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【资料】碳化系统的比较性能

发布日期:2019-03-20 11:32 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:

13.1。 碳化设备的性能指标 13.2。 木材特性对碳化方法的影响 在世界各地,木材被各种各样的系统变成了木炭。 每个潜在的木炭生产商都对选择最佳碳化方法感兴趣。 仔细观察可以依

13.1。化设备的性能指标
13.2。木材特性对碳化方法的影响


在世界各地,木材被各种各样的系统变成了木炭每个潜在的木炭生产商都对选择最佳碳化方法感兴趣。仔细观察可以依靠相同的基本原理,揭示为什么如此多的碳化木材可以共存,细节不同的原因。

大多数木炭是由小规模农民型生产者制造的,可以满足当地的需求,也可以限制市场。木炭的国际贸易相对较少,一个地区的生产者与另一个地区的生产者之间几乎没有任何竞争。这一事实往往会隔离各个国家的木炭生产商,并使区域差异继续存在。

碳化木材的原因是另一个因素。一方面,那些为工业生产木炭的人有兴趣争取最大的生产力和效率。另一方面,那些碳化木材的人只是因为他们不能将原木形式的木材燃料细分用于家庭烹饪中的任何其他方法。他们有一套完全不同的指导方针。第一组可以获得资金和技术,后者可能甚至没有高效的斧头或锯,必须选择一种需要绝对最低资本投资的方法。如果这意味着浪费资源或人力资源,那么似乎没有其他选择。

传统是农村社会的具体智慧,起着重要作用。使用已知在当地成功运作的既定方法对于那些因经济状况不稳定而无法承担风险的人来说是合乎逻辑的选择。在社会因素占主导地位的情况下,除非社会因素发生变化,否则通常很难引入新的木炭制造技术。人们经常看到通过提供援助来改变木炭制造技术的尝试:诸如链锯,新窑等的输入。当这些投入不再可用时,经济上的必要性迫使生产者恢复传统的,成功的方法,并带来明显的技术缺陷。因此,碳化方法不能仅仅基于技术因素来评估; 社会因素同等重要。

但从长远来看,良好的技术对于改善社会条件非常重要。因此,如果社会因素允许,应采用以较低成本提供更高质量木炭的更高产量的方法。在比较将木材转化为木炭的不同方法时,本章将关注这些技术因素。

13.1。碳化设备的性能指标

各种碳化方法被分类(13)。所遵循的方法基于参考文献29,其给出了可用方法范围的有用总体视图。

第一个主要区别是通过外部手段,木材,石油,天然气等加热木材的系统,以及通过燃烧部分木材并使用这种热量,允许在碳化器内部进行有限规模燃烧的系统。使其余部分干燥并碳化。

图13.碳化系统的分类

这种方法应该是最有效的,因为使用低成本的木材燃料在需要的地方产生热量。在实践中,难以控制燃烧并且一些额外的木材被燃烧,这降低了产量。

间接(外部)加热允许更精确的控制,但是将热量传递给电荷是困难且低效的,并且金属蒸馏器几乎是必不可少的。可以从燃烧产物中回收副产物而不受污染。混合方法通过使热气体通过木材来加热木材的电荷。通过燃烧可以是木材,油或气体的燃料获得热气体。需要精确控制以确保热气体不含氧气,否则一些木材将被燃烧而不仅仅是碳化。从热气体到木材的热传递是非常有效的,并且在适当控制下再循环气体的情况下,冷凝和收集副产物和可燃木材气体是可行的。

使用内部产生的热量的系统可以通过它们的构造方法进一步划分。发现的三种可能性是成本最低的土,中等成本的砖或砖石,以及最贵的钢。钢窑进一步细分为便携式和固定式。

钢窑有两个优点:它们可以很容易地移动,这可能非常有用,并且它们可以快速冷却,从而缩短了循环时间。然而,便携性并不总是一个有效的想法,因为它使得难以有效地组织和监督生产,并且通过将水喷射到窑中,使用粘土和水的浆料(小心)可以非常快速地冷却固定的砖窑。虽然循环时间仍然是六到八天左右,而钢窑的循环时间仍然是两天,但砖窑的体积更大,成本更低,这使得它们更受欢迎,除非便携性至关重要。

即使在高效运行的情况下,地球窑和坑仍然是缓慢燃烧和缓慢冷却并且用土壤污染木炭。但是,在资本有限或不存在的情况下,它们具有真正的优势。

由外部热源加热的窑被细分为通过使热气体通过装料而加热的窑和通过蒸馏器壁传递热量的窑。这个细分中的大多数碳化器都是金属的,但有一个例外,Schwartz窑,仍然是商业上使用的砖,并通过压制来自窑炉侧面的篝火燃烧木材的热烟气来加热炉料。从理论上说,由于低质量的木材和树皮可以燃烧,实际上窑比内部烧制的砖窑因其高建筑成本需要钢和铸铁部件,难以精确控制火灾,以及密封窑冷却,导致漏气和木炭流失。

由于成本高且内在效率低,因此通过壁加热的钢制蒸馏器今天使用不多,但最近出现了一些便携式和半便携式实验蒸馏器(14),例如康斯坦丁蒸馏器和牙买加油桶蒸馏器。通过循环气体加热的钢制蒸馏器是高效的,生产出优质的木炭,并且可以回收副产品。然而,它们的高资本成本使它们没有吸引力,除非传统系统的劳动力成本超过高资本成本。这些蒸馏器主要用于制造冶金和化学用高级木炭。它们在木炭行业中的应用曾经看起来很有吸引力,但最近在制造无碳的高纯度铁和世界钢铁工业的变化方面取得了进展,使用它们有问题,直到开发出较低的资本成本版本。他们似乎不太可能对发展中国家的家用木炭生产做出任何重大贡献。

对各种类型的碳化器进行分类后,可以使用各种计算指标(29)进行比较,例如每单位内部产量的生产,占用的单位面积,投入的资金单位等。这些计算最好进行到当在广泛的社会和技术基础上选择所需的基本碳化物类型时,比较细分内的类型。实际上,就发展中国家而言,选择仅限于在坑,土窑,砖窑和钢窑之间进行内部加热。如果资本是限制性资源,并且木材可用,则最好使用土窑。如果有一些资金可用并且需要认真努力以有效地生产优质木炭,那么砖窑可能是首选。

13.2。木材特性对碳化方法的影响


13.2.1。物种
13.2.2。水分含量
13.2.3。木材尺寸


木材原料的特性对碳化设备的选择和性能有显着影响。三个重要因素是物种,水分含量和木材本身的尺寸。

13.2.1。种类

通常,所有木材种类都可以碳化以生产可用的木炭。不同木材的灰分含量存在差异,但这通常不显着。然而,树皮具有不可接受的高灰分含量,并且树皮炭的结构太脆而不能用于大多数目的。因此,在可能的情况下,不应使用树皮或应尽量减少木材的树皮量。

软木通常比硬木生产更柔软,更易碎的木炭,但如果数量合适,它们是一种很好的原料,可以生产所有类型的木炭。

如果可以选择木材供应,例如建立种植园以提供木材,那么选择物种并管理其生长速度以优化木炭特性是值得的。桉树种类产生良好的致密木炭,并且是有利的种植园物种。在未经证实之前,应该进行仔细的测试,种植鲜为人知的物种。

从长远来看,重要的是每单位质量木材产生的可销售木炭的质量。每公顷种植的木材量只是生产木质物质质量的粗略指标。高体积增量可以对应于低密度,因此每单位体积木材的木炭产量低。更密集的木材通常会产生更致密,更不易碎的木炭。因此,研究确定哪种物种和管理制度能够从种植园产生最大的木质物质产量是值得的。这是一个积极研究的领域,尚无明确答案。但桉树仍然是受欢迎的属。

13.2.2。水分含量

装入窑的木材中的水分必须通过燃烧额外的木材来蒸发,这会降低总产量。此外,延长完成碳化循环的时间,从而增加了成本。未经干燥的木材的体积也高于干木材,因此当使用绿色木材时,窑的填充率会略微降低。木材在空气中干燥,不需要任何加热费用。空气干燥成本主要是金融加上由于真菌腐烂和昆虫袭击造成的木材损失。必须在干燥中达到最佳时间平衡,以便在水分快速流失的早期损失最大量的水分。财务成本较低,昆虫和真菌造成的木材损失仍然很低。大约三个月的干燥大致是最佳的,但这会随着气候和木材的种类而变化。

13.2.3。木材尺寸

碳化率与木材尺寸密切相关。由于将热量传递到木材内部是一个相对缓慢的过程,所以大的木块缓慢碳化。例如,木屑可以快速碳化,但生产的粉末木炭市场价值低。另一方面,密集物种的大直径树干在碳化时可能会破碎,使木炭比其它方式更易碎。研究表明,对于铁工业而言具有最佳性能的木炭是通过在整个谷物上测量约25-80mm的木片生产的。沿着谷物的长度影响很小。(26)。

随着种植园的成长,木材尺寸的木材均匀性是可能的,但天然森林可以生产各种尺寸的木材。切割和分割木材在劳动力,燃料和资金方面成本高昂,应尽可能避免。对于碳化大直径树干和混合尺寸的木材,慢速循环是最好的。坑系统是最佳的。在砖石窑中,较慢的循环,较大的窑最好。它们是一种经过充分验证的方法,用于从天然森林中碳化大直径(约0.5米)的密集木材。通过将大直径块放在装料的中心可以减少碳化的麻烦。通过壁损失大量热量并快速冷却的金属窑对大型木材的碳化无效。

随着燃料,劳动力和资本成本的增加,砍伐木材的成本是一个严重且不断增长的成本,这有利于使用土坑,土墩和砖窑。用大尺寸木材装窑通常也更容易和更快,特别是如果它的长度符合窑,坑或土墩的大小。值得仔细研究生长,收获,干燥和窑炉充电之间的关系,以确定木材在长度和直径方面的最佳尺寸,从而最大限度地减少整体处理和碳化成本,并为最终最终用途提供最佳性能的木炭。获得。

那些买不起锯子和斧头的贫困农村居民经常将大口径的木材转换成木炭,这样它就可以分解成用于烹饪火灾。当比较木材与木炭转化的相对效率以及木材和木炭烹饪火的燃烧效率时,这种做法有很多值得赞扬的地方。进一步的木炭是干燥的,可以无限期地储存而不会变质。计算表明,碳化大直径木材和燃烧木炭的热量大约是在开放式烹饪火中直接燃烧木材的两倍。此外,没有轴,锯和楔子,大直径木材未被使用,并且可能在燃烧之前腐烂。

(责任编辑:活性炭网)
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