ما درجة الحرارة اللازمة لكرملة الخشب؟ – فرن الكربنة العمودي
يُعرف فرن الكرملة العمودي، والذي يُطلق عليه أيضًا فرن الكرملة المعلق، بأنه واحد من أجهزة الكرملة الفعالة المستخدمة على نطاق واسع. يمكنه التحكم بدقة في درجة الحرارة في مراحل مختلفة، مما يحقق إنتاجية عالية وكرملة مستقرة. في إنتاج الفحم، يعتبر التحكم في درجة الحرارة عاملًا رئيسيًا لفعالية الكرملة وجودة الفحم.
إدارة التغيرات في درجة الحرارة بشكل صحيح لا يزيد فقط من معدلات تحويل الخشب، بل يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة ويحسن وقت الكرملة.
عملية الكرملة ومراحل درجة الحرارة
| نطاق درجة حرارة الفرن | نقاط مهمة للتشغيل | الوصف |
|---|---|---|
| ≤ 90 °C | إشعال النيران باستخدام مواد النفايات، لهيب عالي | توفير الحرارة الأولية، التحضير لمرحلة إزالة الرطوبة |
| 90–150 °C | تقليل اللهب | دخول مرحلة إزالة الرطوبة مرحلة، تبخير الماء الداخلي من الخشب |
| 150–230 °C | زيادة اللهب | مواصلة إزالة الرطوبة لمدة حوالي 6 ساعات، ضمان التجفيف المتساوي |
| 230–280 °C | الحفاظ على احتراق مستقر | بدء الاحتراق المساعدة، توليد خليط غازي |
| ≥ 280 °C | إغلاق الباب السفلي، مرحلة الاشتعال الذاتي | يدور ثاني أكسيد الكربون و يحترق من الداخل، لا حاجة لحرارة خارجية |
| حتى ~500 °C | اكتمل الكرملة | بعد الكرملة، تبريد لأكثر من 10 ساعات للحصول على أفضل النتائج |
في فرن الكرملة العمودي، عادةً ما يُقسم العملية إلى خمس مراحل: التسخين، إزالة الرطوبة، المساعدة على الاحتراق، الاشتعال الذاتي، والتبريد. يُظهر الجدول أدناه العلاقة بين درجة الحرارة والتحكم في الاحتراق.
خلال الكرملة، يتبخر الرطوبة الداخلية في الخشب تدريجيًا، وتُطلق الغازات المتطايرة، ويتحول هيكل الخشب إلى كربون مستقر. خاصة عندما تصل درجة الحرارة إلى حوالي 280 °C، يمكن للفرن استخدام الغازات القابلة للاشتعال التي ينتجها للاشتعال الذاتي، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة ويمكّن من الإنتاج المستمر الموفّر للطاقة والصديق للبيئة.
كيف يؤثر محتوى الرطوبة على درجة حرارة الكرملة؟
كلما زاد محتوى الرطوبة، كانت عملية التسخين أبطأ
- يمتص الماء في الخشب كمية كبيرة من الحرارة أثناء التسخين للتبخير، مما يبطئ ارتفاع درجة حرارة الفرن.
- محتوى الرطوبة 10–15%: يرتفع درجة حرارة الفرن بسرعة ويمكن أن يدخل مرحلة الكرملة في وقت قصير.
- محتوى الرطوبة 25–30%: يلزم وقت أطول لإزالة الرطوبة، ويتأخر عملية الكرملة.
تتأثر درجة الحرارة في مرحلة إزالة الرطوبة بمحتوى الماء
- في فرن الكرملة العمودي، تعتبر مرحلة تجفيف الخشب بين 90–150 °C.
- محتوى رطوبة عالي → يحتاج إزالة الرطوبة من 6–8 ساعات؛
- محتوى رطوبة منخفض → يلزم فقط 3–4 ساعات لإكمال العملية.
التحميه بسرعة زائدة ستسبب كرملة غير متساوية
إذا تم تسخين الخشب مباشرة إلى أكثر من 230 °C دون إزالة الرطوبة بالكامل، فمن السهل أن يكون الفحم غير متساوٍ، غير نقي اللون، أو حتى يتشقق الخشب.
جدول تنسيق درجة الحرارة والرطوبة في المراحل المختلفة
| مرحلة درجة الحرارة | محتوى الرطوبة المطلوب | نقاط مهمة للتشغيل |
|---|---|---|
| أقل من 90 °C | أي | إشعال النيران باستخدام مواد النفايات، ابدأ التحضير لإزالة الرطوبة |
| 90–150 °C | رطوبة ≤ 30% | الحفاظ على لهب منخفض، تبخير الماء ببطء |
| 150–230 °C | رطوبة ≤ 20% | زيادة اللهب، إزالة الجفاف بشكل كامل، يبدأ الخشب في التحلل الطفيف |
| 230–280 °C | رطوبة ≤ 15% | دخول مرحلة المساعدة على الاحتراق، توليد خليط غازي |
| 280–500 °C | رطوبة ≤ 10% | كرملة ذاتية الاشتعال، تشكيل فحم عالي الجودة |
مزايا التحكم في درجة الحرارة في فرن الفحم العمودي
- يتم تجهيز فرن الكرملة العمودي بنظام تحكم في درجة الحرارة تلقائي ونظام إعادة تدوير الغاز، مما يتيح كرملة دقيقة وموفرة للطاقة:
- عندما يكون درجة حرارة الفرن أقل من القيمة المحددة، يقوم النظام تلقائيًا بإشعال لإضافة الحرارة.
- عندما تصل درجة الحرارة إلى 280 °C، يشتعل أول أكسيد الكربون الناتج داخل الفرن تلقائيًا لتوفير الحرارة، محققًا الكرملة ذاتية التدوير.
- يتميز الفرن بختم قوي، يمنع بشكل فعال تدفق الهواء العكسي ويقلل من فقدان الحرارة.
- تصميم يجعل عملية الكرملة بأكملها أكثر أمانًا وكفاءة في استهلاك الطاقة، ومناسب بشكل خاص للمواد ذات المحتوى العالي من الرطوبة أو المواد الخام المتنوعة.
محتوى الرطوبة الموصى به للخشب
هناك توازن ديناميكي وثيق بين محتوى رطوبة الخشب ودرجة حرارة الكرملة.
- الرطوبة العالية جدًا تطيل وقت إزالة الرطوبة وتزيد من استهلاك الطاقة.
- قد يتسبب محتوى الرطوبة المنخفض جدًا في أن تكون عملية الكرملة سريعة جدًا، مما يجعل هيكل الفحم هشًا.
في فرن الكرملة العمودي، من المثالي تجفيف المواد الخام إلى محتوى رطوبة 10–15%. هذا لا يختصر فقط وقت الكرملة (حوالي 14 ساعة حرق 10 ساعات تبريد) ولكنه أيضًا ينتج فحم عالي الكثافة، منخفض الرماد، عالي الجودة.
لماذا تختار فرن الكرملة العمودي؟
مقارنة بالأفران التقليدية أو الأفران البسيطة، يتمتع فرن الكرملة العمودي بالمزايا التالية:
- التحكم الدقيق في درجة الحرارة: يضمن كرملة موحدة وجودة فحم أكثر استقرارًا.
- كفاءة عالية: يمكنه كرملة 2500–3000 كجم من المواد الخام كل 24 ساعة.
- موفر للطاقة وصديق للبيئة: يستخدم الغازات القابلة للاشتعال التي يتم توليدها ذاتيًا للدوران، ولا حاجة لوقود إضافي.
- انبعاثات نظيفة ومنخفضة: ينتج دخانًا أقل، وأكثر صداقة للبيئة.
- نطاق واسع من المواد الخام: مناسب للخشب، الخيزران، قشور جوز الهند، قشور النخيل، قشور المكسرات، وغيرها من المواد الحيوية.
أداء الكرملة
مع التحكم المناسب في درجة الحرارة، يمكن لفرن الفحم العمودي إنتاج فحم عالي الجودة بكثافة عالية، وأداء احتراق جيد، وشكل موحد. يمكن إكمال عدة دفعات في يوم واحد، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج.
ما درجة الحرارة اللازمة لكرملة الخشب؟
نطاق درجة حرارة جوهر الكرملة للخشب هو 150 °C–500 °C. مع نظام التحكم الدقيق في درجة الحرارة لفرن الكرملة العمودي، يمكنك بسهولة تحقيق إنتاج فحم عالي الجودة ومستقر.