PROCESE DE CARBONIZARE
capitolul 4
PROCESE DE CARBONIZARE
4.1 Cum se transformă lemnul în cărbune
Faza de carbonizare poate fi decisivă în fabricarea cărbunelui, deși nu este cea mai scumpă. Cu excepția cazului în care este finalizat cât mai eficient posibil, poate crea un risc pentru funcționarea generală a producției de cărbune, deoarece randamentele reduse în carbonizare au un impact pe întregul lanț de producție, sub forma unor costuri mai mari și a risipei de resurse.
Lemnul este format din trei componente principale: celuloză, lignină și apă. Celuloza, lignina și alte materiale sunt puternic legate între ele și constituie materialul numit lemn. Apa este absorbită sau reținută ca molecule de apă în structura celulozei/ligninei. Lemnul uscat la aer sau „parcat” conține încă 12-18% apă absorbită. Lemnul în creștere, tăiat recent sau „nu staționar”, conține, de asemenea, apă lichidă, aducând conținutul total de apă la aproximativ 40-100%, exprimat ca procent din greutatea lemnului uscat la cuptor.
Înainte de carbonizare, apa din lemn trebuie îndepărtată complet ca abur. Este nevoie de multă energie pentru evaporarea apei, astfel încât utilizarea cât mai multă posibilă la soare pentru pre-uscarea lemnului înainte de ardere îmbunătățește foarte mult eficiența. Apa care rămâne în lemnul care trebuie carbonizat trebuie evaporată fie în groapă, fie în cuptor, iar această energie ar trebui furnizată prin arderea unei părți din lemn în sine, care ar putea fi transformată în schimb în cărbune utilizabil.
Primul pas, în carbonizarea cuptorului, este uscarea lemnului la 100 ° C, sau mai puțin, până la conținutul de umiditate zero, apoi creșterea temperaturii lemnului uscat în cuptor la aproximativ 280 ° C. Energia pentru aceste etape provine din arderea parțială a unei părți a lemnului încărcat în cuptor sau în groapă și este o reacție absorbantă de energie sau endotermă.
Când lemnul este uscat și încălzit la aproximativ 280 ° C, spontan începe să se despartă, producând cărbune plus vapori de apă, dimineți, acid acetic și compuși chimici mai complexi, în principal sub formă de gudroane și gaze necondensabile, care constau în principal în hidrogen, monoxid și dioxid de carbon. Aerul este permis să pătrundă în cuptor sau în groapa de ardere, astfel încât o parte din lemn să fie arsă, iar azotul din acest aer va fi prezent și în gaz. Oxigenul din aer va fi consumat în arderea unei părți din lemn, peste temperatura de 280 ° C. eliberează energie, deci se spune că această reacție este exotermă.
Tabelul 4. Efectul temperaturii de carbonizare asupra randamentelor și compoziției cărbunelui
Temperaturile scăzute de carbonizare dau un randament mai mare în cărbune, dar este de calitate scăzută, care este coroziv, deoarece conține gudroane acide și nu arde cu o flacără curată, fără fum. Un cărbune comercial bun ar trebui să conțină aproximativ 75% carbon fix pentru care este necesară o temperatură finală de carbonizare de aproximativ 500 ° C.