще много паров воды, которые выделяются в процессе сушки. Потом смесь становится суше и ее можно использовать как дополнительное топливо в той же печи или, что более эффективно, в рядом стоящей.

Оборудование для выжигания угля

Для производства древесного угля используют печи углевыжигательные различной мощности. Получается такой уголь в процессе пиролиза, то есть древесина прожигается без доступа кислорода.

Углевыжигательные печи для производства древесного угля выпускаются стационарные и мобильные.

Стационарное оборудование используется достаточно крупными производителями для непрерывного процесса пиролиза больших объемов древесины.

Большие печи намного производительней мобильных, в них можно использовать несколько видов топлива, но к ним предъявляются высокие требования по экологической безопасности.

Мобильные печи малопроизводительны, имеют небольшие размеры, и используются либо на местах, где есть сырье, например, на лесозаготовительных участках, либо там, где нужен конечный продукт, например, на строительных площадках.

В мобильных печах топливом служат те же отходы древесины, из которых уголь и производят.

Если печь работает на отходах, то выгода получается двойная, и уголь производится без дополнительных затрат на топливо, и перерабатываются отходы, которые все равно пришлось бы утилизировать, затратив на это средства и время. Такой вид производства древесного угля самый дешевый.

Углевыжигательное оборудование непрерывного действия

Отдельную группу составляют печи углевыжигательные, в которых дымовые газы от сгорающего топлива попадают в камеру, проходят через древесину, присоединяют к себе пары и газы, являющиеся продуктами сушки и обугливания древесного сырья, и выходят наружу. В них процесс пиролиза проходит наиболее равномерно, поскольку древесина непосредственно контактирует с теплоносителем, подающимся снизу. Но в пирогазах содержатся в большой концентрации химические соединения, которые являются продуктами разложения древесины, поэтому нужно устанавливать дополнительное оборудование для полезного использования или сжигания побочных продуктов пиролиза.

Так работают непрерывно действующие вертикальные реторты, в камере которых сушится древесина вверху, пиролиз проходит в среднем слое, прокалка угля и его остывание – в самом низу.

Непрерывно работают и печи углевыжигательные со сменными контейнерами или ретортами. Принцип действия таких установок состоит в том, что каждая последующая партия сырья нагревается до необходимой температуры за счет экзотермической реакции в предыдущей.

При этом процесс образования угля происходит в каждой реторте независимо от остальных, а печь, в топку которой отводятся пиролизные газы, располагается отдельно от сменных камер.

Реторты и камеры для пиролиза изготавливаются из металла с теплоизоляцией.

Углевыжигательное оборудование периодического цикла

Простейшей конструкцией углевыжигательной печи является обычная двухсотлитровая металлическая бочка, в которую укладывается и поджигается древесина. Дополнительное тепло не подводится, а парогазы выводятся через специальное небольшое отверстие. Производство низкокачественного угля, причем выход продукции меньше пятнадцати процентов, грязное, но практически беззатратное.

Существуют сегодня конструкции углевыжигательных печей, в которых нагреваются теплоносителем стенки камеры, от которых тепло передается к дровам в ней. Это, как правило, углевыжигательные печи периодического цикла, где через определенные промежутки времени происходит весь процесс выжигания угля: дрова загружаются, переугливаются, готовый уголь выгружается, опять загружаются дрова, и так далее.

В аппаратах смешанного действия периодически производится загрузка древесины и выгрузка готового угля, но какая-то часть древесины все время находится в процессе пиролиза.

Печи могут выполняться тоже из металла или кирпича.

Трехкамерная углевыжигательная печь

Парогазовая смесь, которая отводится из пиролизной камеры, при остывании конденсируется. Пиролизная жидкость (жижка) и неконденсируемые газы, поскольку широкого применения пока не находят, используются как дополнительное топливо в топочной камере. Вывод побочных продуктов для дожигания предусматривается конструкцией печи. Эффект такой конструкции не только в экономии топлива, но и в защите окружающей среды.

Трехкамерные печи углевыжигательные обеспечивают непрерывный цикл производства угля. В каждой камере проходит отдельно один из этапов цикла, причем начальная сушка сырья происходит за счет тепла, которое получается при горении пиролизных газов. Кроме экономии топлива, такие печи имеют массу других преимуществ. Поскольку загрузка древесины и выгрузка готового угля происходят в разное время, то обслуживающий персонал загружен более равномерно. Стоимость трехкамерной печи ниже, чем однокамерной такого же объема, а эффективность и срок службы выше за счет распределения нагрузки.

Такое оборудование рассчитано на длительную эксплуатацию в крупных производствах, а если его укомплектовать газогенераторным котлом, то в качестве топлива можно использовать опилки и стружку.

Однокамерная углевыжигательная печь

Древесный уголь в небольших количествах (до 8 тонн в месяц) можно производить в однокамерной печи. Полный цикл производства зависит от модели аппарата и может занимать 1-3 дня.

Такая печь может использоваться в частном хозяйстве, в предприятиях общественного питания, с целью утилизации отходов производства и некондиционной продукции на небольших деревообрабатывающих предприятиях.

Принцип производства в них и крупногабаритных промышленных печах не отличается. Однокамерные печи обычно меньших размеров, загружается сырья в них тоже меньше, но и места занимают меньше, их легко при необходимости перевозить.

За рубежом давно существует производство углевыжигательных печей для домашнего использования. Блюда на гриле или барбекю готовятся на экологически чистом древесном угле.

Характеристики и конструкция углевыжигательной печи

Производители углевыжигательных печей, как зарубежные, так и отечественные, в качестве первой характеристики указывают рабочий объем одной камеры и общее количество камер в печи. Потом обычно указывается объем дров с заданными размерами и влажностью, который можно в печь единовременно загрузить. Этот показатель важен для соблюдения следующего параметра – продолжительности в часах основного рабочего цикла.

Чтобы определить эффективность работы конкретной модели, задаются два параметра для древесины одной породы – расчетное количество загружаемых в пиролизную камеру дров и выход из них угля.

Последними указываются габаритные размеры печи и ее масса. Если устройство не предполагается перевозить, эти данные могут не играть особой роли, а вот при транспортировке могут стать определяющими.

Как правило, бытовая однокамерная печь представляет собой уложенную с небольшим уклоном или установленную на опоры металлическую бочку со встроенной в нижней части топкой.

Сама топка, корпус печи, короб трубы и дверца люка выполнены из стали толщиной не менее 3 мм, а наружная обшивка – 1 мм.

Двухсторонние сварные швы, которыми соединяются обечайки корпуса, усиливаются бандажами, которые выполняются из трубы прямоугольного сечения, придают жесткость конструкции и дополнительную прочность, если в емкости вдруг возрастет давление.

Для снижения теплопотерь между корпусом камеры и наружной обшивкой прокладывается термоизоляционный материал. Эта мера повышает КПД печи. Стенки топки изнутри выкладываются огнеупорным кирпичом.

Устройства для дожига продуктов обугливания может поставляться отдельно.

Углевыжигательная печь своими руками

Бочка на подставке — простейшая конструкция, но для большей эффективности и пожарной безопасности бочку нужно устанавливать на негорючее основание или закапывать в яму.

Из кирпича или металла можно самостоятельно изготавливать углевыжигательные печи. Чертеж можно найти в интернете, как, впрочем, и достаточно подробные описания. Правда, при этом нужно понимать, что качество самодельной печи и конечного продукта значительно ниже, да и больших объемов угля не будет.

На дачном участке можно сделать угольную яму, а можно из бочек соорудить углевыжигательную печь. Для этого нужно выкопать яму такого диаметра, чтобы в нее поместилась бочка, которую нужно еще обложить кирпичом, в дне бочки прорезать отверстие диаметром приблизительно 100 мм и поставить ее в яму отверстием вниз.

Затем нужно обложить бочку кирпичами, щели вверху закрыть каким-нибудь несгораемым материалом, минеральной ватой утеплить верхнее днище. Вот и все, можно получать свой уголь для камина и мангала.

Конструкция из двух бочек более эффективна и надежна. Емкость, которая по объему в два раза меньше, ставят в большую, заполняют ее дровами и плотно закрывают крышкой, а в пространство между стенками засыпают мелкофракционные отходы древесины и поджигают их, затем большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую вставлена труба. Но обе эти печи пригодны для использования только вне помещений и достаточно далеко от них.

Производство древесного угля бизнес | Самоделки своими руками

Бизнес производство древесного угля: технология, оборудование для производства угля: фото, видео.

Древесный уголь – высокоуглеродистый твёрдый, пористый материал, изготовляется методом углежжения или пиролиза, для его производства используется древесина различных пород.

Благодаря высоким адсорбирующим свойствам древесный уголь используется в очистительных фильтрах для воды, в качестве медицинских препаратов, но наиболее распространённое применение его в качестве топливного материала в металлургической промышленности, в быту для каминов, мангалов, барбекю.

Уголь из древесины обладает высокой теплоотдачей до 7500 ккал/кг, это экологически чистый материал, при горении не выделяет вредных веществ, его можно использовать для приготовления пищи на открытом огне.

Существует несколько видов древесного угля:

Белый уголь – для производства используется древесина твёрдых пород, белый уголь обладает самой высокой теплоотдачей, он более качественный и дорогой.

Чёрный уголь – используется древесина мягких пород.

Красный уголь — производится из хвойных пород древесины.

В системе стандартов древесный уголь классифицирован — ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».

Производство древесного угля: оборудование.

Производственное оборудование для производства древесного угля:

Пиролизная печь для производства древесного угля.

На данный момент на производствах применяются пиролизные бездымные печи закрытого типа, такие печи имеют высокий процент, выхода угля по сравнению с открытым типом печей.

Пиролизная печь состоит из специальной камеры (реторты) в которой происходит процесс пиролиза древесины, и топки, которая разогревает реторту. Газы, которые образуются при пиролизе, отводятся из реторты и подаются в топку, где также сгорают и поддерживают горение в топке.

Оборудование для распила древесины — бензопилы, колуны.

Дробильная установка.

Сепаратор.

Фасовочное оборудование – весы, мешкозашивочная машина.

 

Производство древесного угля: технология.

Процесс производства угля начинается с подготовки древесины, брёвна распиливаются на поленья, если поленья большого диаметра их дополнительно нужно расколоть.

Дрова загружаются в печь (реторту).

Топку печи растапливают, реторта нагревается.

Процесс производства древесного угля состоит из нескольких этапов:

Сушка древесины – печь прогревают до 150 °С, при такой температуре из древесины интенсивно выделяется влага и происходит процесс сушки.

Пиролиз – печь прогревают до температуры  350 °С, при такой температуре начинается процесс пиролиза при котором древесина обугливается но не сгорает, так как для горения в печи нет кислорода.

Прокалка – температуру в печи поднимают до 450 – 500 °С, при такой температуре от угля отделяются неконденсируемые газы и смолы.

Остывание – нагревание печи прекращают, температура в реторте постепенно падает, уголь остывает.

После полного остывания, печь открывают и уголь извлекают.

Дробление – уголь измельчается на более мелкие фракции, уголь крупных фракций применяется на промышленных предприятиях и в твердотопливных котлах, уголь мелких фракций используется для бытового применения.

Сепарация – уголь проходит процесс сепарации и сортируется по фракциям.

Упаковка продукции – заключительный этап фасовка и упаковка угля в картонные пакеты в ручную, работниками с помощью мешкозашивочных машинок или на автоматической линии.

Процент выхода угля зависит не только от самой печи и соблюдении технологии, но и от самой древесины.

Если для производства используются мягкие породы древесины, то с 10 м ³ можно получить около 1 тонны угля.

Из твёрдых пород на 1 тонну угля понадобится около 7 м ³ древесины.

Производство древесного угля: бизнес.

Перед открытием производства древесного угля нужно обратиться в управление по технологическому и экологическому надзору и предоставить документы:

Постановление на земельный участок под размещение печей, с целевым назначением под данную деятельность главы местного самоуправления.

Свидетельство ИП с перечнем разрешенных видов деятельности.

Техдокументация на углевыжигательные печи и сертификаты соответствия.

Технологическая инструкция.

Согласованные проекты нормативов ПДВ, ПДС, ПНООЛР.

Лимиты на размещение отходов.

Справка количество рабочих, должностные инструкции.

Свидетельство постановка на учет (воздействие на окружающую среду).

Расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду.

План производственной деятельности на год.

Договор с лабораторией на проведение экологического контроля.

Производство древесного угля: видео.

Производство биоугля | Инициатива США по биочару

Древесный уголь образуется как естественным образом в результате растительных пожаров, так и преднамеренно людьми в ямах для сжигания и в рукотворных сооружениях. Когда древесный уголь производится с целью добавления его в почву в качестве добавки, его называют биоуглем. Несмотря на полезные свойства биоугля для почвы, производство древесного угля традиционным способом не является экологически безопасным.

Первое свидетельство того, что древесный уголь, сделанный людьми, использовался в качестве удобрения для почвы, было в бассейне Амазонки в Южной Америке более 2500 лет назад.Археологические данные свидетельствуют о том, что древние люди складывали и засыпали дрова в земляные ямы, а затем медленно сжигали их при ограниченном доступе воздуха. Этот метод, который до сих пор используется в развивающихся странах, создает значительное количество дыма и выделяет половину углекислого газа (CO 2 ) исходной биомассы вместе с другими парниковыми газами (ПГ). Это вредно для людей или атмосферы, и все это тепло (энергия) тратится впустую.

Технология обжига — Технологии производства не претерпели значительных изменений за столетия, за исключением использования печей вместо земляных насыпей.Печи для производства угля строят из глины, кирпичей и даже стали. Но эти печи по-прежнему выделяют много твердых частиц и дыма, включая парниковые газы, ответственные за глобальное нарушение климата.

Улавливание энергии — Сегодня биоуголь производят с помощью пиролиза, то есть биомассу перегревают в отсутствие кислорода при высоких температурах (350-700°С) в специально разработанных печах. Наиболее устойчивыми запасами корма являются то, что сейчас считается отходами: излишки навоза, древесные отходы, строительные отходы, отходы рубки леса, отходы пищевой промышленности, остатки метановых установок или обрезки городских деревьев.Большая часть этого будет оставлена ​​гнить, сожжена или выброшена на свалку.

В этом современном методе летучие газы, углеводороды и большая часть кислорода и водорода в биомассе сжигаются или удаляются и улавливаются, включая парниковые газы. Эти уловленные выбросы известны как синтез-газ (синтетический газ) и могут использоваться как природный газ. Жидкости, называемые биомаслами, также улавливаются, создавая еще один источник энергии, оставляя биоуголь, обогащенный углеродом. Тепло, выделяющееся в процессе пиролиза, также может генерировать электричество!

Пиролизные печи для любых нужд, от походных печей до установок промышленного масштаба для выработки электроэнергии и обогрева больших зданий.Небольшие печи используются в странах третьего мира, чтобы уменьшить дым от открытого огня внутри домов, более эффективно сжигать материалы и одновременно улучшать почву.

Япония, Китай и Австралия внедрили инновации в производство биоугля в небольших пиролизных печах, подобных показанным слева. Эти агрегаты отлично подходят для бытового использования, они утилизируют отходы, вырабатывают тепло и электроэнергию и производят биоуголь для семейного сада. Печи большего размера могут быть преобразованы в мобильные устройства и доставлены к источнику биомассы, что позволит сэкономить на транспортных расходах, когда большое количество биомассы доступно периодически, но не регулярно в определенном месте.

Печи не обязательно должны быть высокотехнологичными. Примитивная печь, изображенная здесь, использует технологию пиролиза, но ее размер и цена подходят для небольших ферм, ранчо и лесных участков.

Более крупные агрегаты более практичны для крупных ферм или централизованного теплоснабжения, для производства биотоплива, преобразования отходов биомассы в электричество, а также для производства биоугля. В настоящее время проводятся исследования, чтобы определить, как можно продавать углеродные кредиты в обмен на преобразование биомассы в биоуголь.

Установки промышленного размера могут ежедневно перерабатывать тонны биомассы.Они могут производить электроэнергию, а также биоуголь, бионефть и синтетический газ в больших количествах. Эти стационарные установки зависят от стабильных, устойчивых поставок биомассы, поэтому они должны располагаться там, где они могут воспользоваться преимуществами разумных расстояний перевозки запасов корма.

 

Нажмите здесь, чтобы открыть версию для печати.

Глава 2. Карбонизация древесины и ее продукты

Глава 2. Карбонизация древесины и ее продукты



2.1 Карбонизация
2.2 Эффективность карбонизации
2.3 Измерение выхода
2.4 Что происходит при карбонизации
2.5 Стадии образование угля
2.6 Использование тепла эффективно при карбонизации
2.7 Непрерывная карбонизация
2.8 Классификация ретортных систем нагрева
2.9 Свойства продуктов карбонизации


Карбонизация — это особая форма того процесса в химической технологии, который называется пиролизом, то есть расщеплением сложных веществ на более простые при нагревании.Карбонизация — это термин, используемый, когда сложные углеродсодержащие вещества, такие как древесина или сельскохозяйственные отходы, разлагаются при нагревании на элементарный углерод и химические соединения, которые также могут содержать некоторое количество углерода в своей химической структуре. Термин карбонизация также применяется к пиролизу угля для производства кокса.

Этап карбонизации в процессе производства древесного угля является наиболее важным этапом из всех, поскольку он имеет такую ​​силу, чтобы влиять на весь процесс от выращивания дерева до окончательного распределения продукта среди пользователей.

Тем не менее, карбонизация сама по себе не является дорогостоящей операцией. Несмотря на то, что реторты могут иметь высокие капитальные затраты, они не требуют большого количества труда на единицу продукции. Обычно на этап карбонизации может приходиться около 10% общих затрат от выращивания и сбора дерева до доставки готового древесного угля на склад. Но эффективность преобразования на этапе карбонизации возвращается к моменту, когда древесина заготавливается. Высокий выход при конверсии означает, что требуется выращивать, заготавливать, сушить, транспортировать и загружать в реторту или другую установку для карбонизации меньше древесины.

Конкретный способ карбонизации древесины также может влиять на общий выход из-за влияния, которое он оказывает на количество производимой мелочи. Штрафы могут вообще не иметь рынка или продаваться только после прохождения довольно дорогостоящего процесса брикетирования.

Три основных фактора, влияющих на выход конверсии:

(a) Содержание влаги в древесине во время карбонизации.
(b) Тип используемого оборудования для карбонизации.
(c) Тщательность, с которой выполняется процесс.

Эффективность карбонизации выражается как выход древесного угля в валовом выражении (на стороне реторты или печи), выраженный в процентах от загрузки или израсходования древесины для его производства. Обычно учитывается только фактически израсходованная древесина. Таким образом, несгоревшая древесина, которая может быть переработана, вычитается из использованной древесины, даже если она представляет собой скрытую форму неэффективности. С другой стороны, если используется непрямой нагрев, как в ретортах или печах типа Swartz, в которых используется внешняя колосниковая решетка, количество древесины, израсходованной при нагреве, должно быть включено в древесину, используемую для производства древесного угля.Можно принять во внимание, что в некоторых случаях эта древесина может быть более низкого качества.

Древесина и древесный уголь должны измеряться стандартными методами. Они не обязательно должны быть одинаковыми для обоих материалов, но они должны быть одинаковыми, чтобы результаты были сопоставимы. Другими словами, необходимо придерживаться последовательной методологии измерения. Правильно измеренная эффективность преобразования позволяет сравнивать различные методы производства древесного угля. Также эти измерения необходимы для управления крупными предприятиями по производству древесного угля.

Самая точная измерительная система сравнивает все величины по весу. Чтобы избежать осложнений из-за различного содержания влаги, используемая древесина выражена в пересчете на сухое вещество, а древесный уголь взвешивается в сухом состоянии и без мелких частиц. при наличии влаги ее необходимо определить и учесть. Для применения такой системы необходимо наличие оборудования для взвешивания и определения влажности древесины и древесного угля. К сожалению, это редко имеет место в большинстве ситуаций, связанных с производством древесного угля.Это метод, наиболее подходящий для исследования переработки и для крупного промышленного предприятия. Будучи свободной от встроенных ошибок, это окончательная эталонная система.

Практический метод, который широко стандартизирован в Южной Америке, особенно в сталелитейной промышленности Бразилии, использует измерение объема. Используемая древесина и произведенный древесный уголь измеряются в кубических метрах с поправкой на ошибки штабелирования и уплотнения. Древесина измеряется в запасах (штабелированные кубические метры) и каждый ствол принимается за 0.65 твердых кубометров. Система учитывает влияние усушки дров при сушке и уменьшение объема, которое происходит при транспортировке и обработке древесного угля из-за осадки. Эта осадка является результатом истирания острых углов кускового древесного угля и образования мелкого древесного угля, практически не имеющего промышленного значения.

Допуск на усадку топливной древесины основан на экспериментах по влиянию сушки, разгрузки и повторной штабелирования, как это происходит при транспортировке кучи сухой древесины из леса на угольный завод.Результаты показывают, что штабель из 100 стопок эвкалиптовой древесины сжимается до 84 стопок после 3-4 месяцев сушки, а при повторном штабелировании той же стопки ее новый объем составляет всего 79 стопок. Таким образом, допускается сокращение на 15 % для сушки и на 21 % для сушки и повторного штабелирования. На истинное содержание кучи дров также сильно влияет способ укладки. Опыт — единственный способ решить эту проблему, чтобы определить, был ли объем древесины завышен из-за нечестной укладки.

Объем древесного угля измеряют, помещая его в проволочную корзину, имеющую квадратный метр основания и высоту несколько больше метра.Товарный кубический метр древесного угля считается имеющим истинный объем в один кубический метр только при измерении сбоку от доменной печи, то есть на складе навалочного хранения. Со стороны угольной печи считается, что кубометр товарного древесного угля имеет истинный объем 1,1 кубометра. Таким образом, допускается сжатие древесного угля при транспортировке и образование бесполезной мелочи. Стандартная производительность бразильских угольных печей, использующих эту систему, рассчитывается как 1 кубический метр товарного древесного угля из каждых 2.2 сотки дров. Измерение объема для определения выхода древесного угля подвержено определенным внутренним ошибкам, но это простой метод, легко понятный и может выполняться «на открытом воздухе». Он имеет большое преимущество при покупке и продаже древесного угля, поскольку он автоматически препятствует фальсификации путем смачивание древесного угля и смешивание его с песком и землей.Причина в том, что эти действия не влияют на объем.Кроме того, есть стимул к бережной транспортировке древесного угля, чтобы свести к минимуму сокращение товарного объема за счет оседания и производства мелочи .Температура, до которой доводят древесный уголь в печи, влияет на показатель выхода, изменяя содержание в нем летучих смолистых веществ. Мягкий обожженный уголь, полученный, когда температура не поднимается выше примерно 400°C, может иметь содержание летучих веществ примерно 30%, что эквивалентно выходу примерно 42% в пересчете на сухую массу кости. При 500°С содержание летучих веществ составляет всего около 13%, а выход около 33% в пересчете на сухое вещество. Следовательно, чтобы сравнивать равные с равными, разные виды древесного угля должны иметь примерно одинаковое содержание летучих веществ.

Во время пиролиза или карбонизации древесина нагревается в каком-либо закрытом сосуде, вдали от кислорода воздуха, который в противном случае позволил бы ей воспламениться и сгореть до пепла. Без кислорода мы заставляем древесное вещество разлагаться на различные вещества, главным из которых является древесный уголь, черное пористое твердое вещество, состоящее в основном из элементарного углерода. Другими составляющими являются зола исходной древесины, составляющая от 0,5 до 6 % в зависимости от породы древесины, количества коры, загрязнения землей и песком и т. д.и смолистые вещества, которые распределяются через пористую структуру древесного угля. А также уголь. Образуются жидкие и газообразные продукты, которые можно собрать из отводимых паров, если древесный уголь производится в реторте. Жидкости конденсируются, когда пары горячей реторты проходят через конденсатор с водяным охлаждением. Неконденсируемые газы проходят дальше и обычно сжигаются для рекуперации содержащейся в них тепловой энергии. Этот древесный газ, как его называют, имеет низкую теплотворную способность (около 10% от теплотворной способности природного газа).

Продукты, кроме древесного угля, обычно называют побочными продуктами. Много лет назад рекуперация содержащихся в них химикатов была процветающей отраслью во многих развитых странах. С появлением нефтехимической промышленности эта побочная промышленность стала нерентабельной, поскольку в большинстве случаев химикаты можно производить из нефти с меньшими затратами. Более подробная информация по этой проблеме будет представлена ​​позже.

При нагревании в реторте древесина проходит определенные стадии на пути превращения в древесный уголь.Было изучено образование древесного угля в лабораторных условиях, и были выделены следующие стадии процесса конверсии.

— при температуре от 20 до 110°С

Древесина поглощает тепло при сушке, выделяя влагу в виде водяного пара (пара). Температура остается на уровне или немного выше 100°C до тех пор, пока древесина не станет сухой.

— при температуре от 110 до 270°С

Выделяются последние следы воды, и древесина начинает разлагаться с выделением некоторого количества окиси углерода, двуокиси углерода, уксусной кислоты и метанола.Тепло поглощается.

— при температуре от 270 до 290°С

Это точка, в которой начинается экзотермическое разложение древесины. Выделяется тепло, и разложение продолжается самопроизвольно, если древесина не охлаждается ниже этой температуры разложения. Смешанные газы и пары продолжают выделяться вместе с небольшим количеством смолы.

— при температуре от 290 до 400°С

При продолжающемся разрушении структуры древесины выделяемые пары включают горючие газы окись углерода, водород и метан вместе с газообразной двуокисью углерода и конденсируемыми парами: вода, уксусная кислота, метанол, ацетон и т. д.и смолы, которые начинают преобладать при повышении температуры.

— при температуре от 400 до 500°С

При 400°C превращение древесины в древесный уголь практически завершено. Древесный уголь при этой температуре все еще содержит заметные количества смолы, примерно 30% по весу, захваченные структурой. Этот мягкий обожженный уголь нуждается в дальнейшем нагреве, чтобы удалить больше смолы и, таким образом, повысить содержание связанного углерода в древесном угле примерно до 75%, что является нормальным для коммерческого древесного угля хорошего качества.

Для удаления этой смолы древесный уголь подвергается дополнительному подводу тепла для повышения его температуры примерно до 500°C, что завершает стадию карбонизации.

При карбонизации происходит значительный поток тепла в древесину, подвергаемую карбонизации, и из нее. Правильный контроль за ними влияет на эффективность и качество производства древесного угля. Тепловые потоки можно рассчитать и показать на диаграмме теплового баланса процесса. Для этого нужно знание теплотехники, но основные принципы понять несложно.Подвод тепла должен исходить от сжигания какого-либо топлива, которое обычно означает древесину в случае производства древесного угля. Даже если мы используем экзотермическое тепло от карбонизации или тепло, высвобождаемое при сжигании отходящего газа из реторты, любое дополнительное тепло будет получено от сжигания некоторого количества древесины и, следовательно, представляет собой потери. Древесина, которую сжигают, не может превратиться в древесный уголь.

Три основные стадии, требующие затрат тепла при производстве древесного угля:

— Сушка древесины.

— Повышение температуры сухих дров в печи до 270°C для запуска самопроизвольного пиролиза, который сам выделяет тепло.

— Окончательный нагрев примерно до 500-550°C для удаления смолы и увеличения содержания связанного углерода до приемлемого значения для хорошего товарного древесного угля.

Идеальным процессом карбонизации был бы такой, который не требует внешнего нагрева для проведения карбонизации. Экзотермическое тепло процесса будет улавливаться вместе с теплом, образующимся при сжигании отходящих газов и жидких побочных продуктов, и этого в сумме будет достаточно для высушивания остаточной влаги в древесине, доведения ее до температуры самопроизвольного пиролиза и последующего нагревания. до температуры, достаточной для удаления остаточных смол.На практике из-за потерь тепла через стенки карбонизатора и плохого высыхания сырья достичь этой цели практически невозможно. Однако некоторые системы, особенно большие реторты для горячего ополаскивания, близки к идеалу, когда местный климат позволяет правильно высушить древесное сырье.

Древесина не обугливается, пока не станет практически сухой. Однако вода в свежей древесине обычно составляет около 50% сырого веса древесины, и все это должно быть испарено до того, как древесина начнет пиролиз с образованием древесного угля.

Экономичнее всего высушить как можно больше этой влаги с помощью солнечного тепла до того, как древесина будет карбонизирована. В засушливых регионах саванны это довольно просто, поскольку древесину можно оставить на 12 или более месяцев для просушки без серьезных потерь из-за нападения насекомых или гниения. Во влажных тропиках два или три месяца могут быть практическим пределом, прежде чем потери от насекомых и разложения станут недопустимыми. Потеря выхода древесного угля из-за избыточного содержания влаги должна быть сбалансирована с потерей древесного вещества из-за биологического износа.

Важные факторы при сушке и хранении древесного сырья описаны в главе 4.

Одним из наиболее важных шагов вперед в производстве древесного угля стало применение концепции карбонизаторов непрерывного действия. Заставляя древесину последовательно проходить через ряд зон, в которых выполняются различные стадии карбонизации, можно обеспечить экономию труда и тепла, тем самым снижая производственные затраты и увеличивая выход из заданного количества древесины. .

Концепция установки для непрерывной карбонизации, в которой древесина перемещается вертикально вниз по мере ее нагревания и карбонизации, совершенно очевидно следует из идеи доменной печи для плавки чугуна. Но для получения древесного угля в кусковом виде оказалось необходимым отказаться от идеи получения теплоты для сушки шихты и нагревания ее до карбонизации за счет сжигания части засыпанной древесины. Это оказалось слишком сложно контролировать. Процесс нагрева пришлось заменить на использование горячего бескислородного газа, получаемого извне и продуваемого через нисходящий заряд древесины.Таким образом, операция находилась под полным контролем, и оказалось возможным производить правильно обожженный древесный уголь и при этом гарантировать, что он все еще выходит в виде кусков. Кроме того, древесный уголь никогда не загрязнялся золой, так как карбонизатор всегда работает при температуре ниже точки тлеющего горения.

Утилизация тепла, выходящего из верхней части карбонизатора, была достигнута путем сжигания газа и паров в контролируемых условиях в воздухонагревателях, подобных тем, которые используются при выплавке чугуна, с последующим вдуванием этого горячего газа в реторту в соответствующих точках, чтобы обеспечить карбонизацию. завершался тем, что горячий газ сначала попадал на древесный уголь, выходящий из зоны самопроизвольного пиролиза.Затем газ проходил вверх по башне, отдавая свое тепло в противоточной форме нисходящему заряду дерева. Готовый древесный уголь в нижней части реторты охлаждался до того, как он достиг дна, путем вдувания холодного бескислородного горючего газа и его извлечения непосредственно ниже точки входа горячего газа, поступающего из воздухонагревателя. Топливный газ, нагретый за счет охлаждения древесного угля, затем поступал в воздухонагреватели для сжигания с воздухом для производства горячего промывочного газа, который вдувался обратно в установку для отделения остаточной смолы от древесного угля, а затем поднимался по башне, сбрасывая ее. тепла на нисходящий заряд древесины.Положением различных зон в башне можно было управлять, регулируя скорость нагнетания газа и его температуру, а также скорость, с которой древесина загружалась вверху, а уголь удалялся внизу.

Этот тип реторты, известный под общим названием «реторта непрерывного действия с вертикальным горячим ополаскиванием газа», обычно называют ретортой Ламбиотта по имени ее изобретателя (Lambiotte, 1942, 1952). Это, вероятно, самый сложный процесс производства древесного угля из-за качества и выхода древесного угля, который он производит, но есть и другие системы непрерывного производства древесного угля, которые успешно используются в коммерческих целях.В самой известной из них используется обжиговая печь непрерывного действия с несколькими подами, также известная как обжиговая печь Herreshoff в честь ее изобретателя. Подобно тому, как реторта с промывочным газом заимствовала большую часть своей технологии у доменной печи, многоподовая печь представляет собой простой перенос технологии из химической и металлургической промышленности, где она представляет собой знакомую установку, используемую для обжига сульфидных руд перед дальнейшей переработкой.

Ростер Herreshoff имеет недостаток по сравнению с ретортой с промывочным газом, поскольку он может обрабатывать только мелкодисперсную древесину или кору и т. д. и, следовательно, может производить только порошкообразный древесный уголь, который должен быть в виде брикетов для продажи.Такие брикеты непригодны для обычного металлургического использования. Единственный экономический рынок — это барбекю, для которого требуется довольно сложный потребительский рынок.

Ростер Herreshoff производит порошкообразный древесный уголь и смесь горячих газов и паров. Эта газовая смесь является загрязнителем окружающей среды. Поскольку в настоящее время извлекать из него побочные продукты нерентабельно, единственное применение — сжигать его для производства технологического тепла, например, для производства брикетов или производства пара, который можно пропускать через турбины для выработки электроэнергии.Если тепло не может быть найдено с экономической точки зрения, то газ просто сжигается впустую в высокой дымовой трубе.

Ростер Herreshoff интересен своей простотой. Он работает непрерывно, получая тепло, необходимое для окончательной сушки и карбонизации сырья, сжигая часть его за счет контролируемого поступления воздуха в горны по мере продвижения материала сверху вниз. Если бы он мог обрабатывать древесину в виде кусков, это была бы идеальная непрерывная система.

Все другие предложенные непрерывные системы, а их много, основанные на движущихся лентах, винтовых конвейерах, псевдоожиженных слоях и т.п., хотя они и могут производить древесный уголь, обычно терпят неудачу по экономическим причинам.

В последнее время, особенно после роста цен на нефть в 70-х годах, появился ряд систем, предназначенных для производства горячего газа для технологического нагрева вместо нефти или газа. Они основаны на сжигании мелкодисперсной древесины или коры и т. д. в камерах сгорания с контролируемым поступлением воздуха и использовании в некоторых случаях принципа сжигания в кипящем слое. с помощью этой системы слой опилок или другого топлива удерживается во взвешенном состоянии за счет продувки через него воздуха, и древесина может гореть во взвешенном состоянии с использованием кислорода в воздушной струе.Такие системы могут производить древесный уголь в виде порошка, регулируя скорость подачи таким образом, чтобы обугленные частицы древесины удалялись из псевдоожиженного слоя с достаточной скоростью, чтобы предотвратить их полное сгорание. Поддержание непрерывной работы системы без перегрева или переохлаждения печи с сырьем различной влажности и крупности требует хорошего контроля. Такие системы могут быть привлекательными, потому что они могут быть намного меньше, чем хорошо зарекомендовавшая себя обжиговая установка Herreshoff, которая требует как минимум около 100 тонн сырья в сутки.Были сделаны экстравагантные заявления о преимуществах, особенно от извлечения побочных продуктов, которые можно получить с помощью таких систем, но, похоже, они еще должны быть доказаны в промышленных масштабах. Побочные продукты могут быть собраны, если это необходимо, из газового потока, выходящего из конвертера, или горячий газ может быть сожжен в котле или печи. Поскольку они могут производить только порошкообразный древесный уголь, материал с довольно ограниченной коммерческой полезностью, они вряд ли являются решением проблем производства древесного угля улучшенными методами в развивающихся странах.

Карбонизаторы можно классифицировать по типу используемой системы нагрева. Есть три разных типа.

Тип 1. Тепло для карбонизации вырабатывается путем сжигания части загружаемой древесины, чтобы обеспечить тепло для карбонизации остальной части. Скорость горения регулируется количеством воздуха, поступающего в печь, яму, насыпь или реторту. Это традиционная система, используемая для производства большей части древесного угля в мире. Этот метод используется в хорошо зарекомендовавшей себя жаровне Herreschoff.Это эффективная система, если ее правильно контролировать, так как тепло вырабатывается именно там, где оно необходимо, и нет проблем с теплопередачей. На этой системе также основаны карбонизаторы с псевдоожиженным слоем и другие типы карбонизаторов с перемешиваемым слоем. Основным недостатком простого оборудования является то, что чрезмерное количество древесины сгорает, потому что впускаемый воздух не контролируется.

Тип 2. Тепло для карбонизации по этому методу получают путем сжигания топлива, обычно древесины или, возможно, древесного газа, вне реторты и пропускания его через стенки к древесине, содержащейся в герметичной реторте.Большинство первых ретортных систем, построенных для подачи химикатов для древесины до появления нефтехимической промышленности, обогревались этой системой. Система довольно неэффективна в использовании тепловой энергии, так как трудно получить хороший поток тепла через металлические стенки реторты в древесину, упакованную внутри, потому что контакт дерева со стенками очень неравномерный. Часто происходит перегрев стенок реторты, что приводит к ее повреждению. Этот метод до сих пор используется для некоторых реторт простого типа, таких как «реторта с масляным барабаном», которая была продвинута в странах Карибского бассейна, и реторта Константина, разработанная в Австралии (19).

Тип 3. В этой системе древесина нагревается за счет прямого контакта с горячим инертным газом, циркулирующим под давлением вентилятора через реторту. Теплопередача в этой системе хорошая, так как горячий газ напрямую контактирует с нагретой древесиной. Поскольку газ не содержит кислорода, внутри реторты не происходит горения, а теплопередача охлаждает газ, который необходимо отводить и повторно нагревать, чтобы его можно было снова использовать для нагрева.

Наиболее известными примерами этой системы являются системы ламбиота и реторты Райхерта.Ламбиотта или реторта непрерывного горячего промывочного газа была описана в 2.7 выше. Реторта Reichert представляет собой реторту периодического действия, в которой древесная шихта нагревается для преобразования ее в древесный уголь путем циркуляции горячего бескислородного газа через шихту с помощью вентилятора и системы нагревательных печей. Во многом эта система напоминает реторту периодического действия с промывочным газом, но без преимущества непрерывной подачи. Другим примером является печь Шварца, разработанная много лет назад в Европе. Эта печь имеет внешнюю топку или решетку, и горячие дымовые газы от дров, сжигаемых в этой решетке, проходят через шихту для ее нагрева.Объединенные отходящие газы проходят вверх по дымоходу печи в воздух.

Эта система обогрева, хотя и превосходная с технологической точки зрения, является более сложной, чем Система 1 (сжигание части загруженной древесины), и если нет веских причин для ее использования, как в случае с ретортой с горячим промывочным газом, стоимость использования это не может быть оправдано по сравнению с простым процессом Системы 1. Более подробная информация об этих аспектах дана в Главе 3 и Справочнике (33).


2.9.1 Древесный уголь
2.9.2 Пиролиновая кислота


Карбонизация древесины приводит к производству сложного ассортимента продукции; твердые, жидкие и газообразные. Если бы это было экономически целесообразно, из жидкого конденсата можно было бы извлечь десятки химикатов.

Сегодня, когда индустрия дистилляции древесины уходит в прошлое, основной причиной карбонизации древесины является получение древесного угля. Любая выгода, которую можно получить от переработки побочных продуктов в настоящее время, является незначительной, а в случае новых установок, вероятно, нерентабельной.Ниже приведены свойства основных продуктов, которые можно получить при карбонизации древесины. Древесный уголь из-за его важности рассматривается более подробно.

2.9.1 Древесный уголь


2.9.1.1 Содержание влаги
2.9.1.2 Летучие вещества, кроме воды
2.9.1.3 Содержание связанного углерода
2.9.1.4 Зольность
2.9.1.5 Типичный древесный уголь анализы
2.9.1.6 Физические свойства
2.9.1.7 Адсорбционная способность
2.9.1.8 химический состав древесного угля


Большинство спецификаций, используемых для контроля качества древесного угля, возникли в сталелитейной или химической промышленности. когда древесный уголь экспортируется, покупатели, как правило, используют эти технические характеристики промышленного качества, даже несмотря на то, что основным рынком сбыта импортируемого древесного угля может быть бытовая кулинария или рынок барбекю. Этот фактор следует учитывать, поскольку промышленные и бытовые потребности не всегда совпадают, и разумная оценка фактических рыночных требований к качеству может позволить поставлять подходящий древесный уголь по более низкой цене или в больших количествах, выгодных как покупателю, так и продавцу.

Качество древесного угля определяется различными свойствами, и хотя все они в определенной степени взаимосвязаны, они измеряются и оцениваются по отдельности. Эти различные факторы качества обсуждаются ниже.

2.9.1.1 Содержание влаги

Свежий древесный уголь из открытой печи содержит очень мало влаги, обычно менее 1%. Поглощение влаги из влажности самого воздуха происходит быстро, и со временем происходит прирост влаги, который даже без увлажнения дождем может довести содержание влаги примерно до 5-10% даже в хорошо прогоревших углях.Когда древесный уголь не сгорает должным образом или когда пиролиновые кислоты и растворимые смолы вымываются обратно на древесный уголь дождем, что может произойти при сжигании в ямах и насыпях, гигроскопичность древесного угля увеличивается, а естественное или равновесное содержание влаги в древесном угле может возрасти до 15% и более.

Влага является примесью, которая снижает теплотворную способность или теплотворную способность древесного угля, когда древесный уголь продается на вес, недобросовестные торговцы часто практикуют поддержание высокого содержания влаги путем смачивания водой.Объем и внешний вид древесного угля почти не меняются при добавлении воды. По этой причине оптовые покупатели древесного угля предпочитают покупать либо оптом, т.е. в кубических метрах, или купить на вес и определить лабораторными испытаниями содержание влаги и скорректировать цену, чтобы компенсировать это. На небольших рынках продажа часто осуществляется поштучно.

Практически невозможно предотвратить случайное намокание древесного угля под дождем во время транспортировки на рынок, но хорошей практикой является хранение древесного угля под навесом, даже если он был куплен на объемной основе, поскольку содержащаяся в нем вода должна испаряться при сжигании и сжигании. представляет собой прямую потерю тепловой мощности.Это происходит потому, что испаряющаяся вода уходит в дымоход и редко конденсируется, чтобы отдать содержащееся в ней тепло на нагреваемый в печи предмет.

Требования к качеству древесного угля обычно ограничивают содержание влаги примерно 5-15% от общей массы древесного угля. Влажность определяют сушкой в ​​печи навески древесного угля. Он выражается в процентах от исходного сырого веса.

Имеются данные о том, что древесный уголь с высоким содержанием влаги (10% и более) склонен к растрескиванию и образованию мелких частиц при нагревании в доменной печи, что делает его нежелательным при производстве чугуна.

2.9.1.2 Летучие вещества, кроме воды

Летучие вещества, кроме воды в древесном угле, включают все те жидкие и смолистые остатки, которые не полностью удаляются в процессе карбонизации. Если карбонизация длительная и при высокой температуре, то содержание летучих низкое. Когда температура карбонизации низкая и время пребывания в реторте короткое, содержание летучих веществ увеличивается. (33)

Эти эффекты отражаются на выходе древесного угля, полученного из данного веса древесины.при низких температурах (300°С) возможен выход древесного угля около 50%. При температурах карбонизации 500-600°С содержание летучих ниже, а выход в реторте обычно составляет 30%. При очень высоких температурах (около 1000°С) содержание летучих почти равно нулю, а выход падает примерно до 25%. Как указывалось ранее, древесный уголь может реабсорбировать смолы и пиролиновые кислоты из дождевой воды при сжигании ямы и подобных процессах. Таким образом, древесный уголь может хорошо сгорать, но иметь высокое содержание летучих веществ из-за этого фактора.Это приводит к дополнительным изменениям в сжигании древесного угля! влажный климат. Резорбированные кислоты вызывают коррозию древесного угля и приводят к гниению джутовых мешков, что является проблемой при транспортировке. Также он не горит чисто.

Содержание летучих веществ в древесном угле может варьироваться от 40% и более до 5% и менее. Его измеряют нагреванием вдали от воздуха навески сухого древесного угля при 900°С до постоянной массы. Потеря веса является летучим вопросом. Летучие вещества обычно не содержат влаги, т.е.е. летучее вещество — влага или (В.М. — влага)

Высоколетучий уголь легко воспламеняется, но может гореть дымным пламенем. Древесный уголь с низким содержанием летучих веществ плохо воспламеняется и горит очень чисто. Хороший коммерческий древесный уголь может иметь чистое содержание летучих веществ (без влаги) около 30%. Древесный уголь с высоким содержанием летучих веществ менее рассыпчатый, чем обычный древесный уголь с низким содержанием летучих веществ, сильно обожженный, и поэтому при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах образуется меньше мелких частиц. Он также более гигроскопичен и, следовательно, имеет более высокое естественное содержание влаги.

2.9.1.3 Содержание связанного углерода

Содержание связанного углерода в древесном угле колеблется от 50% до 95%. Таким образом, древесный уголь состоит в основном из углерода. Содержание углерода обычно оценивают как «разность», то есть все остальные составляющие вычитают из 100 в процентах, а остаток принимают за проценты «чистого» или «связанного» углерода. Содержание связанного углерода является наиболее важным компонентом в металлургии, поскольку именно связанный углерод отвечает за восстановление оксидов железа в железной руде с получением металла.Но промышленный потребитель должен найти баланс между рыхлостью древесного угля с высоким содержанием связанного углерода и большей прочностью древесного угля с более низким содержанием связанного углерода и более высоким содержанием летучих веществ, чтобы добиться оптимальной работы доменной печи. (33)

2.9.1.4 Зольность

Зола определяется путем нагревания взвешенного образца до красного каления с доступом воздуха для сжигания всех горючих веществ. Этот остаток и есть зола. Это минеральные вещества, такие как глина, кремнезем, оксиды кальция и магния и т. д., как присутствующие в исходной древесине, так и взятые в виде загрязнения с земли во время обработки.

Содержание золы в древесном угле варьируется от 0,5% до более чем 5% в зависимости от породы древесины, количества коры, включенной в древесину в печи, и количества земли и песка. Кусковой уголь хорошего качества обычно имеет зольность около 3%. Мелкий древесный уголь может иметь очень высокую зольность, но если отсеять материал размером менее 4 мм, остаток размером более 4 мм может иметь зольность около 5-10%.

2.9.1.5 Типовой анализ древесного угля

Чтобы проиллюстрировать диапазон состава коммерческого древесного угля, в Таблице 1 приведен состав случайных образцов древесного угля из различных пород древесины и различных систем карбонизации. В целом, все виды древесины и все системы карбонизации могут производить древесный уголь, соответствующий коммерческим ограничениям.

В таблице 2 представлены изменения в составе древесного угля, обнаруженные в шихте доменной печи на крупном заводе по производству древесного угля в Минас-Жерайс, Бразилия.Весь этот древесный уголь был изготовлен в кирпичных печах ульевого типа. Использовалась древесина смешанных пород из естественных лесов региона или эвкалиптовая древесина с плантаций.

Таблица 1. Некоторые типичные анализы древесного угля

 

Породы древесины Метод производства

Содержание влаги %

Ясень %

Летучие вещества — %

Фиксированный углерод %

Насыпная плотность, кг/м 3

Насыпная плотность порошка кг/м 3

Высшая теплотворная способность кДж/кг Сухая основа

Примечания

Дакама

Земляной карьер

7.5

1,4

16,9

74,2

314

708

32410

Топливо пылевидное для вращающихся печей 1/

Валлаба

»

6.9

1,3

14,7

77,1

261

563

35580

1/

Каутабалли

»

6.6

3,0

24,8

65,6

290

596

29990

1/

Смешанная тропическая твердая древесина

»

5.4

8,9

17.1

68,6

     

Мелкая фракция древесного угля низкого качества 1/

»

»

5.4

1.2

23,6

69,8

     

Уголь бытовой 1/

Валлаба

Земляной вал

5.9

1,3

8,5

84,2

      Хорошо обожженный образец 1/

»

»

5.8

0,7

46,0

47,6

      Образец мягкого обжига 1/

Дуб

Переносная печь для обжига стали

3.5

2.1

13,3

81.1

    32500 2/

Кокосовая скорлупа

»

4.0

1,5

13,5

83,0

    30140 4/

Эвкалипт салинья

Реторта

5.1

2,6

25,8

66,8

      3/

1/= Гайана. 2/= Великобритания 3/= Бразилия. 4/= Фиджи.

Таблица 2. Характеристики древесного угля для доменных печей

Химический и физический состав древесного угля на сухой основе — по весу

Диапазон Макс.Мин.

Среднее за год

Древесный уголь считается хорошим или превосходным

Углерод

80%

60%

70%

75 — 80%

Ясень

10%

3%

5%

3 — 4%

Летучие вещества

26%

15%

25%

20 — 25%

Насыпная плотность в состоянии поставки (кг/м³)

330

200

260

250 — 300

Насыпная плотность — сухая

270

180

235

230 — 270

Средний размер (мм) в состоянии поставки

60

10

35

20 — 50

Содержание штрафов — как получено (<6.35 мм)

22%

10%

15%

10% макс.

Содержание влаги в состоянии поставки

25%

5%

10%

10% макс.

Диапазоны и среднегодовые значения относятся к древесному углю, используемому сталелитейными заводами. Это смесь 40% эвкалиптового древесного угля, произведенного в печах компании, и 60% гетерогенного древесного угля, произведенного в частных печах. Древесный уголь «от хорошего до отличного» относится к древесному углю, полученному из древесины эвкалипта в печах компании.

2.9.1.6 Физические свойства

Свойства, описанные до сих пор, относятся к химическим свойствам, но физические свойства, особенно для технического древесного угля, не менее важны.Именно в производстве древесного угля большое значение имеют физические свойства. Древесный уголь является самым дорогим сырьем в шихте доменной печи. Физические свойства древесного угля влияют на производительность доменной печи, тогда как химические свойства больше связаны с количеством древесного угля, необходимым на тонну железа, и составом готового чугуна или стали. (29)

Древесный уголь доменный должен быть прочным на сжатие, чтобы выдерживать дробящую нагрузку доменной шихты «шихты».Эта прочность на сжатие, всегда меньшая, чем у конкурента древесного угля, металлургического кокса, полученного из угля, определяет практическую высоту и, следовательно, эффективность и производительность доменной печи. Способность сопротивляться разрушению при обращении важна для поддержания постоянной проницаемости шихты печи для воздушного дутья, что имеет жизненно важное значение для поддержания производительности печи и равномерности работы.

Для измерения сопротивления разрушению были разработаны различные тесты; довольно сложное свойство для объективного определения.Эти тесты основаны на измерении устойчивости древесного угля к разрушению или разрушению путем падения образца с высоты на твердый стальной пол или путем встряхивания образца в барабане для определения разрушения по размеру через определенное время. Результат выражается в процентах прохождения и удержания на экранах разного размера. Древесный уголь с плохой устойчивостью к разрушению будет давать больший процент мелких частиц при испытании образца. Мелкий древесный уголь нежелателен в доменной печи, так как он блокирует поток дутья вверх по печи.Хрупкий древесный уголь также может быть раздавлен весом шихты и стать причиной засорения.

2.9.1.7 Адсорбционная способность

Древесный уголь является важным сырьем для активированного угля. (См. главу 6). Некоторые данные могут быть полезны, если производители древесного угля продают древесный уголь для переработки в активированный уголь на специализированных заводах. (27)

В процессе производства обычный древесный уголь не является очень активным материалом для адсорбции жидкостей или паров, поскольку его мелкодисперсная структура блокируется смолистыми остатками.Чтобы превратить древесный уголь в «активированный», эту структуру необходимо открыть, удалив смолистые остатки. Наиболее широко используемый сегодня метод заключается в нагревании пылевидного древесного угля в печи до слабого красного каления в атмосфере перегретого пара. Пар предотвращает сгорание древесного угля, исключая доступ кислорода. Тем временем летучие смолы можно отогнать и унести с паром, оставив пористую структуру открытой. Обработанный уголь сливают в закрытые контейнеры и охлаждают.Активационные печи обычно являются непрерывными, т. е. порошкообразный уголь непрерывно каскадным образом проходит через горячую печь в паровой атмосфере.

После активации древесный уголь тестируется на соответствие спецификациям качества, чтобы определить его способность обесцвечивать путем адсорбции водные растворы, такие как сок-сырец, ромовое вино и т. д.; масла, такие как растительное масло, и для адсорбции растворителей, таких как этилацетат, в воздухе. Адсорбционная способность имеет тенденцию быть специфической. Сорта изготавливаются для водных растворов, другие для масел, третьи для паров.Испытания измеряют адсорбционную способность. Есть небольшие различия в готовом продукте, изготовленном из сырых углей разного происхождения, но, как правило, все они пригодны для использования при правильном сжигании. Хороший основной уголь для производства активированного угля можно получить из древесины Eucalyptus grandis в печах кирпичного типа.

Уголь древесный для адсорбции газов и паров обычно изготавливают из древесного угля из скорлупы кокосового ореха. Этот уголь обладает высокой адсорбционной способностью и устойчив к измельчению в адсорбционном оборудовании, что является очень важным фактором.

2.9.1.8 Химический состав древесного угля

В состав древесного угля входят углерод, смола и зола. Относительные пропорции каждого из них отражают содержание золы в древесине, из которой был изготовлен древесный уголь, и температуру, при которой прекращается карбонизация. Чтобы дать представление о том, как эти значения могут изменяться, приводятся следующие данные, полученные в результате работы над австралийским эвкалиптом. См. Таблицы 3 и 4. (11, 24). Хотя многие виды были изучены, здесь приводятся результаты только для двух видов, представляющих международный интерес, Eucalyptus saligna и camaldulensis.Более полная таблица этих результатов приведена в (20).

Таблица 3 Летучие вещества и выход древесного угля при различных температурах

Виды

Температура карбонизации C

350

400

450

500

590

700

800

950

Евк камальдуленсис

% летучих веществ

39.4

35,8

31

26

16,7

4.4

0

0

выход

%

49.7

46,8

43,6

40,7

36,2

31,5

30,1

30,1

Евк Салигна

% летучих веществ

40.4

37,8

30

24,9

15,8

4.1

0

0

выход

%

49.9

47,9

42,6

39,8

35,4

31.1

29,8

29,8

Среднее значение 15 видов

% летучих веществ

39.8

35,3

29,9

24,6

16,2

4,6

.5

0

выход

%

47.4

44.1

40,7

37,8

34,1

30

28,7

28,5

Таблица 4 Содержание неорганических веществ в коре, заболони и сердцевине

Виды

Процент

частей на миллион

% Зола

% диоксид кремния

Р

Са

мг

К

Нет данных

АЛ

Fe

Мн

Цинк

С

Класс

Евк камальдуленсис

кора

9.65

1,768

385

32150

2765

4185

1060

130

70

415

15

2455

заболонь

.49

.004

155

675

220

1858

303

20

38

83

5

910

сердцевина

.07

след

14

235

100

53

33

8

18

7

4

Евк Салигна

кора

9.19

1,208

185

32030

1700

3250

1955

125

75

330

8

1660

2615

заболонь

.43

.056

100

550

250

900

215

15

50

15

9

660

440

сердцевина

.07

.002

5

280

60

100

60

10

25

4

4

340

65

2.9.2 Пиролиновая кислота


2.9.2.1 Уксусная кислота
2.9.2.2 Метанол и ацетон
2.9.2.3 Смолы


Водянистый конденсат паров, выходящих из реторты, известен как пиролиновая кислота. водонерастворимые смолы при этом конденсируются и отделяются от водной фазы при стоянии. Состав пиролиновой кислоты чрезвычайно сложен, и можно упомянуть только основные составляющие. Выход важен для определения экономики восстановления и зависит от типа карбонизированной древесины.Европейский бук, лиственная древесина, составившая основу европейской промышленности, имеет высокое содержание пентозановых сахаров, что дает высокий выход ценной уксусной кислоты. С другой стороны, древесина эвкалипта дает гораздо меньший выход уксусной кислоты и других продуктов. Тип установки для карбонизации также влияет на выход. Невозможно дать определенные прогнозы урожайности; Прежде чем вкладывать деньги в восстановление побочных продуктов, необходимо провести точные крупномасштабные испытания.

Для справки ниже приведены типичные выходы, полученные из пиролиновой кислоты, полученной путем карбонизации лиственной древесины северного полушария.

Выход на 1000 кг воздушно-сухой древесины

Уксусная кислота

50 кг

Метанол

16 кг

Ацетон и метилацетон

8 кг

Растворимые смолы

190 кг

Нерастворимые смолы

50 кг

2.9.2.1 Уксусная кислота

Уксусная кислота является наиболее ценным продуктом с точки зрения общего денежного дохода, который может быть получен из пироолиевой кислоты. Хотя количество уксусной кислоты, продаваемой в качестве побочного продукта перегонки древесины, в настоящее время довольно незначительно, кислота от перегонки древесины востребована для определенных целей, поскольку она достаточно чистая. Метод, используемый для извлечения кислоты из конденсата, обычно представляет собой экстракцию неочищенного кислотного раствора растворителем с использованием этилацетата после разделения растворимых смол и метанола/ацетона.Уксусная кислота переходит в фазу этилацетата. Этилацетат извлекают в дистилляторе и возвращают в экстракционную колонну. Уксусную кислоту очищают перегонкой. Может быть произведено несколько сортов, которые различаются по чистоте и содержанию кислоты.

2.9.2.2 Метанол и ацетон

Из-за низких цен на эти продукты, получаемые нефтехимическим путем, и высокой стоимости выделения их в чистом виде из пиролиновой кислоты их обычно извлекают в виде смеси, которая также содержит метилацетон.Смесь продается как растворитель для использования в лакокрасочной промышленности.

Смешанный растворитель выделяют путем перегонки водной фазы после декантации нерастворимой смолы. Жидкость перегоняют в первичном перегонном аппарате, а уксусную кислоту, метанол, ацетон и т. д. выпаривают. Растворимые смолы остаются в дистилляторе. Пары фракционируют в колонне, и фракцию растворителя-неочищенный смешанный метанол (около 85% метанола) отделяют от смеси уксусной кислоты и воды. Эту последнюю смесь очищают, как описано выше, экстракцией растворителем уксусной кислоты.Неочищенная метанольная фракция может быть подвергнута дальнейшей очистке, но цена, как правило, не позволяет этого сделать, и она продается в виде смешанного растворителя.

2.9.2.3 Тары

Деготь нерастворимый является полезным продуктом в ветеринарии в качестве антисептика, консерванта древесины и герметика. Когда его производят путем перегонки древесины хвойных пород, его обычно называют стокгольмской смолой. Его извлечение декантацией из конденсата простое. Из этой смолы сложными химическими процессами можно выделить ценные в медицине и парфюмерии ароматические вещества.Если бы эта смола производилась в развивающихся странах, она, вероятно, нашла бы местные рынки по разумной цене.

Растворимую смолу труднее продать. Этот материал представляет собой сложную смесь высококонденсированных, но смешивающихся с водой веществ, для которых, по-видимому, существует очень мало применений. Он использовался в качестве добавки к глине при изготовлении кирпича для производства пористых кирпичей и, конечно же, может сжигаться в качестве топлива.

Смолы от перегонки древесины должны быть признаны загрязнителями окружающей среды и, следовательно, не должны попадать в реки.Отработанные растворы всех видов от извлечения побочных продуктов должны быть спущены в закрытые неглубокие пруды, а вода должна испариться, оставив смолистые остатки. Их, после того как они накопится, можно сжечь, чтобы устранить риск, который они представляют для жизни в реках, рыб, запасов воды и так далее. Этот метод хорошо работает в районах, где чистое испарение превышает чистое количество осадков, то есть там, где древесный уголь производится в полузасушливом климате, но он явно не работает во влажных тропиках.

Альтернативно, смолы и все летучие вещества, за исключением водного компонента, можно сжигать в качестве топлива.Во многих отношениях это лучший способ использования материала, чем инвестиции в схемы извлечения побочных продуктов. Из-за большого количества энергии, необходимой для испарения воды, лучше всего сжигать смесь газа и конденсируемых продуктов в виде горячего несконденсированного газа как можно ближе к оборудованию для карбонизации.


(PDF) Исследование температуры пиролиза для определения использования древесного угля

European Journal of Wood and Wood Products

1 3

Ссылки

ABNT (1985) NBR 9165: Определение кажущейся относительной плотности,

истинной и пористость.Бразильская ассоциация технических стандартов

, Рио-де-Жанейро

ABNT (2003) NBR 11941: Древесина — определение базовой плотности.

Бразильская ассоциация технических стандартов, Рио-де-Жанейро

ABNT (1984) NBR 8633: Древесный уголь — определение теплотворной способности

— метод испытаний. Бразильская ассоциация технических стандартов

, Рио-де-Жанейро

ASTM (1977) ASTM D 1762-64: Стандартный метод химического анализа древесного угля.Американское общество испытаний и материалов,

Филадельфия

ASTM (2010) D4933–99: Стандартное руководство по кондиционированию влаги

древесины и материалов на ее основе. Американское общество по тестированию

Материалы, Филадельфия

ASTM (2012) E104-02: Стандартная практика поддержания постоянной

относительной влажности с помощью водных растворов. Американское общество по испытанию материалов, Филадельфия

Антал М.Дж., Аллен С.Г., Дай X, Симидзу Б., Тамм С., Гронли М. (2000)

Достижение теоретического выхода углерода из биомассы.Ind

Eng Chem Res 39:4024–4031

Assis MR, Brancheriau L, Napoli A, Trugilho PF (2016) Факторы, влияющие на механику карбонизированной древесины: обзор литературы. Wood

Sci Technol 50:519–536

Bergeron SP, Bradley RL, Munson A, Parsons W (2013) Physico-

химические и функциональные характеристики почвенного древесного угля, полученного

при пяти различных температурах. Soil Biol Biochem 58:140–146

Бисвас А.К., Умеки К., Ян В., Бласиак В. (2011) Изменение характеристик пиролиза и структуры древесной биомассы в результате предварительной обработки паром

взрывом.Fuel Process Technol 92:1849–1854

Blankenhorn PR, Barnes DP, Kline DE, Murphey WK (1978) Пористость

и распределение размеров пор черной вишни, карбонизированной в инертной

атмосфере. Wood Sci 11:23–29

Бразилия (2017 г.) Национальный энергетический баланс. БЕН. Бразилия. Министерство горнодобывающей промышленности

и энергетики, Рио-де-Жанейро: Energy Research Company, EPE,

, стр. 62. s/Publi cacoe sArqu ivos/publi cacao -303/topic o-419/BEN20

18.пдф. По состоянию на 19 ноября 2018 г. (на португальском языке)

Bridgwater AV (2012) Обзор быстрого пиролиза биомассы и продукта

модернизации. Biomass Bioenergy 38:68–94

Brito JO (1990) Carvão Vegetal no Brasil: gestões econômicas e ambi-

entais (Древесный уголь в Бразилии: экономическое и экологическое управление

). São Paulo Energia 64: 221-227

BRITO JO (1992) Estudo Dis jo (1992) Estudo DAS in uências da Temperatura, TaxA DE AQUECIIIAs Da MaDira de Euucalyptus Maculata E euca-

Lyptus Citriodora Sobre OS Resíduos Sólidos Da Pirolise (учиться из

температура, скорость нагрева и плотность древесины Eucalyptus

maculata и Eucalyptus citriodora на твердых остатках пиролиза).

Диссертация профессора Полная. Университет Сан-Паулу-ESALQ/USP,

Piracicaba, стр. 80

Demirbas A (2004) Взаимосвязь между температурой карбонизации

и продуктами пиролиза из биомассы. Energy Exploit Exploit

22:411–420

Дин Т, Гу Л, Ли Т (2011) Влияние давления пара на физические и

механические свойства термообработанных пиломатериалов из монгольской сосны. Eur

J Wood Prod 69:121–126

Dufourny A, Steene LVD, Humbert G, Guibal D, Martin L, Blin J

(2019) Влияние условий пиролиза и природы древесины

на качество уголь как восстановитель.J Anal Appl

Pyrol 137:01–13

Faxitron (2013) Цифровая рентгенографическая система MX20. Faxitron 1:1–

50.http://www.faxitron.com/sites/defau lt/files/pdf/MX20-Dtash

eet-WEB.pdf

Griessacher T, Antrekowitsch J, Steinlechner S (2012) Древесный уголь из

сельскохозяйственных отходов в качестве альтернативного восстановителя при переработке металлов

. Biomass Bioenergy 39:139–146

Harris PJF (2005) Новые взгляды на структуру графитовых углей.Crit Rev Solid State Mater Sci 30:235–253

Hata T, Yamane T, Kobayashi E, Imamura Y, Ishihara S (1998) Micro-

структурное исследование древесного угля, полученного искровым плазменным

спеканием. J Wood Sci 44:332–340

Ион И., Ковалев Ю., Банчиу С., Пасук И., Куклин А. (2006) Структурные исследования

углеродных материалов без использования техники. Roman J Phys 7:783–789

Ishimaru K, Vystavel T, Bronsveld P, Hata T, Imamura Y, Hosson JD

(2001) Алмаз и структура пор в древесном угле.J

Wood Sci 47:414–416

Дженкинс Г.М., Кавамура К., Бан Л.Л. (1972) Формирование и структура

полимерных углеродов. Proc R Soc Lond 327:501–517

Dias Júnior AF, Andrade CR, Brito JO, Milan M (2015a) Desdobra-

mento da função de qualidade (QFD) na avaliação da qualidade do

carvão de alimentos (Функция качества —

развертывание — QFD, при оценке качества древесного угля

, используемого для приготовления пищи).Floresta Ambiente 22:262–270

Диас Джуниор А.Ф., Брито Ж.О., Андраде Ч.Р. (2015b) Гранулометрическое влияние на сжигание древесного угля для барбекю. Revista Árvore

39:1127–1133

Dias Júnior AF, Pirola LP, Takeshyta S, Lana AQ, Brito JO, Andrade

AM (2016) Гигроскопичность древесного угля, произведенного в разной температуре

2. Cerne 22:423–430

Dias Júnior AF (2018) Carvão vegetal para a cocção de alimentos:

аспекты mercadológicos e de qualidade para o consumo (Char-

уголь для приготовления пищи: аспекты маркетинга и качества90 для потребления3

).Диссертация (докторская в области лесных ресурсов). Escola Superior de

Agricultura «Luiz de Queiroz», Университет Сан-Паулу. Piraci-

Caba, SP, стр. 103

Dias Júnior AF, Andrade CR, Brito JO, Lira SP, Andrade AM, Souza

ND (2018) Полициклические ароматические углеводороды в органической фазе

, извлеченные из древесного угля для барбекю. Revista Árvore 41:e410510

Квон С.М., Ким Х.Н., Ча Д.С. (2009) Исследование Na перехода

характеристик стенок клеток древесины во время карбонизации.Wood

Sci Technol 43:487–498

Longbottom RJ, Monaghan BJ, Chowdhury AA, Reid MH, Zhang G,

Mahoney MR, Hockings K (2016) Влияние минерального вещества на

реакционную способность кокса в аналоге кокса. ISIJ Int

9:1553–1558

Ma Z, Yang Y, Ma Q, Zhou H, Luo X, Liu X, Wang S (2017) Эволюция

химического состава, функциональной группы, структуры пор

структура и кристаллографическая структура биоугля из косточек пальмы

пиролиз скорлупы при различных температурах.J Anal App Pyrol

127: 350-359

Machado Go, Vogel F, Moraes E Silva M (2014) В Fl Uência da Carbona-

Turabia de Carbonaização NAS Características Físicas, Químicas E

Energéticas do Carvão de cinamomo ( Melia azedarach L.) (Влияние конечной температуры карбонизации на физические, химические и энергетические характеристики корицы (Melia azedarach

L.)). Ambiência 10:83–96

Mohan D, Pittman CU, Steele PH (2006) Пиролиз древесины/биомассы

для бионефти: критический обзор.Energy Fuels 20:848–889

Morf P, Hasler P, Nussbaumer T (2002) Механизмы и кинетика

гомогенных вторичных реакций смолы при непрерывном пиролизе древесной щепы. Fuel 81:843–853

Noumi ES, Rousset P, Carneiro ACO, Blin J (2016) Модернизация

восстановителей на основе углерода в результате пиролиза биомассы под давлением.

J Anal Appl Pyrol 118:278–128

Oliveira AC, Carneiro ACO, Vital BR, Almeida W, Pereira BLC, Car-

doso MT (2010) Квалифицированный параметр для изготовления и изготовления

Эвкалиптовый цвет Пеллита Ф.Muell (Качество древесины и древесного угля

параметры Eucalyptus pellita F. Muell), 38. Scientia Forestalis,

Piracicaba, стр. 431–439

Произошла ошибка при настройке файла cookie пользователя

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Технологии производства биоугля — biochar-international

Шкала и разнообразие единиц измерения

Производственные установки газификации и пиролиза

могут быть разработаны в виде мобильных или стационарных установок.

На местном или региональном уровне установки пиролиза и газификации могут эксплуатироваться кооперативами или более крупными предприятиями и могут перерабатывать до 4000 кг биомассы в час. Небольшие системы газификации и пиролиза, которые можно использовать на фермах или в небольших предприятиях, имеются в продаже с расходом биомассы от 50 кг/час до 1000 кг/час.

Печи

Biochar представляют собой низкотехнологичные установки для производства биоугля, основной задачей которых является производство биоугля. Эта категория установки по производству биоугля может подходить для чистого, здорового, распределенного низкотехнологического производства биоугля (DLT) мелкими землевладельцами и микропредпринимателями из развивающихся стран; «подворные» производители, утилизирующие дворовые отходы; мелкие и городские фермеры; питомники; коммунальные сады; и т. д. для преобразования доступного им тонко распределенного сырья (TDF).Объем «камеры» этих установок обычно находится в пределах от очень маленьких до 4-500 литров. Основной функциональной конструкцией этих установок является производство биоугля. На сегодняшний день основными технологиями, используемыми в установках, подпадающих под эту категорию, являются реторты; Блоки Top Lit Up Draft (TLUD) и гибриды TLUD/реторты; и устройства Top Fed Open Draft (TFOD), такие как конусы и пирамиды (металлические и ямочные) и кольца. Другие функциональные проекты могут подпадать под эту категорию (в зависимости от размера, основной функции проекта и уровня технологии) по мере их разработки.Название этой категории основано на метафоре, согласно которой печь для хлеба — это устройство, используемое для выпечки теста для производства хлеба, а печь для биоугля — это устройство, используемое для выпечки сырья для производства биоугля. Конструкции печей с открытым исходным кодом могут сделать их очень экономичным выбором.

Печи для производства древесного угля обещают принести недорогой биоуголь в сельские районы. Производство биоугля может помочь построить почву и предоставить домохозяйствам новые возможности для получения дохода.

Существует также потенциал для разработки печей и печей для городского и пригородного использования, которые газифицируют биомассу и оставляют после себя древесный уголь.Такие печи могли бы готовить пищу и нагревать воду, а также производить биоуголь для садов и ландшафтного дизайна.

Пиролиз древесины – обзор

11.2 Некаталитический пиролиз

В течение последних 30 лет различные виды микроводорослей, такие как Chlorella (Babich et al., 2011; Borges et al., 2014; Campanella and Harold, 2012; Du et al., 2011), Chlorella vulgaris (Belotti et al., 2014; Grierson et al., 2009; Hu et al., 2012; Wang et al., 2013, 2015), Chlorella protothecoides (Demirbaş , 2006; Мяо и Ву, 2004; Мяо и др., 2004; Peng et al., 2000), Scenedesmus sp. (Harman-Ware et al., 2013; Kim et al., 2014; Vardon et al., 2012), Spirulina platensis (Jena and Das, 2011; Vardon et al., 2012), Chaetoceros muelleri (Grierson et al., 2009), Dunaliella tertiolecta (Grierson et al., 2009), Synechococcus (Grierson et al., 2009), Nannochloropsis sp. (Borges et al., 2014; Pan et al., 2010), Tetraselmischui (Grierson et al., 2009, 2011), Chlorella sp. KR-1 (Na et al., 2012) и Microcystis aeruginosa (Miao et al., 2004) были исследованы с точки зрения выхода и состава бионефти, полученной в результате процессов пиролиза при различных условиях реакции и эксплуатации. режимы (табл. 11.1).

Микроводоросли в основном состоят из белков, липидов и углеводов в различном процентном соотношении 29–61, 5–50 и 13–36 % масс. соответственно (Chen et al., 2015). По элементному составу содержание углерода (39–50 мас.%) и водорода (5–8 мас.%) аналогично лигноцеллюлозе.С другой стороны, содержание кислорода (25–38% масс.) и N (5–11% масс.) ниже и намного выше, соответственно, по сравнению с лигноцеллюлозной биомассой (Babich et al., 2011; Campanella and Harold, 2012; Chen и др., 2015; Ким и др., 2014; Вардон и др., 2012; Ван и др., 2013).

Согласно рис. 11.1 некаталитический пиролиз, осуществляемый без использования слоя катализатора (в реакторах с неподвижным и псевдоожиженным слоем), может осуществляться с учетом скорости нагрева (HR) в обоих режимах, медленном и быстрый пиролиз.Это будет подробно обсуждаться в следующих разделах.

11.2.1 Медленный пиролиз

Скорость реакции микроводорослей при медленном пиролизе умеренная из-за низкой HR (0,1–1°C/с), что приводит к более высоким выходам как полукокса, так и неконденсирующихся газов в ущерб биомасляная фракция. Температура является важным фактором, влияющим на эффективность медленного пиролиза микроводорослей. Влияние этого параметра исследовано в литературе в широком диапазоне (200–700°C) (Belotti et al., 2014; Демирбаш, 2006 г.; Йена и Дас, 2011 г.; Пан и др., 2010; Пэн и др., 2000). Максимальные массовые выходы бионефти (24–55% масс.) с высокой ВТС (25–40 МДж/кг) были получены при температуре около 500°C для различных конфигураций реактора и видов микроводорослей (Demirbaş, 2006; Jena and Das, 2011; Пэн и др., 2000). Таким образом, Grierson et al. (2009) исследовали шесть видов микроводорослей, которые подвергались одинаковым условиям медленного пиролиза 10°C/мин и 500°C. Было обнаружено, что для всех видов энергия, необходимая для достижения термического преобразования, составляет приблизительно 1 МДж/кг.Однако распределение массы и энергетического продукта значительно варьировалось от одного вида к другому, зеленые виды (такие как T. chuli и Chlorella ), обеспечивающие более высокое производство биотоплива (газов и бионефти) с образованием менее 37 мас.% угля . Таким образом, массовые выходы бионефти и газа варьировались от 24–43 и 13–25% масс. соответственно. Demirbaş (2006) изучил медленный пиролиз C. protothecoides при различных температурах, наблюдая увеличение выхода бионефти от 5.от 7 до 55,3% масс. при повышении температуры с 250°C до 500°C, снижаясь до 51,8% масс. при 600°C. Наоборот, выход газа непрерывно увеличивался во всем диапазоне температур почти до 40 % масс. Этот автор пришел к выводу, что бионефть от пиролиза микроводорослей имеет лучшее качество с точки зрения теплотворной способности, чем от мхов и пиролиза древесины. Йена и Дас (2011 г.) получили выход бионефти в диапазоне 23–29 % масс. при оценке характеристик медленного пиролиза S. platensis при 350–500°C.Авторы заметили, что чем выше температура, тем выше конверсия и лучше качество бионефти с точки зрения вязкости и теплотворной способности.

С другой стороны, остатки микроводорослей после экстракции липидов также исследовались в качестве источника топлива посредством пиролиза. Так, Пан и соавт. (2010) обнаружили, что максимальный выход бионефти составляет 31% масс. при 400°C во время пиролиза Nannochloropsis sp. остаток. Фракции газа и полукокса следовали противоположным тенденциям с температурой пиролиза, что сопровождалось заметным увеличением всех газовых компонентов, за исключением CO, который уменьшился.Вардон и др. (2012) сравнили процесс медленного пиролиза биомассы Scenedesmus в сырой форме и в форме, лишенной липидов, с получением (безводного) выхода бионефти 31 и 24 мас.% соответственно, тогда как выход газа следовал противоположной тенденции со значениями 12 и 21% масс. Основными видами газа в добываемом неконденсируемом газе были CO 2 , CO, CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 и H 2 .

Грирсон и др.(2011) оценили свойства бионефти, полученной в результате медленного пиролиза T. chui (43% масс. с ВТС 27,9 МДж/кг), и обнаружили, что компоненты бионефти включали большую долю ценные молекулы в диапазоне C 16 – C 20 , такие как жирные кислоты, алканы, алкены, амиды, альдегиды, терпены, пирролидинины, фитол и фенолы. На и др. (2012) исследовали пиролиз Chlorella sp. KR-1 и выполнили дальнейшее деоксигенирование посредством стадии каталитического декарбоксилирования.Выход пиролизного масла составил 55% масс., а легкая фракция составила 64,2% от общего количества и в основном состояла из свободных жирных кислот (C 16 , C 18 ) и углеводородов (C 15 , C 17 ). ) подходит для каталитического декарбоксилирования.

11.2.2 Быстрый пиролиз

Быстрый пиролиз включает использование высоких скоростей нагрева (10–200°C/с) биомассы и короткое время пребывания (0,5–10 с) паров пиролиза в реакторе, что позволяет производство бионефти должно быть максимальным.Соответственно, в последнее время большое внимание уделяется быстрому пиролизу для производства жидкого биотоплива из различных видов биомассы, например микроводорослей (Chen et al., 2015).

Массовые выходы и HHV бионефти быстрого пиролиза микроводорослей, найденные в современной литературе, варьируют в широком диапазоне со значениями от 18–72 % масс. и 18–41 МДж/кг соответственно в зависимости от условий эксплуатации: температуры (300 –600°C), скорость нагрева (600–1000°C/с) и время пребывания (1,5–3 с) (Babich et al., 2011; Belotti et al., 2014; Кампанелла и Гарольд, 2012 г.; Харман-Уэр и др., 2013 г.; Ким и др., 2014 г.; Мяо и Ву, 2004 г.; Мяо и др., 2004 г.; Ван и др., 2013). Таким образом, Белотти и соавт. (2014) наблюдали более высокий выход бионефти при быстром пиролизе микроводорослей по сравнению с медленным пиролизом. При этом выход бионефти непрерывно снижался с температурой (400–700°С) с 72 до 59% масс., улучшая газовую фракцию с 5 до 22% масс. В этой работе азотное голодание микроводорослей было предложено в качестве стратегии для увеличения производства бионефти (72 против 69 мас.% при 400°C) и улучшения ее качества.Био-масла, полученные из истощенной биомассы, имели более высокое содержание жирных кислот и более низкое содержание азотистых веществ. Кроме того, более высокое количество липидов, присутствующих в микроводорослях, испытывающих недостаток азота, привело к более высокому содержанию углерода и, следовательно, к небольшому увеличению их HHV.

Большинство работ по изучению быстрого пиролиза микроводорослей выполнено в непрерывном режиме в реакторах с псевдоожиженным или фонтанирующим слоем (Fermoso et al., 2016; Hernando et al., 2016; Nowakowski et al., 2007; Patwardhan et al., 2010; Виспут и др., 2010). Мяо и Ву (2004) указали, что бионефть, полученная в результате быстрого пиролиза микроводорослей, которые подверглись манипулированию метаболическим путем посредством гетеротрофного роста, имела более высокую теплотворную способность и более низкое содержание кислорода, 41 МДж/кг и 11,2 % масс. соответственно, чем из автотрофных клеток (30 МДж/кг и 19,4% масс. O соответственно) и древесины (31 МДж/кг и 37,3% масс. O соответственно). Более высокая степень дезоксигенации биомасел, полученных из микроводорослей, обеспечивает лучшую стабильность при хранении, чем биомасла, полученные из древесины.Соответственно, гетеротрофно выращенные микроводоросли могут быть лучшим сырьем для быстрого пиролиза, чем автотрофно выращенные микроводоросли.

Scenedesmus sp. подвергался пиролизу в конфигурации реактора с псевдоожиженным слоем (Harman-Ware et al., 2013; Kim et al., 2014). Ким и др. сравнил быстрый пиролиз этой микроводоросли с скорлупой семян ятрофы. Производство бионефти из микроводорослей и ятрофы составило 52 и 46 мас.% соответственно. Количество генерируемого угля было почти одинаковым для обеих биомасс, тогда как ятрофа поддерживала большее производство газа (в основном CO и CO 2 ).Био-масло из микроводорослей содержало высокие концентрации алифатических соединений, алкиловых эфиров жирных кислот, спиртов и нитрилов. Харман-Уэр и др. (2013) исследовали эффективность быстрого пиролиза Scenedesmus sp. в стендовом фонтанирующем слое, работающем при 480 °C, с достижением выхода бионефти 55 % по массе со средним значением HHV 18,4 МДж/кг, что сравнимо с выходом бионефти, полученной в результате быстрого пиролиза древесины (Mohan et al. al., 2006), но ниже значения, указанного Miao and Wu (2004) для бионефти, полученной в результате быстрого пиролиза, равной 92–124 °C.protothecoides культивируется автотрофно.

Быстрый пиролиз микроводорослей также проводился в реакторах с неподвижным слоем различной конфигурации, таких как вертикальный реактор с падающими твердыми частицами (Campanella and Harold, 2012) и горизонтальный подвижный реактор (Babich et al., 2011). Так, Кампанелла и Гарольд (2012) исследовали различные виды микроводорослей в условиях быстрого пиролиза в реакторе с падающими твердыми частицами, получив более высокие объемы производства бионефти, чем в системе с неподвижным слоем. Они наблюдали снижение производства бионефти при температурах реакции (450-600°С) от 30.от 6 до 22,8 % масс. с максимальным выходом 33,1 % масс. при 500°С в процессе быстрого пиролиза зеленых водорослей. Они также протестировали различные виды водорослей (зеленые, зелено-синие и , хлорелла среди прочих) в тех же условиях, поддерживая выход бионефти в диапазоне от 25 до 47% масс. Продукт, как и ожидалось, содержал довольно большую долю O- и N-содержащих соединений, что хорошо согласовывалось с элементным составом исходного сырья. С другой стороны, Бабич и соавт. (2011) обнаружили увеличение выхода бионефти при температуре (300–450°C) от 35 до 55% масс.Теплота сгорания (~ 26 МДж/кг) и содержание воды (38–40 %) этих биомасел не изменялись с температурой, что приводило к более высокой эффективности рекуперации энергии при более высоких температурах (от 26 % до 42%).

Ван и др. (2013) исследовали потенциал извлечения энергии и питательных веществ из остатков C. vulgaris после экстракции липидов посредством быстрого пиролиза. Выход бионефти, полукокса и газа составил 53, 31 и 10 мас.% соответственно. Содержание кислорода в бионефти составляло 33,7 % масс., что ниже, чем в бионефти из древесины (35–40 % масс.).Кроме того, было извлечено 52,3 и 60,3% масс. углерода и азота, соответственно, присутствующих в остатке C. vulgaris . Полученное биомасло состояло из ароматических соединений, амидов, аминов, карбоновых кислот, фенолов и жирных кислот, среди прочего. Из-за высокой доли белков в сырье многие соединения бионефти содержат азот, например нитрилы и пирролы. Кроме того, более 94% энергии, содержащейся в сырье, было восстановлено в продуктах бионефти и биоугля.

Печи Biochar — biochar-international

Печи для производства биоугля на благо климата, здоровья и почвы

Для тех, кто живет в развитом мире, может быть неожиданностью узнать, что более двух миллиардов человек все еще готовят и отапливают свои дома с помощью примитивных печей или открытого огня, сжигая дрова, солому, навоз или уголь.

Эти неэффективные технологии загрязняют воздух, что может нанести вред здоровью органов дыхания и сердца и усугубить глобальное потепление.Люди изо всех сил пытаются собрать достаточно топлива из биомассы для удовлетворения своих потребностей. И во многих случаях спрос на древесину ускоряет обезлесение.

В течение почти двух десятилетий небольшая группа исследователей и защитников развития работала над улучшением бытовых технологий получения энергии из биомассы. Теперь опасения по поводу глобального потепления добавили новую причину для ускорения перехода к более чистому использованию энергии биомассы в развивающихся странах. Новые технологии печей могут производить как тепло для приготовления пищи, так и биоуголь для секвестрации углерода и строительства почвы.Ограниченные испытания показывают, что эти печи намного эффективнее и меньше загрязняют окружающую среду

Разработчики печей сталкиваются с множеством проблем. К ним относятся:

1) Обеспечение снижения потребления биомассы.
2) Производство доступной по цене долговечной печи, простой в эксплуатации и обслуживании.
3) Изготовление печи, эффективность которой не снижается со временем.
4) Понимание потенциального дополнительного бремени производства и распространения биоугля
, особенно для женщин.
5) Понимание поведенческих и социологических барьеров на пути к новым технологиям.

Потенциальные преимущества печей для производства биоугля

Здоровье: Печи, производящие биоуголь, потенциально намного чище, с меньшими выбросами окиси углерода, углеводородов и мелких частиц.

Климат: Печи, производящие биоуголь, имеют более низкие выбросы парниковых газов (двуокиси углерода и метана) и черного углерода, создают биоуголь, который можно использовать для связывания углерода в почве, и сокращают использование удобрений на основе ископаемого топлива.

Вырубка лесов: печи для производства биоугля потребляют меньше топлива, могут использовать более широкий спектр видов топлива и могут заменить неэффективные технологии производства древесного угля.

Почвы: Печи, производящие биоуголь, создают биоуголь, который улавливает углерод в почве, может в некоторых случаях снижать выбросы закиси азота (мощного парникового газа) из почв, улучшать плодородие и повышать продуктивность деградированных почв.

Генерация дохода: печи для производства биоугля могут вмещать многие формы сельскохозяйственных отходов, некоторые из которых не требуют дальнейшей обработки.Сбор этого остатка — еще одна возможность получения дохода, недоступная в настоящее время для большинства других печей, поскольку они не могут использовать этот тип топлива.

Печи для производства черного угля и биоугля

Программа ООН по окружающей среде в настоящее время признает, что атмосферные бурые облака (АВК) вносят основной вклад в изменение климата (ЮНЕП, 2008 г.). ABC вызваны выбросами твердых частиц в результате неэффективного сжигания биомассы и ископаемого топлива и включают как черные частицы (сажу), которые нагревают атмосферу за счет поглощения солнечного света, так и белые частицы, отражающие солнечный свет и способствующие охлаждению.

Черный углерод оказывает значительное влияние на глобальное потепление, уступая только двуокиси углерода (CO2) (V. Ramanathan & G. Carmichael, 2008). Однако время пребывания черного углерода в атмосфере составляет всего несколько недель, а выбросы CO2 остаются в атмосфере более века. Это означает, что у нас есть возможность для немедленных действий по уменьшению воздействия на климат за счет сокращения выбросов черного углерода.

В то время как большая часть черного углерода выбрасывается лесными пожарами и дизельным топливом, используемым в промышленно развитых странах, от 25 до 35 процентов приходится на бытовое потребление энергии в Китае и Индии (V.Раманатан и Г. Кармайкл, 2008 г.). К сожалению, даже некоторые усовершенствованные (не производящие биоуголь) кухонные плиты, которые в остальном эффективно используют древесину, по-прежнему выделяют большое количество черного углерода. Одно исследование, сравнивающее усовершенствованные кухонные плиты, показало, что распространенная конструкция, ракетная печь, имеет выбросы черного углерода, равные выбросам открытого огня (MacCarty & Bond, et al, 2008). Исследование показало, что печи-газификаторы, как с естественной тягой, так и с вентилятором, имеют очень низкий уровень выбросов черного углерода. Это типы печей, которые можно настроить для производства биоугля.

Печи, производящие биоуголь, еще не являются зрелой технологией, и действительно, выбросы от нескольких разработанных конструкций еще не подвергались систематическим испытаниям. Однако есть веские основания полагать, что они будут такими же чистыми или чище, чем другие печи-газификаторы, которые не сохраняют биоуголь, а сжигают его (П. Андерсон, 2009).

Статус технологии производства биоугля

Ряд исследователей и программ по всему миру занимаются производством эффективных и экономичных печей, производящих биоуголь, однако пока финансирование этих проектов очень мало.Ниже приводится описание некоторых конструкций и программ, находящихся в эксплуатации.

Существует два основных типа печей, которые можно использовать для производства древесного угля и тепла: газогенератор с восходящим потоком воздуха (TLUD) и печь Anila.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.