4. fejezet

Karbonizációs folyamatok

4.1 Hogyan alakul át a fa szénné

A szén-dioxid-kibocsátás fázisa meghatározó lehet a szén előállításában, bár ez nem a legdrágább. Hacsak a lehető leghatékonyabban nem fejezik be, kockázatot jelenthet a széntermelés általános működésére nézve, mivel az alacsony karbonizációs hozamok a teljes termelési láncban hatással vannak, magasabb költségek és erőforrások pazarlása formájában.

gondoskodni kell

A fa három fő összetevőből áll: cellulózból, ligninből és vízből. A cellulóz, a lignin és néhány más anyag erősen kötődik egymáshoz, és a fának nevezett anyagot alkotják. A víz vízmolekulaként felszívódik vagy visszatartja a cellulóz/lignin struktúrát. A levegőben szárított vagy "parkoló" fa még mindig 12-18% felszívódó vizet tartalmaz. A nemrég kivágott vagy "nem álló" fa növekvő fa folyékony vizet is tartalmaz, így az összes víztartalom a kemencében szárított fa tömegének százalékában kifejezve körülbelül 40-100%.

A szénsavasodás megkezdése előtt a fa vízét gőzként teljesen el kell távolítani. Nagyon sok energiára van szükség a víz elpárologtatásához, így a fa lehető legszélesebb körű felhasználása a fa előszárításához az elszenesedés előtt nagyban javítja a hatékonyságot. A fában megmaradt vizet el kell párologtatni akár a gödörben, akár a kemencében, és ezt az energiát a fa egy részének elégetésével kell biztosítani, amelyet ehelyett felhasználható szénné lehet átalakítani.

A kemence karbonizálásának első lépése az, hogy a fát 100 ° C-on vagy ennél alacsonyabb hőmérsékleten szárítsa nullára, majd a kemencében szárított fa hőmérsékletét kb. 280 ° C-ra emelje. Az e szakaszok energiája a kemencébe vagy a gödörbe töltött fa egy részének részleges elégetéséből származik, és energiaelnyelő vagy endoterm reakció.

Amikor a fa száraz és 280 ° C körüli hőmérsékletre melegszik, spontán hasadni kezd, szénnel és vízgőzzel, reggelekkel, ecetsavval és összetettebb kémiai vegyületekkel, főleg kátrányok és nem kondenzálódó gázok formájában, amelyek főleg hidrogénben, monoxidban és szén-dioxidban. A kemencébe vagy az elszenesedő gödörbe levegőt engednek be, hogy a fa egy része megégjen, és ebben a levegőben lévő nitrogén is jelen lesz a gázban. A levegőben lévő oxigén a fa egy részének elégetésében fog elkölteni, 280 ° C fölé. energiát szabadít fel, ezért ezt a reakciót exotermnek mondják.

4. táblázat: A karbonizációs hőmérséklet hatása a szén kitermelésére és összetételére

Szénhozam kemencében száraz tésztán

Az alacsony karbonizálási hőmérséklet magasabb szénhozamot eredményez, de alacsony minőségű, maró hatású, mivel savas kátrányokat tartalmaz, és füst nélkül nem ég tiszta lánggal. A jó kereskedelmi szénnek körülbelül 75% fix szénat kell tartalmaznia, amelynek végső karbonizációs hőmérséklete körülbelül 500 ° C szükséges.

A faszén hozama is mutat némi eltérést a fafaj tekintetében. Bizonyos bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a fa lignintartalma pozitív hatással van a széntermésre; a magas lignintartalom nagy széntermést eredményez. A sűrű fa erős, sűrű szenet is ad, ami szintén kívánatos. A nagyon sűrű fa azonban olykor porhanyós szenet termel, mivel a fa hajlamos az aprítás során elaprózódni. A szén töredezettsége növekszik a karbonizációs hőmérséklet növekedésével és a fix szén tartalma növekszik, miközben az illékony anyagok tartalma csökken. A 450–500 ° C hőmérséklet optimális egyensúlyt nyújt a törékenység és a magas fix széntartalom iránti vágy között.

4.2 Ipari higiénia a karbonizációban

Az elszenesedés káros anyagokat hoz létre, és egyszerű óvintézkedéseket kell tenni a veszély csökkentése érdekében.

A karbonizációval keletkező gáz magas szén-monoxid-tartalommal rendelkezik, amely belélegezve mérgező. Ezért amikor üzem közben a kemence vagy a gödör közelében dolgozunk, vagy amikor a kemencét kinyitjuk, a megfelelő szellőzés biztosításával gondoskodni kell a szén-monoxid szétszóródásáról, amely szintén forró források spontán meggyújtása során keletkezik. faszén.

Az elszenesedő kátrány és füst, bár nem közvetlenül mérgező, hosszú távon káros hatással lehet a légzőrendszerre. A lakóterületeket lehetőleg olyan helyen kell elhelyezni, ahol az uralkodó szél elviszi tőlük a széntermelő füstöt, és a kemenceelemeket ne helyezzék túl közel a lakott területekhez.

A fakátrányok és a pirolénsav irritálhatja a bőrt, és gondoskodni kell a bőrrel való tartós érintkezésük elkerüléséről védőruhák biztosításával és az expozíciót minimalizáló munkamódszerek elfogadásával.

A kádak és a pirolenoidos folyadékok súlyosan szennyezik a vízfolyásokat, és befolyásolják az ivóvíz-tárolókat az emberek és az állatok számára; a halak is káros hatással lehetnek. A közepes és nagyüzemi szénüzemekből származó folyékony szennyvizeket és vizet a nagy ülepedési medencékben kell visszatartani, elpárologtatva őket, hogy ez a víz ne kerüljön a helyi vízelvezető rendszerbe, és ne szennyezze a patakokat.

Szerencsére a kemencék és a gödrök a retortákkal és más kifinomult rendszerekkel ellentétben általában nem termelnek folyékony folyadékot; a melléktermékek többnyire a levegőben, gázként vannak diszpergálva. Ebben az esetben sokkal fontosabbak a környezeti levegőszennyezés elleni óvintézkedések.

4.3 Ösztönzők és személyzeti menedzsment

A szénégetés egy felelősségteljes művelet, amely készségeket, türelmet, tapasztalatot és gyorsaságot igényel a helyes munkamódszerek betartása érdekében, mindenkor és minden évszakban. Az égési szakaszban kapott hozam az egész állomás gazdaságára kihat. Ezért indokolt a faszenet égető legénységnek további ösztönzést fizetni a fizetésért az általuk előállított szén minősége és mennyisége alapján. Ez a séma megköveteli a belépő fa és a szén eltávolító rendszer helyes mérését. A mérések lehetnek térfogatban vagy tömegben, de mégis komolyan kell elvégezni, ha megfelelően akarunk működni és mindenkit kielégítünk.

A szénkészítés gyakran szezonális tevékenység. Az esős évszak megszakíthatja a műveleteket, vagy a mezőgazdasági betakarítási vagy ültetési gyakorlatokban hagyományosan bizonyos időszakokban munkaerő alkalmazható. Ez nehézségeket okozhat a jól képzett és motivált munkaerő vonzásában és megtartásában, de a jó eredmények a stabil és megerősített munkacsoportoktól függenek. Ezért fontos, hogy megpróbáljunk stabil üzemmódot kialakítani a széntermelésben. Látható, hogy ez a tény minden sikeres nagyüzemi szénművelet jellemzője.