Еще
в Каменном веке люди производили и использовали древесный уголь как
топливо для приготовления пищи, в сельском хозяйстве, а также для
изготовления металлического орудия (Бронзовый век). В развивающихся
странах древесный уголь до сих пор широко применяется городским и
сельскимнаселением как средство приготовления пищи и как топливо с
высокой теплотворной способностью. В развитых странах растет спрос на
древесный уголь как топливо для барбекю. Большое количество древесного
угля используется в медном и цинковом производстве так же в производстве
драгоценных металлов.
Получение древесного угля происходит
путем нагревания древесины в отсутствии воздуха, при этом выделяются
изменчивые смолы и смеси газов. Относительное количество этих трех типов
продуктов зависит от используемого оборудования и от особенностей
качества древесины. Содержание влаги особенно важный параметр. Из сухой
древесины можно производить больше древесного угля, чем из влажной.
Использование
древесного угля в барбекю играет важную роль количество смолы. Чем выше
углеродистое содержание, тем меньше смол и меньше дыма во время
сгорания. Для металлургических печей содержание золы, горючесть
древесного угля также важны.
Традиционное производство древесного угля
До
начала двадцатого столетия фактически весь древесный уголь производился
традиционными методами. Древесину помещали в земляные ямы, выкопанные в
виде лодки, освещенные и покрытые землей. При сгорании части древесины
повышается температура для коксования остатка. Груда древесины
покрывались землей и дерном и поджигались через отверстия в земляном
покрытии. Эти отверстия могут быть как открытыми, так и закрытыми, а
новые делались для управления циркуляцией воздуха. Этот метод позволяет
лучше контролировать сгорание и коксование, чем метод "ямы”. Оба метода
существуют по сегодняшний день во многих развивающихся странах, главным
образом, потому что они дешевые. Однако, согласно этим методам,
производится малое количество древесного угля, примерно 1 кг древесного
угля из 8 - 12 кг леса, непостоянное качество (потому что трудно
поддержать однородное коксование) и экологическое загрязнение от выброса
смол и ядовитых газов.
Методы производства древесного угля
В
1970 и 1980 прошлого столетия были предприняты меры для улучшения
методов традиционного производства древесного угля, оборудуя земляные
печи дымоходами, сделанными из нефтяных барабанов и выкладывая топку из
обожженного кирпича. Эти методы основаны на частичном сгорании
деревянной окантовки для обеспечения высокой температуры необходимой для
коксования. Поэтому количество угля сильно зависит от влагосодержания
древесины. Благодаря новым технологиям производства древесного угля из
1кг древесного угля получается 4 – 5 кг леса. Более распространенным
методом считается, когда 1 кг древесного угля получается из 6 – 8 кг
леса. Использование твердых покрытий, таких как металл, кирпич или бетон
внесли значительное преимущества в процессы, которые обеспечивают такое
покрытие, которое сводит к минимуму эффект видимости и дает более
надежные результаты. Стальные печи для обжига кирпича являются менее
трудоемкие, чем земляные насыпи. Однако, они могут быть практически
недоступными для небольших производителей древесного угля из-за их
высокой стоимости. Такие производители в большинстве случаев должны
получать материальную поддержку.
Индустриальные технологии производства
Промышленный
спрос в 20 столетии открывал новые технологии, главным образом
нацеленные на улучшение результата и качества. Были разработаны
различные типы кирпичных и металлических печей с автоматическим или
полуавтоматическим управлением, которые значительно увеличивали
продуктивность (примерно 1 кг древесного угля из 5 – 7 кг леса) и
производили более однородный продукт древесного угля с более высоким
постоянным содержанием (углерода). Много фабрик такого типа на
сегодняшний день находятся в стадии модернизации, потому что
присутствует постоянная проблема загрязнения окружающей среды. Такие
фабрики выбрасывают большое количество дыма, сажи, покрытых дегтем
частиц и грязного воздуха, и считаются опасными для здоровья.
Новый высокопродуктивный метод, системы низкой эмиссии
Данная
тенденция производства древесного угля стремится к усовершенствованию
работы оборудования, направленная на улучшение экологического состояния,
таким образом, поддерживая и улучшая количество и качество древесного
угля. Стальные емкости, заполненные предварительно высушенным лесом
помещаются в керамическую выложенную кирпичом печь для коксования,
нагретую до температуры 900 0С. Смолы и газы нагреваются вместе с лесом,
далее поступая в отдельную высокотемпературную камеру сгорания. Газ от
этой камеры сгорания используется для нагрева печей для коксования и
предварительной сушки леса. Точное управление температурой в
оборудовании такого типа позволяет производить 1 кг древесного угля из 3
– 4 кг леса. Из-за очень высокой температуры камеры сгорания
воспламенены все частицы древесины, смол и газа. В Нидерландах
оборудование такого типа подвели под строгие стандарты эмиссии для
установок сгорания. Эмиссия смол, угарного газа и окиси азота также как и
компоненты воздуха привели в пределы правовых ограничений. У новых
высокопродуктивных фабрик по производству древесного угля низкой эмиссии
наблюдаются более высокие инвестиционные затраты, чем у несовременных
кирпичных или стальных печей. |
