ПРОЦЕСИ НА КАРБОНИЗИРАНЕ
Глава 4
ПРОЦЕСИ НА КАРБОНИЗИРАНЕ
4.1 Как дървото се трансформира във въглища
Фазата на карбонизация може да бъде решаваща при производството на въглища, въпреки че не е най-скъпата. Освен ако не бъде завършен възможно най-ефективно, това може да създаде риск за цялостната работа на производството на въглища, тъй като ниските добиви на карбонизация се предават по цялата производствена верига под формата на по-високи разходи и загуба на ресурси.
Дървесината се състои от три основни компонента: целулоза, лигнин и вода. Целулозата, лигнинът и някои други материали са силно свързани помежду си и съставляват материала, наречен дърво. Водата се абсорбира или задържа като водни молекули в структурата на целулоза/лигнин. Изсушеното на въздух или „паркирано“ дърво все още съдържа 12-18% абсорбирана вода. Нарастващата дървесина, наскоро нарязана или "нестационарна", също съдържа течна вода, като общото съдържание на вода достига около 40-100%, изразено като процент от теглото на сушената дървесина в пещта.
Преди да се случи карбонизация, водата в дървото трябва да бъде напълно отстранена като пара. Отнема много енергия, за да се изпари водата, така че използването на колкото е възможно повече на слънце за предварително изсушаване на дървесината преди овъгляването значително подобрява ефективността. Водата, която остава в дървото, което трябва да се овъгли, трябва да се изпари или в ямата, или в пещта и тази енергия трябва да се осигури чрез изгаряне на част от самата дървесина, която вместо това може да се трансформира в използваем въглен.
Първата стъпка, при карбонизацията на пещта, е да се изсуши дървото при 100 ° C или по-малко до нулево съдържание на влага, след което да се повиши температурата на изсушеното в пещта дърво до около 280 ° C. Енергията за тези етапи идва от частичното изгаряне на част от дървесината, натоварена в пещта или в ямата, и представлява енергопоглъщаща или ендотермична реакция.
Когато дървото е сухо и се нагрява до около 280 ° C, то спонтанно започва да се цепи, като се получават въглища плюс водни пари, сутрини, оцетна киселина и по-сложни химични съединения, главно под формата на катрани и некондензируеми газове, които се състоят главно във водород, моноксид и въглероден диоксид. Въздухът може да влезе в пещта или в овъгляващата яма, така че част от дървесината да бъде изгорена, а азотът в този въздух също ще присъства в газа. Кислородът във въздуха ще се изразходва при изгарянето на част от дървото, над температурата от 280 ° C. освобождава енергия, така че тази реакция се казва екзотермична.
Таблица 4. Ефект на температурата на карбонизация върху добивите и състава на въглищата
Ниските температури на карбонизация дават по-висок добив на въглища, но той е с ниско качество, което е корозивно, тъй като съдържа кисели катрани и не гори с чист бездимен пламък. Един добър търговски въглен трябва да съдържа около 75% фиксиран въглерод, за който е необходима крайна температура на карбонизация от около 500 ° C.