Summary
Группа по ресурсам биомассы штата Юта (UBRG) расширила масштабы простых печей для обжига биоугля в рамках инновационного подхода к сокращению опасного топлива и производству биоугля с использованием металлических ящиков, называемых печами Big Box, которые позволяют производить биоуголь в лесу. В этой статье описывается эксплуатация печи для обжига биоугля Big Box и лучшие практики.
Abstract
Печи для обжига биоугля Big Box являются альтернативой открытому сжиганию, которая позволяет производить биоуголь в лесу в простом металлическом ящике без движущихся частей. Этот подход основан на технологии, используемой производителями древесного угля на протяжении веков, но с современным, механизированным подходом. Мини-экскаватор или другая техника используется для загрузки, обслуживания и опорожнения печей. В этой статье будут изложены лучшие практики обжига биоугля Big Box, включая процедуры проектирования, транспортировки, размещения, загрузки, освещения, закалки и сброса для начинающих, разрабатывающих свои собственные программы печей для обжига биоугля Big Box.
Для производства биоугля требуется среда горения с низким содержанием кислорода, и в печах Big Box используется метод пламенного колпака (иногда называемый пламенной завесой) для сжигания материала с ограниченным образованием дыма. Эти печи были спроектированы таким образом, чтобы их можно было легко перемещать на площадку с помощью прицепа соответствующего номинала. Мини-экскаватор или другая техника используется для загрузки, обслуживания и опорожнения печей. Автор не знает более доступного для людей способа улавливания длительного углерода на ферме, ранчо или на заднем дворе. В этой статье изложены лучшие практики обжига биоугля Big Box, включая процедуры проектирования, транспортировки, размещения, загрузки, освещения, закалки и сброса для начинающих, разрабатывающих свои собственные программы обжига биоугля Big Box.
Introduction
Опасные виды топлива являются серьезной проблемой на диких землях по всему Западу1. Поскольку пожарные мало что могут сделать, чтобы контролировать погоду, контроль над топливом является для нихлучшим вариантом. Целью этого метода является предоставление нового, масштабируемого инструмента для сокращения отходов древесины при производстве биоугля экономически и практически доступным способом. Лесники традиционно складывают в кучи и сжигают материалы, полученные в результате проектов по лесозаготовке и сокращению расхода топлива, но запоследние десятилетия ограничения качества воздуха и более длительные пожароопасные сезоны значительно затруднили сжигание открытых свай. Кроме того, было показано, что сжигание открытых свай может нанести потенциальный долгосрочный ущерб почвам из-за чрезмерного нагрева4. Все эти проблемы являются причиной, по которой UBRG разрабатывает эту технологию для производства биоугля. UBRG поставила перед собой цель обеспечить недорогой и доступный подход к сокращению использования опасного топлива, что приводит к получению ценного продукта5. Такой подход, заключающийся в превращении топлива в сырье и попытке извлечь выгоду из малоценной древесины, изобилует проблемами. Этот подход сохраняет часть углерода, который в противном случае теряется при сжигании или гниении, и перерабатывает его в прочную форму, с периодом полураспада, приближающимся к 1000 летв почве; Это в 10-1000 раз больше, чем время пребывания большей части органического вещества почвы7.
Процесс проектирования печи Big Box начался с обзора других производных технологии, возникшей в Японии. В 2011 году Inoue et al.8 сообщили об эффективности карбонизации и качестве биоугля, производимого в «бездымной углевыжигательной печи M50», производимой компанией Moki в Японии. Биоуголь производился в этих небольших конусообразных печах с эффективностью преобразования от 13% до 19,5% в пересчете на сухую массу. Установлено, что значения связанного углерода и содержания углерода в угле были равны показателям древесного угля, изготовленного ретортным методом при температуре около 600 °С.
Форма Big Box была впервые предложена Келпи Уилсоном в технико-экономическом обосновании для Лесной службы Северной Дакоты по вырубке деревьев в защитных полосах. Уилсон предложил использовать модифицированный стальной мусорный контейнер в качестве печи для обжига колпачков пламени для обработки крупногабаритного материала. Конструкция печи Big Box включает в себя несколько улучшений концепции, которые помогают повысить долговечность, удобство использования и мобильность, как описано ниже. Цифра Уилсона включает в себя предложения по перепрофилированию контейнеров, таких как мусорные контейнеры и резервуары для нефти, для этой цели; Тем не менее, перепрофилированный материал, как правило, окрашен или оцинкован и может подвергать участников семинара воздействию вредных химических веществ в воздухе.
О выбросах из печи Big Box еще не сообщалось, но Cornelissen et al.9 провели испытания на нескольких различных типах печей Kon-Tiki (печь с глубоким конусом) и обнаружили, что выбросы, как правило, ниже, чем при открытом сжигании сырья из биомассы. Они также проверили биоуголь, произведенный на полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), и обнаружили, что уровни ПАУ были значительно ниже норвежского уровня максимально допустимого риска (MTR) для почв. Анализ жизненного цикла печи Oregon Kiln (неглубокая печь в форме пирамиды) показал, что работа печи с пламенным колпачком в лесу была углеродно-отрицательной, что привело к чистому поглощению атмосферного углерода в почве10.
Одним из ограничений подхода Big Box является влажное сырье. В то время как две партии в день материала большого диаметра в этих печах являются разумным ожиданием в засушливом климате и сухом сырье, одна партия в день является более разумным ожиданием в местах с более высокой влажностью и влажностью топлива. Сухое сырье более продуктивно; Влажное сырье будет ограничивать производительность печи. Влажное сырье во влажный день плохо работает. Влажное сырье диаметром менее 10 см пиролизируется более полно, чем влажное сырье большего диаметра. Сухой материал можно легко пиролизировать во влажную и/или снежную погоду. Печи Big Box успешно пиролизируют сухие бревна длиной до 0,76 м (30 дюймов) в диаметре и ветви до менее чем 1 см в диаметре.
Большинство регулирующих органов по качеству воздуха рассматривают работу печи как сжигание в открытом котле, а в штате Юта разрешение выдается только за три дня, что затрудняет планирование, особенно в зимние месяцы, когда атмосферные инверсии являются обычным явлением в наших населенных пунктах. Стоимость проведения сжигания биоугля намного выше, чем простое сжигание свай, что представляет собой еще одно ограничение этого подхода. Этот метод является первым опубликованным низкотехнологичным методом производства биоугля в масштабах, которые исключают дорогостоящую предварительную обработку сырья, такую как измельчение и измельчение перед пиролизом. Этот метод полезен для большинства древесных остатков, которые не были измельчены или обработаны, кроме резки на куски приемлемого размера. Этот метод не подходит для мелкого кускового сырья или сырья, которое будет образовывать маты или шарики из материала, такого как травы, кукурузная стружка и рисовая шелуха.
Конструкция печи
BB12 - это печь с двойными стенками, длиной 3,7 м (12 футов), шириной 1,8 м (6 футов) и высотой 1,2 м (4 фута), изготовленная из стали 14-го калибра. Размер и форма могут быть разнообразными. С планами можно ознакомиться на веб-сайте UBRG11. Воздух в печь не допускается, кроме как в верхнюю часть; Это имеет решающее значение для разработки пламенного колпака, который поглощает большую часть горючих материалов, когда они поднимаются через тепловую колонну. На рисунке 1 приведена подробная информация о внутренних углах печи. Исключение составляет дренажное отверстие, называемое собачьей дверью, показанное на рисунке 2 , потому что оно похоже по размеру на обычную собачью дверь. Он имеет скользящий кусок металла с ручкой, поэтому его можно опустить, закрыть при работе печи и поднять (внимание: горячий), когда он будет готов к опрокидыванию печи.
Две стенки разделены для обеспечения воздушного зазора12 и открыты сверху и не полностью герметизированы снизу, за исключением внутренней части печи. На рисунке 3 приведена подробная информация о воздушном зазоре и верхней части стен. Избегайте герметичных помещений, чтобы избежать проблем во время теплового расширения и последующего сжатия. Печи с одинарными стенками по-прежнему эффективны для сокращения выбросов опасных видов топлива и производства биоугля, но печи с двойными стенками позволяют оборудованию и операторам работать вплотную друг к другу с меньшим тепловым воздействием. Если производство биоугля является наиболее важной целью, печь с двойными стенками может быть более эффективной. Если сокращение использования опасных видов топлива является основной целью, а биоуголь является второстепенным, то одностенная печь, вероятно, будет достаточной.
Protocol
1. Транспортировка на объект
- Погрузите BB12 на прицеп для транспортировки с помощью мини-экскаватора (с большим пальцем) и цепями ИЛИ вилочного погрузчика 4 x 4, используя карманы для вил.
ПРИМЕЧАНИЕ: Во всех дальнейших ссылках на мини-экскаватор предполагается, что он имеет управляемый большой палец с ковшом. - Закрепите печь на прицепе с помощью ремней с храповым механизмом с прочностью на разрыв более 1 361 кг (3 000 фунтов) каждый. Пример приведен на рисунке 4 .
- Разгрузите печь с помощью мини-экскаватора или вилочного погрузчика или привяжите ее к дереву/транспортному средству и отъезжайте, позволив ей упасть на землю. Оказавшись на месте, перетащите печь по земле на полозьях с помощью пикапа и ремней.
2. Подготовка на месте
- Разместите BB12 на относительно ровной поверхности (уклон < 10%) довольно близко к поленнице, убедившись, что дренажная панель собачьей двери находится на стороне спуска, если она находится на склоне.
ПРИМЕЧАНИЕ: Во время работы держите сливную панель собачьей дверцы закрытой. - Выберите исходное сырье, которым могут быть любые древесные породы. Используйте мелкий сухой материал для запуска печи, особенно при работе с влажным сырьем.
- Соберите и сложите в штабеля достаточное количество сырья для питания печи. Нарежьте все сырье на длину, которая меньше максимального размера печи, чтобы оно легко поместилось.
3. Снижение опасности
- Перед воспламенением проконсультируйтесь с местными органами пожарной безопасности и контроля качества воздуха, чтобы убедиться, что пожарная опасность не слишком высока для воспламенения и что правила качества воздуха не влияют на планы сжигания. Обязательно предупредите местные пожарные органы о планах перед возгоранием.
- Перед розжигом постройте линию огня (тропа шириной 1 фут, соскобленная до минеральной почвы) полностью вокруг печи, чтобы огонь не расползался. Перед розжигом печи убедитесь, что заряженный шланг подключен к достаточному источнику воды, в зависимости от текущей пожарной опасности, для контроля пожара.
4. Загрузка и освещение печи
- Произвольно загружайте в печь сырье с помощью мини-экскаватора; Размер/порядок добавления сырья не имеет значения. На рисунке 5 показано изображение загруженной печи.
- Уложите слой топлива меньшего диаметра (исходного сырья) на верхнюю часть печи, чтобы обеспечить быстрое воспламенение.
- После загрузки зажгите печь капельной горелкой, пропановой горелкой или другим зажигательным устройством, предварительно зажегши верхнюю часть печи. На рисунке 6 показаны изображения освещения печи и работы печи.
5. Уход за печью
- Дайте печи сгореть и добавьте топливо, если позволяет огонь; Ожидайте короткого периода дымообразования после добавления материалов в печь. Обратите внимание, что колпак пламени скоро изменится и продолжит поглощать горючие вещества, когда они поднимаются через столб тепла/дыма. Ухаживайте за печью, похожей на костер; Добавление слишком большого количества топлива за один раз потушит огонь, но слишком малое количество приведет к тому, что огонь погаснет. На рисунке 7 показано изображение колпачка пламени.
- Следите за печью и окружающей растительностью на предмет искр или углей, которые могут вызвать нежелательное возгорание.
- Продолжайте обслуживать/загружать печь таким образом до тех пор, пока печь не заполнится/сырье не будет исчерпано/до конца смены.
6. Закалка
- Когда печь заполнена или почти заполнена углями и горящее горение уступает место тлеющему или тлеющему горению, закаляйте, чтобы остановить горение и сохранить угли. На рисунке 8 показана печь, готовая к закалке.
- Используйте шланг диаметром 3,8 см (1,5 дюйма) и водяной насос (часто называемый объемным насосом или насосом для мусора в пунктах проката) от источника воды или водовоза, чтобы закалить печь, используя примерно 300 галлонов воды. Утопите угли; Продолжайте добавлять воду до тех пор, пока угли не окажутся в стоячей воде, и перемешивайте с помощью мини-экскаватора, чтобы устранить сухие горячие точки и продолжающееся горение. На рисунке 9 показана закалка с помощью шланга.
- Как только печь полностью закалена, откройте дверцу для собаки, чтобы слить воду, что сделает печь легче для опрокидывания биоугля.
7. Чаевые
- После того, как печь полностью закалится и осушена, высыпьте содержимое на землю, прилегающую к печи.
- Сначала подготовьте территорию, используя машину, чтобы построить линию огня вокруг пространства, где будут находиться угли, и соскребите все топливо, включая траву, палки, хворост и бревна, из этого пространства.
- Используйте машину и цепи/ремни, чтобы подтянуть печь к машине. На рисунке 10 показана печь, опрокидываемая мини-экскаватором.
- Контролируйте стрелу/гидравлические шланги/фитинги мини-экскаватора на предмет теплового воздействия; время от времени кладите тыльную сторону ладони сначала рядом с этими частями, а затем на них, чтобы убедиться, что они не слишком горячие, чтобы к ним прикасаться; Если это так, дайте им немедленно остыть.
8. Холодный трейлинг
- Перед тем, как покинуть участок, убедитесь, что огонь потушен, проведя руками по всему количеству произведенного биоугля. Убедитесь, что он полностью прохладный на ощупь, чтобы вызвать огонь.
ПРИМЕЧАНИЕ: BB12 поставляется с крышками, которые можно использовать в целях безопасности; Если произойдет чрезвычайная ситуация, например, пожар или травма, крышки могут быть размещены на печи, чтобы предотвратить выход искр / углей из печи, и зону можно безопасно эвакуировать. Процедура может быть приостановлена в любой момент. В местах с высокой влажностью, где пожарная опасность, как правило, низкая, крышки могут не понадобиться.
Representative Results
С октября по март печи Big Box пиролилизовали различные виды сырья в биоуголь (Таблица 1). Чем суше и чище топливо, тем производительнее печи. Диаметр топлива менее важен, печи имеют пиролизные бревна полной длины диаметром более 76 см; Однако, если производство биоугля является наиболее важным аспектом проекта, необходимо отметить, что заполнение печей сырьем более равномерного размера может дать самый высокий выход биоугля. Печи могут эксплуатироваться таким образом, чтобы максимизировать производство биоугля, или они могут эксплуатироваться для максимизации потребления опасного топлива, или они могут эксплуатироваться таким образом, чтобы сосредоточиться на любой точке континуума между этими несколько противоположными целями.
Крышки тяжелые и острые, и с ними нельзя обращаться в одиночку. На рисунке 11 показано, как крышку перемещают два человека. Лучше всего, чтобы за печью ухаживали 2-3 человека; Один управляет машиной, а другие следят за тем, чтобы избежать очагов возгорания, разрезая бензопилой любой материал, который слишком длинный, чтобы попасть в печь, собирая небольшие кусочки горящего материала, которые могли выпасть из печи.
Полозья на дне печи позволяют перетаскивать ее на короткие расстояния. Печи можно тащить по крайней мере на четверть мили по грунтовым дорогам и по земле. На рисунке 12 показана буксируемая печь. Когда последняя часть штабеля сырья помещается в печь, вместо того, чтобы завершать замес и закаливать частично заполненную печь, более эффективно перетаскивать печь между штабелями во время ее работы, используя пикап и ремни. В нижней части печи есть люверсы для крепления ремней или цепей для перетаскивания. Затем, достигнув свежего штабеля, операторы могут продолжить загрузку печи в соответствии с указаниями.
Как правило, это бревна, которые не полностью пиролизуются в биоуголь, которые могут быть добавлены в следующую печь или могут быть разбросаны в лесу в виде крупного древесного мусора, что дает экологические преимущества или может быть использовано для применения в Hügelkultur (древесина насыпается и закапывается для создания приподнятой грядки). На рисунке 13 показаны не до конца пиролизованные бревна, иногда называемые костями.
Рисунок 1: Внутри пустой печи. Внутри пустой печи; Обратите внимание на отсутствие воздушных зазоров. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Открытая дверь для собаки. Собачья дверца частично открыта, и вода вытекает из печи после завершения закалки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Зазор между стенами. Зазор между стенками печи, не демонстрирующий герметичных полостей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Печь, закрепленная для транспортировки. Обвязка и прицеп используются для безопасной транспортировки печи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Загрузка печи. Печь загружается русским оливковым деревом, демонстрируя метод загрузки и неорганизованность внутри печи. Пример печи, загруженной легким сырьем. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Освещение печи. Оператор использует капельную горелку для верхнего освещения загруженной печи. Пример печи, загруженной тяжелыми материалами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 7: Колпачок пламени. Колпак пламени образовался над верхней частью печи, очень мало видимого дыма, идущего из печи; Чистый вид на пейзаж на заднем плане. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 8: Готов к закалке. Почти полная печь переходит от горящего горения к тлеющему горению; Точка, в которой начинается закалка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 9: Закалка. Пожарный шланг используется для того, чтобы налить около 1100 литров воды на угли в печи, чтобы остановить горение и сохранить уголь. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 10: Чаевые. Мини-экскаватор используется для опрокидывания печи для обжига биоугля BB16 Big Box, чтобы опорожнить уголь и начать новую партию. Обратите внимание на вторую печь, работающую на заднем плане; Одна машина может управлять несколькими печами одновременно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 11: Крышки. Два оператора в тяжелых кожаных перчатках работают вместе, чтобы закрыть печь крышкой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 12: Буксировка. Ремни используются для того, чтобы прикрепить (все еще горящую) печь от нижних проушин к пикапу и погрузить наркотик по грунтовой дороге к следующей куче сырья. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 13: Кости. Неполностью пиролизированный материал, называемый костями, из предыдущей партии добавляется в печь перед началом новой партии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
| Печи Big Box в | Пиролиз | Биоуголь | |
| Округ рейнджеров Логан в Национальном лесу Уинта-Уосатч-Кэш в ноябре | 22 000 кг | можжевельник | 14 куб.м |
| Моаб, штат Юта, в январе | 1 200 кг | Русское оливковое сырье | 8 куб.м |
| Милл-Холлоу в Национальном лесу Уинта-Усатч-Кэш в ноябре | 25 000 кг | ель Энгельмана большого диаметра и субальпийская пихта | 16 куб.м |
| Недалеко от Диллона, штат Монтана, в октябре | 10 000 кг | Исходное сырье пихты Дугласа | 10 куб.м |
| Ранчо Пайн-Вэлли, штат Юта, в марте | 24 000 кг | дрожащая осина, пихта субальпийская, еловое сырье Engelmann | 14 куб.м |
Таблица 1: Пиролиз различного сырья в печах Big Box.
Discussion
Как правило, часть биоугля, произведенного на участке, собирается участниками семинара в ведра или мешки и применяется в садах или сельскохозяйственных проектах. Биоуголь рыхлый и может быть разбит на мелкие кусочки, чтобы легче влиться в почву, проехав по нему транспортным средством, наступив на него твердой поверхностью под ним или размяв его ковшом мини-экскаватора. Этот материал также можно назвать древесным углем, и он был собран для приготовления пищи на углях на открытом воздухе, потенциально предоставляя материал местного происхождения для добавления кулинарных особенностей еды.
Сравнивая печи для обжига биоугля Big Box с другими методами производства биоугля12, можно сказать, что мобильные карбонизаторы могут перерабатывать 63 502 кг в день (70 тонн) по сравнению с 12 500 кг в день с печью Big Box. Стоимость мобильных карбонизаторов намного выше, чем у печи Big Box, начиная с 500 000 долларов США за покупку, в отличие от менее чем 10 000 долларов США за изготовление печи Big Box. Несмотря на то, что одна печь Big Box может обрабатывать только 20% материала, чем мобильный карбонизатор, она будет стоить всего 2% от покупной цены мобильного карбонизатора.
Например, шнековые печи с подогревом могут перерабатывать до 5 443 кг биомассы в день, что намного ниже, чем производительность печей Big Box (12 500 кг в день). Кроме того, стоимость предварительной обработки (измельчения) материала может быть больше, чем собственно пиролиз материала. Кроме того, усовершенствованные машины, такие как шнек с подогревом, не переносят загрязненное сырье, которое часто встречается в лесозаготовительных работах; лопата грунта может остановить шнековую печь, в то время как печь Big Box может выдержать несколько лопат почвы без существенного влияния на работу. Наконец, стоимость шнековой печи может быть в 10 раз выше, чем у печи Big Box.
Первая построенная печь Big Box называется BB16, поскольку она имеет размеры 4,9 м (16 футов) в длину и 2,4 м (8 футов) в ширину и представляет собой одностенную конструкцию. Первоначально он был высотой 1,8 м (6 футов) и весил около 1360 кг (3000 фунтов), что требовало более крупного экскаватора, квалифицированного оператора и низкорамного прицепа, что привело к проблемам с планированием. Этот подход был слишком большим, чтобы справиться с типичными топливными нагрузками в штате Юта, и при высоте 1,8 м (6 футов) было очень трудно осветить или увидеть, что происходит внутри печи. Чтобы решить эти проблемы, чтобы лучше масштабировать этот подход к топливным нагрузкам в Юте и сделать его более доступным для среднего лесозаготовителя, высота была уменьшена до 1,2 м (4 фута). Это облегчает проникновение внутрь и зажигание. Он также снизил его вес до 1043 кг (2300 фунтов), что сделало его управляемым для транспортировки с более доступным пикапом и прицепом, а также для перемещения и работы с мини-экскаватором, который не требует предыдущего опыта и может быть арендован в большинстве пунктов проката оборудования.
Вторая печь, построенная компанией UBRG, имеет конструкцию с двойными стенками, которая обеспечивает лучшую теплозащиту операторов и оборудования, находящегося рядом с печью, и обеспечивает более равномерный нагрев внутри печи13. Часть этой модификации заключалась в переходе от стали 12-го калибра к стали 14-го калибра, которая тоньше и легче. UBRG провела десятки обжигов в этих печах, и хотя они местами немного искривляются, они еще не проявляют каких-либо явных признаков усталости металла, связанной с нагревом. Конечно, скорее всего, будет происходить дополнительное обучение, и есть достаточно возможностей для продолжения инноваций.
BB12 с двойными стенками - это конструкция, которая привлекла наибольшее внимание и, возможно, является самой доступной / практичной для топлива на Межгорном Западе. Более крупные печи будут более подходящими для большего/более крупного топлива, например, на северо-западе США. Этот метод был проверен на печи длиной до 4,9 м (16 футов). На сегодняшний день печи Big Box были построены другими компаниями в штатах Юта, Колорадо, Монтана, Техас и Нью-Йорк.
Печи могут эксплуатироваться для максимизации производства биоугля или максимального сокращения вредного топлива, или где-то посередине. Если основной целью является сокращение использования опасного топлива, то печи могут загружаться случайным образом и тушиться только тогда, когда печь заполнена углем. Если окружающая пожарная опасность низкая, например, когда земля покрыта снегом в несколько сантиметров, печи можно засыпать топливом вечером перед окончанием смены и оставить гореть на всю ночь; Таким образом, потребляя топливо в контролируемом пространстве. Если производство биоугля является основной целью, сырье может быть рассортировано по размерам, а печи загружены материалом аналогичного класса размера и часто закалены для сохранения углей. Как правило, это смесь этих противоположных целей, и печи работают между этими двумя крайностями. Вид исходного сырья менее важен, если только целью не является биоуголь со специфическими свойствами.
Из этих печей выходит ограниченное количество дыма; Идея заключается в том, что колпак пламени поглощает горючие вещества, когда они поднимаются через столб тепла. В 2019 и 2020 годах координатор системы управления дымом штата Юта Пол Корриган привез свое оборудование для тестирования выбросов на демонстрации печей для обжига биоугля Big Box недалеко от Логана, на севере штата Юта, и Моава, на юге штата Юта. В обоих случаях оборудование не зафиксировало увеличения выбросов из печей, поскольку колпак пламени поглощает горючие вещества, когда они поднимаются через тепловую колонну. В апреле 2023 года группа по тестированию выбросов Лаборатории пожарной службы Лесной службы Министерства сельского хозяйства США провела тестирование выбросов на печах в Туэле, штат Юта; Эти результаты пока недоступны.
Рабочим, ухаживающим за печью, понадобятся пожарные ручные инструменты, такие как лопаты, грабли, пуласки и бензопилы. Передовая практика включает в себя ношение всеми присутствующими средств защиты, таких как кожаные перчатки, средства защиты глаз, огнестойкая одежда или, по крайней мере, одежда из натуральных волокон; Следует избегать синтетической одежды. Каски и кожаные ботинки, длинные рукава и брюки помогают защитить операторов.
Экстренная связь; Планирование на случай непредвиденных обстоятельств: Необходимо учитывать место (часто удаленное) операции в дополнение к возможности чрезвычайной ситуации и потребностям в связи с ней. Очень важно знать, где местный прием сотовой связи может работать лучше всего; настоятельно рекомендуется использовать спутниковый телефон или аварийный локатор, такой как Garmin InReach. Важно не работать в одиночку.
В случае избежавшего возгорания угля или пятна крышка должна быть закрыта на печь, чтобы предотвратить дальнейшее вырывание искр из печи. Техника должна быть использована для быстрого рытья линии огня вокруг очага возгорания, а горящее топливо должно быть отделено от несгоревшего топлива. Для тушения пожара необходимо использовать источник воды. Если тушение не может быть получено немедленно, позвоните по номеру 911.
Биоуголь из печей Big Box был охарактеризован контрольными лабораториями в Уотсонвилле, штат Калифорния, с использованием программы лабораторных испытаний для сертификации International Biochar Initiative (IBI), и результаты показали 85% органического углерода и 8% золы; Таковы характеристики умеренно качественного биоугля. Сотрудники экспериментируют с добавлением подставок на дне, похожих на большие мусорные контейнеры, а также двери, которая является одной из торцевых стенок, чтобы помочь удалить готовый биоуголь. Еще предстоит выяснить, останутся ли эти функции работоспособными после экстремального теплового воздействия.
Disclosures
У автора нет конфликта интересов, который он мог бы заявить.
Acknowledgments
Я хотел бы выразить признательность Келпи Уилсону из компании Wilson Biochar, Бюро по управлению земельными ресурсами штата Юта, Лесной службе Министерства сельского хозяйства США, Отделу лесного хозяйства, пожарной охраны и земель штата Юта, Программе грантов Инициативы по общественным землям штата Юта, Программе грантов Университета штата Юта, Брэндону Бэррону из Бернса, штат Орегон, ANR Fabrication of Logan, штат Юта, и Инициативе США по биоугольу.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Big Box biochar kiln | ANR Fabrication | BB12 | Phone: 435-753-0310 |
| Chainsaw | Ace Hardware | #7000565 | Or similar |
| Drip torch | Forestry Suppliers | 7.58182E+11 | Fill with: 30% gasoline, 70% diesel (or propane torch) |
| Garmin InReach | Best Buy | 6499326 | Or similar |
| Honda self priming water pump | Northern Tool | Item# 109418 | Or similar |
| lighter / matches | Amazon | ||
| Log chains | Tractor Supply Co. | SKU: 358788199 | Or similar; for moving/lifting kiln |
| Mini-excavator with thumb | Local rental company | Must have a bucket with thumb | |
| Pulaski | Grainger | 485C27 | Or similar |
| Rachet straps | US Cargo Control | 3,000 lbs strength per | |
| Rags / cardboard | Grainger | 9JZ92 | To protect straps from abrasion while transporting kiln |
| Rake | Grainger | 1WG30 | Or similar |
| Shovel | Grainger | 12N166 | Or similar |
| Truck / trailer | Own/rent locally | For transporting kiln | |
| Water discharge hoses | Grainger | 45DT92 | |
| Water: 300 gallons per quench | Plus more for fire control | ||
| Personal Protective Equipment | |||
| Chainsaw chaps | Global industrial | T9FB2019133 | Or similar |
| Ear protection | Global industrial | T9F708377 | Or similar |
| Eye protection | Global industrial | T9F708119CLAF | Or similar |
| Fire pants | Grainger | 12R487 | Or similar |
| Fire shirt | Grainger | 39EM96 | Or similar |
| Hard hat | Global industrial | T9FB2278977 | Or similar |
| Leather gloves | Global industrial | T9FB1145414 | Or similar |
| Smokejumper fire boots | Whites Boots | Or similar |
References
- Hardy, C. C. Wildland fire hazard and risk: Problems, definitions, and context. Forest Ecology and Management. 211 (1-2), 73-82 (2005).
- Wollstein, K., O'Connor, C., Gear, J., Hoagland, R. Minimize the bad days: Wildland fire response and suppression success. Rangelands. 44 (3), 187-193 (2022).
- Hessburg, P., Reynolds, K., Keane, R., James, K., Salter, R. Evaluating wildland fire danger and prioritizing vegetation and fuels treatments. Forest Ecology and Management. 247 (1-3), 1-17 (2007).
- Busse, M. D., Shestak, C. J., Hubbert, K. R. Soil heating during burning of forest slash piles and wood piles. International Journal of Wildland Fire. 22 (6), 786-796 (2013).
- Galinato, S. P., Yoder, J. K., Granatstein, D. The economic value of biochar in crop production and carbon sequestration. Energy Policy. 39 (10), 6344-6350 (2011).
- Spokas, K. A. Review of the stability of biochar in soils: predictability of O:C molar ratios. Carbon Management. 1 (2), 289 (2010).
- Duku, M. H., Gu, S., Hagan, E. B. Biochar production potential in Ghana-A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15 (8), 3539-3551 (2011).
- Inoue, Y., Mogi, K., Yoshizawa, S. Properties of cinders from red pine, black locust, and henon bamboo. Asia Pacific Biochar Conference, APBC Kyoto. , (2011).
- Cornelissen, G., et al. Emissions and char quality of flame-curtain "Kon-Tiki" kilns for farmer-scale charcoal/biochar production. PLoS ONE. 11 (5), e0154617 (2016).
- Puettmann, M., Kamalakanta, S., Wilson, K., Oneil, E. Life cycle assessments of biochar produced from forest residues using portable systems. Journal of Cleaner Production. 250 (2020), 119564 (2020).
- McAvoy, D. J. Utah Biomass Resources Website. , Available from: https://www.usu.edu/ubrg/biochar/simple-kiln-technology (2017).
- Adam, J. C. Improved and more environmentally friendly charcoal production system using a low-cost retort-kiln (Eco-charcoal). Renewable Energy. 34 (8), 1923-1925 (2009).
- Amonette, J. E., et al. Biomass to biochar: Maximizing the carbon value. Pullman, WA: Washington State University, Center for Sustaining Agriculture and Natural Resources. , Available from: https://csanr.wsu.edu/biomass2biochar/ (2021).
